地铁盾构区间侵限群桩破除施工技术

龙秀堂　罗宁宁

摘 要：本文依托成都地铁9号线心岛站至孵化园站区间内靠孵化园站端70.205m长区间，采用暗挖破除侵入盾构空间的群桩工程，全面阐述了盾构区间侵限群桩预破除的主要施工技术和监控量测控制方法。重点对施工降水、超前支护施工、预留核心土环形开挖、临时竖撑法进行了介绍，对类似群桩预破除工程施工有一定的参考价值。

关键词：盾构;侵限;群桩破除

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）35-0107-05

Technologies on the Removal of Pile Groups Intruding into

Subway Shield Intervals

LONG Xiutang LUO Ningning

（China Railway Group 5 Chengdu Engineering Limited Liability Company，Chengdu Sichuan 610000）

Abstract： Based on the 70.205-meter-long Xindao-Fuhuayuan Station pile group engineering project of Chengdu subway line 9 where the pile groups intruding into the shield intervals are to be removed through underground excavation， the paper elaborated the major construction technologies and monitoring measurement & control methods on per-removal of intruding pile groups. It focused mainly on introductions to construction dewatering， forepoling construction， and core soil reservation plus vertical temporary support excavation methods. Finding results of the paper will open up referential ideas to per-removal construction of similar pile groups.

Keywords：  shield structures;foreign object intrusion;pile group removal

1 項目概况

1.1 工程概况

成都地铁9号线心岛站至孵化园站区间长373.552m，埋深14.66～16.82m。靠孵化园站端70.205m长区间位于锦城大道市政下穿隧道下方，位于平面曲线半径[R]=1 000m的曲线段，线路纵坡为21.774‰，埋深约14.66m，左线隧道空间内有下穿隧道既有围护桩48根侵入，盾构机无法开挖通过，该段需要采用矿山法暗挖将既有围护桩全部破除后回填暗挖部分方可盾构。盾构机从心岛站大里程端始发，沿锦城大道路径方向掘进，于孵化园站小里程端到达吊出。

暗挖区间位于锦城大道中央，施工时地面交通锦城大道和下穿隧道封闭，天府大道保持双向10车道交通通行[1-3]。暗挖施工通道设在天府大道与锦城大道交汇口东南侧靠近慢行过街通道出口附近，设置一座临时施工竖井和施工横通道，横通道长12.789m，如图1所示。

图1 心岛站至孵化园站暗挖区间平面示意图

1.2 地质情况

暗挖区段自上而下地质为：人工填土层厚1.3～4.1m，粉质黏土（硬塑）厚1.2～8.6m，平均层厚4.7m，卵石土厚1.2～5.8m，平均层厚2.8m，卵石土（密实）厚1.3～6.7m，平均层厚3.1m，强风化泥岩厚0.6～1.5m，其下为中等风化泥岩。正洞位于卵石土中。地下水以松散岩类孔隙水为主，主要赋存于卵石土中，水量较丰富，为孔隙潜水，具微承压性，地下水埋深5.7m左右[4-6]。

2 施工方案

2.1 总体施工方案

通过竖井和横通道进入区间隧道，设置超前支护进洞，采用预留核心土环形开挖+临时竖撑法暗挖施工，将隧道的上半圆形断面开挖并将群桩拆除，然后在隧道内回填C15素混凝土，为盾构施工创造条件，如图2所示。

图2 心岛站至孵化园站暗挖隧道结构断面

2.2 支护参数

心孵区间隧道暗挖采用半圆形断面，净高3.81m，净宽7.62m;横通道采用直墙曲拱式，净高5.75m，净宽3.2m。衬砌均采用0.35m厚C25喷射砼，Φ8@0.15m×0.15m双层钢筋网，格栅钢架@0.5m，每榀8根R32自进式锁脚锚杆，0.6m厚C15砼底板，拱部150°范围超前支护采用20m长Φ108环向@0.4m超前大管棚和3m长R32自进式超前中空锚杆，洞身回填C15砼，预留变形量0.6m。横通道二衬为模筑钢筋砼，侧墙与正线隧道接口范围不设置二衬，底板及底板初支在盾构隧道通过范围内采用玻璃纤维筋砼，如图3所示。

2.3 重难点分析

①隧道地处天府大道和下穿隧道之下，天府大道为成都市的主干道，车流量大，施工中路面易沉降和塌陷。②富水卵石土地层施工坍塌和涌水涌砂风险大。③施工空间狭小。

3 施工方法和主要施工工序

3.1 施工方法

竖井采用围护桩+环框梁支撑明挖施工法，横通道采用台阶法+临时横撑法施工，正洞暗挖采用环形开挖预留核心土+临时竖撑法施工。

3.2 施工顺序

本暗挖隧道整体施工顺序如图4所示。

3.3 降水施工

暗挖隧道左侧无地面降水井条件，在下穿隧道内沿暗挖隧道右侧布设降水井，在下穿人行通道内，利用人工挖孔设置降水井，在开挖隧道内设置排水明沟或盲管和集水井，使地下水沿明沟或盲管流入集水井，然后用水泵将水抽出隧道之外。降水井平面布置如图5所示。

3.4 暗挖施工方法

3.4.1 超前大管棚施工。利用横通道衬砌及环框梁作为导向墙，利用横通道衬砌及环框梁内钢筋固定导向管，作业平台采用方木按“井”字形搭设，采用潜孔钻机钻孔，人工配合机械装管，管棚注浆采用隔孔灌注。超前大管棚布置如图6所示。

