盾构隧道侧穿桥梁桩基的影响与措施

郑袁林

摘 要：桥梁的桥桩对于沉降、变形等方面具有十分严格的要求。而盾构隧道侧穿桥梁桩基的过程中，必然会对于桥梁的桩基造成影响，导致桩基出现不同程度上的位移、变形、承载力等方面的问题。所以，需要对于其采用有效的防护措施。本文分析了盾构隧道侧穿对于桥梁桩基方面产生的影响，并基于此研究盾构掘进过程中对于桥梁桩基需要实施的防护措施。

关键词：盾构;桥梁桩基;隧道侧穿;影响

随着我国近几年来的交通发展，当前的隧道下穿桥梁工程数量越来越多。因为盾构的掘进能够有效地改变桥梁桩基周边土体应力状态，对于隧道周边的土体产生影响，并导致桥梁桩基出现位移和内力等变化，甚至对于桥梁的使用造成影响。当前关于桥梁桩基中，盾构隧道侧穿对其产生的影响相关方面已经有大量的研究，但是，对于其解决措施的研究还相对较少，因此，盾构隧道侧穿桥梁桩基的解决措施同样也是研究重点。本文主要以某隧道的盾构法施工为例，分析盾构掘进隧道侧穿桥梁过程中，对于桥梁桩基产生的影响，并基于影响提出相应的处理措施。

一、工程概况

某隧道长为10990m，隧道中的DK0+225—250段是以双洞盾构的形式侧穿桥梁桩基群，盾构隧道的管片直径在8.50m，宽在1.7m，厚为0.4m。隧道侧穿桥梁工程段，隧道外墙距离桥梁桩基水平净距离相对较小，其中隧道右线右侧墙记忆力桥梁桩基最小水平净距在5.10m。隧道侧穿桥梁工程段的地层岩性情况主要为泥质砂岩。

二、盾构隧道侧穿对于桥梁工程造成的影响

（一）盾構隧道施工对于桥梁沉降产生的影响

在隧道开始施工之后，隧道将会呈现出“横鸭蛋形”隧道拱顶与拱底土体向着隧道方向进行唯一，侧墙两侧土体与隧道防线发生背离，其原因主要是由于土体水平抗力较小所导致的。而桥梁墩身与定不唯一则是向着隧道方向进行偏移，其原因是由于下部桩基水平与隧道发生背离，桩基——承台——桥墩为刚性体出现偏移【1】。而因为与隧道距离越近，那么受到隧道开挖所发生的沉降也就会越大，该工程的最终澄江分别为0.52mm。

（二）对桩基水平位移产生的影响

当桩基距隧道之间的距离相对较近的时候，桩身最大附加水平位移主要是发生在隧道中心埋深的位置，其方向与盾构隧道之间出现背离，如下图一所示，左线开挖对于6#桩的附加水平所产生的位移较大。而右线开挖之后对于10#桩的附加水平位移具有较大的影响。

图一   桩附加水平位移

（三）盾构隧道施工对于桥梁桩基内力产生的影响

承台顶不荷载需要考虑到附加力、桥墩、桥跨等，每一个承台荷载均为主+纵附组合下的最不利荷载。对于本工程中的6#桩来说，开挖前后总轴力变化趋势非常一致，在承台以下12m范围内桩身轴力有所增加，而12m以下部分的桩身轴力在逐渐的减小。而本工程的10#桩，在承台以下8m范围内，其桩身的轴力出现上升趋势，而8m以下的桩身轴力却在逐渐减小。

三、盾构隧道侧穿桥梁桩基的措施

（一）盾构施工过程控制

首先，对于该工程的地质情况进行分析，本工程选择加泥式土压平衡盾构或者是泥水加压盾构方式，均能够满足工程相关要求。但是因为泥水加压盾构需要使用到泥水分离设备，不仅具有较高的造价，同时需要的面积也相对较大，因此，本工程采用加泥式土压平衡盾构。

减少盾构的欠挖和超挖情况，以此来避免盾构出现土体挤密或者是塌落情况，降低地基土横向变形施加于桩基横向力。盾构在掘进过程中，其速度需要与地标控制的隆陷值、金出土量、同步注浆以及正面土压平衡调整值等方面互相协调，例如，如果需要较长时间的施工停止时，需要及时将正面土体进行封闭。

