盾构穿越河道切削钢筋混凝土桩基施工技术

'盾构穿越河道切削钢筋混凝土桩基施工技术　　【摘要】以南京地铁十号线雨山路站~文德路站、文德路站~龙华路站区间隧道工程为背景，从盾构设备改造、盾构推进控制、施工监测3个方面介绍盾构切削钢筋混凝土桩穿越既有河道桥梁桩基的施工技术，对同类工程具有一定参考价值。【关键词】盾构隧道；切削桩基；参数选择；监控量测。中图分类号：U45文献标识码：A1、概述南京地铁十号线雨山路站~文德路站、文德路站~龙华路站盾构区间工程需分别两次穿越浦口区江浦街道城南河，并需穿越城南河上西门桥、东门桥两座公路桥梁，桥梁上部结构拆除，待盾构通过后复建，其中西门桥桥长32m，桥下桩基为Φ1000mm钻孔灌注桩，桩基共48根，其中处于隧道范围内沿隧道方向共6根；东门桥桥长40m，桥下桩基同样为Φ1000mm钻孔灌注桩，桩基共48根，处于隧道范围内共4根，桩基底部均在隧道以下4~5m。根据桥梁设计图纸，桩基内设B22主筋及A12箍筋。2、地质情况6 南京地铁十号线雨山路站~文德路站、文德路站~龙华路站盾构区间范围属滨海平原地貌，区间属于为长江漫滩、堆积平原。场地内地势较平坦，地面高程在9.93m~12.37m之间。主要地层从上到下依次为：①-1杂填土、①-2-2素填土、①-3淤泥、②-1b2-3粉质黏土、②-2b4淤泥质粉质黏土～粉质黏土、-2e2粉质粘土混卵砾石、-3b3-4粉质粘土、④-2b2粉质粘土、④-3b1-2粉质粘土、④-4e-2卵砾石、K2P-2强风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、K2P-3中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。盾构主要穿越地层为②-2b4淤泥质粉质黏土～粉质黏土、-4e-2卵砾石层、K2P-2强风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、K2P-3中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。图1雨山路站~文德路站区间地质纵剖面图图2文德路站~龙华路站区间地质纵剖面图3、盾构切削桩基技术措施3.1盾构设备改造该区间隧道上行线采用海瑞克土压平衡盾构进行施工。穿越前，考虑到可能出现的情况，有针对性地对盾构刀盘进行改制:①原盾构的标准割刀保持不变，在盾构刀盘上新增加双刃滚刀4把；②在R700到R2860范围内先行刀以等距布置为主；③先行刀的高度按大于标准割刀15mm制作。3.2盾构推进控制3.2.1推进参数控制6 (1)放慢推进速度。推进速度在距离桩基10m左右时控制在10~20mm/min(主要是防止桩基位移)；当盾构距离桩2m左右时推进速度控制在5~10mm/min；在磨桩基的过程中，推进速度控制在5mm/min以内。(2)同步注浆控制。在磨越桩基的施工段，须加强同步注浆管理，以提高地面建构筑物和隧道的前期后期稳定性。根据地面、建筑物沉降变形情况，拟每环的压浆量为建筑空隙的200%~250%，即每推进一环同步注浆量为3.3~4.2m3，注浆压力应控制在0.3MPa左右。(3)盾构姿态控制。在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。盾构姿态变化不可过大，每环检查管片的超前量，隧道轴线和折角变化不能超过0.4%。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，相对区域油压随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化，采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对地面的影响。3.2.2刀盘正面土体改良盾构推进需切削钢筋混凝土，为确保盾构正常出土，必要时可在盾构的刀盘正面压注膨润土或泡沫剂来改善开挖面土体的和易性，从而降低刀盘扭矩，保证盾构穿越时有均衡的推进速度，同时改良土仓内土体，有助于桩体碎块从螺旋机内顺利排出。6 加膨润土或泡沫剂时必须严格控制量和压力，避免土体在过多膨润土或泡沫剂量和较高的压力下形成定向贯通的介质裂缝，从而造成渗水通道，严重影响隧道的安全状况。3.2.3盾构穿越桩基后的工作盾构盾尾脱出桩基区域后，必须对该区域段隧道进行二次补压浆。通过二次补压浆使隧道与管片的间隙得到及时补充，进一步确保地面沉降得到控制，二次注浆浆液选定为双液浆，水灰比为1:0.8，水玻璃：水按1:1.5进行稀释，注入过程中水玻璃：水泥浆体积比为1:4。盾构机切削桩基影响范围为南北侧各25环的距离，在此50环内应及时采取二次注浆施工。注浆量暂定为每环1.5m3，分5个管片拼装孔进行压注，每孔压注量为0.3m3，具体压浆量根据地面沉降监测数据及时进行调整。3.3施工监测盾构穿越桩基期间，监测是极其重要的一项工作。隧道轴线、河堤、河道底部的测量工作必须严密控制。3.3.1隧道轴线测量盾构穿越桩基时，隧道轴线控制仍然是质量控制的重中之重，因此对隧道轴线的测量必须严格控制。6 盾构穿越桩基时，刀盘将切削钢筋混凝土，刀盘正面受力不均，容易引起盾构推进轴线发生偏差，因此必须严格执行每环测量的施工步骤。同时根据实际穿越桩基情况，提高盾构姿态测量频率，从而根据测量资料有效制定相应措施，确保盾构轴线与设计轴线相符。3.3.2河堤沉降监测盾构隧道距离河道底部距离约11m，相对较近，盾构切割桩基可能产生较大扰动，扰动可能对河床底部、河堤产生影响，掘进过程中在河堤岸顶部设置沉降观测点，在河堤斜坡面设置水平位移观测点，通过对河堤的沉降及河堤水平位移监测检查盾构穿越期间的扰动影响，从而进一步调整掘进参数。3.3.3河床底部沉降监测城南河河深较浅，约1.5~2m，通过在河道中央打设深层沉降标监测河底沉降。4、实施效果由于施工参数控制得当，隆沉数据保持在规定范围内。盾构穿越时静力水准监测点的最大单次隆起为+2mm，最大单次沉降为-3mm，最终河堤最大沉降为-10mm，基本无水平位移。盾构穿越桩基过程中，刀盘切削桩基后，破碎的混凝土和钢筋、桩帽等容易堵塞螺旋机出土口，表现为螺旋机出口压力过大，导致螺旋机出土不畅无法继续推进。此时应停止推进，采取螺旋机正、反交替运行，同时将堵塞的混凝土及钢筋进行清除。6 由于盾构推进速度控制得当，推进施工时未发生螺旋机堵塞情况，桩基切削时发现有少量较短的钢筋及混凝土碎块排出。5、结语盾构切削桩基过程中，重点对推进速度进行控制，使盾构机刀盘对钢筋混凝土桩基进行充分切削；同时密切关注刀盘扭矩和总推力的变化情况，如果刀盘扭矩迅速增大，甚至瞬间超过额定扭矩，停止推进同时使刀盘进行正、反转，直至刀盘扭矩降低至正常数值再行推进。切削钢筋混凝土桩基时，实际盾构推进速度在3~5mm/min，刀盘扭矩、总推力等参数比正常推进时稍有增大，刀盘扭矩变化范围在1200~2100kN·m，总推力变化范围为8000~12000kN。该工程中，盾构顺利切削钢筋混凝土桩基，避免了河道内桩基处理，有效控制了工程成本，节省了施工工期，并取得了较好的社会效益，采取的一系列施工控制措施对类似工程有一定的参考意义。6'