3.4.2 正洞开挖。洞口超前支护后，采用人工风镐破除正洞范围内横通道初支，破除由两侧向中间逐榀进行。破除后采用环形开挖预留核心土法+临时竖撑法开挖正洞。人工开挖为主，机械开挖为辅，轮廓线周边采用风镐等小型机具人工开挖，核心土及局部位置以机械开挖为主;洞内人工装碴，小型车辆出碴运输至竖井底，通过龙门吊垂直提升至地面临时堆碴场，待碴土能够外运时弃土至永久碴场。

环形开挖预留核心土法先开挖断面的弧形导坑，待弧形导坑施工至一定长度后开挖核心土，弧形导坑与核心土同时并进的施工工艺，开挖施工流程：施工测量→通风→弧形导坑开挖→初喷（必要时喷砼封闭掌子面）→出碴→设置挂网→立架→复喷→核心土开挖→临时竖撑→下一循环。

环形开挖预留核心土法+临时竖撑法施工步骤：①开挖1部弧形导坑，施作Ⅱ部洞身结构的初期支护，必要时喷砼封闭掌子面;②弧形导坑开挖至适当距离后，滞后1部3m开挖3部核心土，施作Ⅳ部I20临时支护，临时竖撑拱脚垫砼垫块（0.6m×0.5m×0.3m）;③滞后3部5m，施作Ⅴ部底板砼，底板可根据施工进度和现场情况，分两幅错开施作。正洞开挖施工步序如图7所示。正洞预留核心土开挖如图8所示。正洞开挖临时竖向支撑如图9所示。

正洞开挖施工要点如下。①开挖进尺控制：每循环开挖支护进尺不应大于1榀钢架间距，弧形导坑与核心土保持一定距离，平行推进。②中部預留核心土长度3m，预留宽度不小于断面开挖宽度的1/2。③上台阶可采用施作锁脚锚杆和拱脚垫纵向槽钢等措施，同时要及时封闭临时横撑，防止拱部下沉变形。④隧道开挖遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”原则，以减少对地层的扰动，减少对周围建构筑物的扰动影响，严格控制沉降与变形，施工过程中，加强监测并及时修正支护参数。⑤严格控制超挖，不允许欠挖，对超挖部分采用喷砼回填，同时初支背后预埋注浆管注浆密实。⑥当地质条件差时，应对初支及时进行径向注浆加固。⑦开挖后遇围岩自稳性差，应及时喷砼封闭开挖面及掌子面;遇到大块孤石，需采用风镐等机具对孤石进行破解，施工前对孤石处周边进行锚杆注浆加固及喷砼封闭。

4 变形监测情况

4.1 重点监测内容

根据暗挖区段附近建构筑物情况，结合施工中路面沉陷和洞内围岩坍塌等主要安全风险点控制需要，监控量测主要内容具体包括路面的沉降、拱顶下沉和边墙水平收敛。

4.2 测点布置

4.2.1 路面地表沉降监测。根据监测需要，地表沉降观测点位从隧道中线往两侧依次按2.5、4、5m和5m的间距进行埋设，沿线路纵向每隔30m左右埋设1组，观测点位从开挖面前方达到毛洞宽度的2～3倍处开始进行埋设，直到开挖面后达到毛洞宽度的2～3倍、地表下沉基本停止处为止，地表下沉测点与洞内拱顶下沉测点对应设置在同一断面上，如图10所示。同时，沿正洞中线每5m左右埋设沉降观测点。

图8 正洞预留核心土开挖

图9 正洞开挖临时竖向支撑

图10 正洞开挖地表沉降观测点位置

4.2.2 初支拱顶沉降及水平收敛监测。①拱顶沉降：施工正洞隧道纵向每5m一个断面埋设一组，钢架接头处均布置测点。②水平收敛：每5m一个断面埋设一组，测线高度为拱脚上1m;在拱脚上1m处布置一条测线。

4.3 监测情况

根据现场监测结果，路面沉降累计值3.53mm<允许值30mm，初支拱顶下沉累计值最大9mm<允许值30mm，初支水平收敛累计值最大5.9mm<允许值20mm。符合要求。

5 结语

通过成都地铁9号线心岛站至孵化园盾构区间侵限群桩暗挖破除施工，得到以下结论。

①在地铁盾构施工时的侵限构筑物，采用先暗挖破除侵限的构筑物，再回填素砼，为盾构施工扫除障碍，这种方法安全简便可行。

②成都地区砂卵石富水地层和交通繁忙城市主干道路段，通过有效降水，选用预留核心土+临时竖撑法暗挖施工隧道，地面沉降和洞内变形较小。

③暗挖施工破除既有群桩时，边开挖边逐根破除并支护，存在受力体系转换，安全风险较高，应对既有结构与隧道周边进行注浆加固，同时应加强变形监测，变形有突变时应停止掘进，及时分析原因并采取措施确保安全后再继续掘进。

参考文献：

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]关宝树，赵勇.软弱围岩隧道施工技术[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[4]刘建国.富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术[M].北京：人民交通出版社，2012.

[5]朱汉华.隧道预支护原理与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6]张成平，张顶立，吴介普，等.暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工控制[J].中国铁道科学，2009（1）：69-72.