（二）壁后注浆以及二次注浆

对于盾尾同步注浆量以及浆液质量进行严格的控制，同时还需要及时进行二次注浆。在开展盾构推进的过程中，为了避免围岩发生松动与下沉的等问题，需要在达到管片环的早起稳定时对于盾构外径以及衬砌外径见得环境空隙实时同步注浆，并且还需要做到及时、足量的要求，而浆液也必须满足泵送方面的需求【2】。浆液的沁水率<3%，浆液1d的强度 0.2MPa。同时要确保列车在经过的过程中，振动问题不会产生液化作用，而浆液需要经过试验才能够确定最佳浆液配比。同时，还需要对于注浆压力进行适当的控制，根据盾构推进速度来对于注浆量进行控制，实际注浆量则是采用卢纶建筑空隙的150%～250%之间。在压浆质量得到保障的前提下，才可以继续开展施工操作【3】。

（三）加强监护监测

对于桥梁桥墩进行布点，实施24h不简单的动态监测，并与盾构施工之间形成统一的指挥系统，如果一旦出现桥墩发生变形情况，需要立即通知盾构工作人员，及时对盾构施工参数以及注浆措施等进行有效地调整。

（四）二次深孔加强注浆

对于盾构隧道与桥梁桩基至今最近距离的部分进行二次深孔加强注浆，以此来达到加固的效果。注浆采用水泥浆掺粉煤灰，当监测变形速率较大的时候，更加适合实用双液浆，而在注浆过程中需要遵循“多点、多压、多次”的注浆原则，这样能够有效地降低注浆压力所产生的影响【4】。而注浆管与桥梁桩基之间的距离不能小于0.5m，扩散半径大约在2～3m，注浆压力则为0.4～1.3MPa，注浆压力与注浆量采用双控的方式，在管片出盾尾5环之后即可开展。等到注浆工作结束之后，将注浆头拆除下来，并使用双快水泥砂浆封堵注浆孔，并带上塑料螺堵。

（五）避免在穿越过程中换刀

盾构穿越的图层土质主要为风化泥质粉砂岩，该土质具有比较搞得强度，在穿越前需要提前检查盾构机，并对于道具、刀盘等进行检查，如果发现刀具存在较为严重的磨损情况需要提前更换，避免对于地层产生影响【5】。

（六）控制盾构姿态

在穿越桥梁的过程中，需要对于盾构姿态进行他哥的控制。通过加强监控测量，将测量数据反馈到轴线上，并尽量保持盾构机轴线与隧道设计轴线之间呈现一致的状态。否则，可能会由于盾构姿态不合适而导致盾尾间隙过小或者是管片错台裂缝。当开挖面内的地层左、右出现软硬不均的情况，同时还处于曲线段时，此时的盾构姿态比较难以控制，此时可以选择降低掘进速度，并对于各分区的千斤顶推理进行合理的调节，必要的时候可以在硬岩区使用超挖刀开展超挖工作。

四、结论与讨论

1）在中风化泥质粉砂岩中，桥梁桩基水平位移与隧道方向发生背离;与隧道之间的距离越近，那么桥梁桩基的水平位移、沉降速度将会越大，而所对应的附加轴力也就会相应的越大。

2）隧道开完完成后，桥梁桩基的最大水平位移、承台中心最大沉降、变形值等均满足相应的规范要求，而桩身的最大附加轴力也满足桩底承载力要求。

3）应给予二次注浆以及二次深孔注浆的加固作用足够的重视，盾构通过桥桩时，需要将二次注浆量加大，而注浆量需要为空袭的150%～250%。

参考文献：

[1]姚西平，宫全美，陈长江， 等.盾构隧道侧穿高铁桥梁桩基的影响分析与措施[C].//中国土木工程学会隧道与地下工程分会%中国岩石力学与工程协会地下工程分会.第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集.2014：159-165.

[2]宋旭辉.盾构隧道下穿既有高铁桥梁桩基及普铁路基数模拟分析[D].兰州交通大学，2018.

[3]彭佳湄.地铁盾构隧道下穿宁杭高铁的影响分析[J].铁道勘测与设计，2017，（1）：65-68.