深圳地铁盾构隧道邻近桩基施工沉降分析

'岩土工程界第12卷第10期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯●深圳地铁盾构隧道邻近桩基施工沉降分析戴泉，杨有海(兰州交通大学土木工程学院，兰州730070)摘要针对深圳地铁新建隧道邻近桩基施工，进行了实测数据分析。结果表明：土仓压力与推进速度是弓l起刀盘前方地层隆起的主要因素。在盾构通过以及管片脱离盾尾时，地层存在着明显的下沉阶段，通过同步注浆可以控制地面的进一步下沉。而盾构下穿桥墩过程中对桩基的影响不如土体明显，与土体相比，在盾构通过桩基后没有明显的下沉现象，由于地质条件的差异及盾构掘进参数的变化，桩基纵向沉降曲线表现为无规则变化。关键词地铁盾构隧道邻近桩基土仓压力同步注浆沉降中图分类号：TV554，TU433文献标识码：A文章编号：1009—5098(2009)10—0063—04段范围内上层覆约2m素填土，向下依次为上覆第0前言四系全新统人工堆积层Q4(由素填土、粉质黏土组在城市地铁建设中，盾构法施工技术以其施工成)，冲洪积层Q：(由粉质粘土、砾砂组成)、下伏速度快、机械化程度高、对周围环境影响小等优势近燕山期花岗岩y：(由全风化和中风化花岗岩组成)。年来得到越来越广泛的应用。但是由于地质条件和一根据详勘揭露，盾构隧道穿越广深立交桥地段时右施工工艺的限制，盾构推进过程对周围土体的扰动线隧道上断面一小部分断面穿过砾质粘一性土体，其余仍是不可避免的。采用盾构法修建隧道时，由于断面穿过全风化花岗岩土体。地层分布情况如O图1。隧道周围地层应力状态的不断变化，使得地层损失必然发生，周围建筑、桩基、地下管线会发生位移，进三兰__三三=主：=二：二二：二=__：___．主ii⋯而可能产生破坏，因此如何把对周边环境的影响减’il一少到最低限度，是地下结构物在近距离条件下施工一的核心问题，不容忽视。本文基于深圳地铁五号线洪一兴区间盾构邻近桩基施工，对地面与桩基沉窿曩_降做初步分析。1工程概况本区段为隧道右线，盾构由大里程向小里程方向掘进，下穿广深高速立交桥范围为DK7+164m～图1桥隧位置关系与地层分布图DK7+134m。广深高速立交桥位于创业二路与广深高速公路交叉处，该桥为双墩三跨桥，中跨16m，3盾构施工两边跨16．02m，桥墩采用6根qbl200钻孔灌注桩基础，纵向桩间距6m，单桩承受荷载1000kN左区间采用土压平衡式盾构机，盾构直径6．25m，右，桥下路面高程10．215，桥台下桩基底高程为一盾构长度7．6m，正面开口率约30％。为保证盾构16．247113，桥墩下桩基底高程为一10．247m。安全通过桥下桩基，在盾构机头距离钻孑L桩10m即盾构线路基本沿道路中线下穿广深立交桥，隧道DK7+174m时暂停掘进，进行刀盘检查与刀具更埋深8．5rn，沿盾构推进方向，隧道左侧外轮廓距离桩换并对已拼装的部分管片二次注浆。盾构机停歇近边缘约5．3m，隧道右侧外轮廓距离桩边缘约4．4m。3天，期间对桥下及桥墩的监测显示基本无变化。根据广深立交桥下的地质、水文及隧道埋深情况，土2地质条件压力及盾构施工参数理论计算值如表1。根据洪一兴区间岩土工程勘察报告描述，本区[收稿日期12009—04—2763 岩土工程界第12卷第10期一⋯⋯⋯⋯⋯-●-⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯对于第三组监测点，第六日盾构掘进至Euv单数嚣左侧桥墩．．．，O8642O2DK7128m，监测时盾构远离第三组点5．5m，并继／、·／一’第二续向前推进，由于后期盾构推进速度加快，此时地表厂L一一第三／、■罩-—i——一变化尚不明显。至第七日，盾构掘进至DK7113m，·—_●一第四第五此时与前一日相比第三组点有较大沉降。，、一毛一第六通过以上图表可以明显看出，各组监测点在盾构+第七通过和管片脱离盾尾时地层存在着明显的下沉阶段。第十L1L2L3L4L5L6在管片脱离盾尾之后的同步注浆阶段地表又出现沉降桩号量减小的趋势，说明注浆控制了地面的进一步下沉。右侧桥墩．+第二而盾构机通过后的3天内，地层变化均较大，因．第三此，在盾构通过后的3天内应提高监测频率，根据监／◆一、第四测结果采取二次注浆等措施，控制地层的继续变化。===第五5．2地面纵向沉降分析一一第六第七由图4可见，因推进初期土仓压力过大，前4日第十R1R2R3R4R5R6隧道纵向沉降整体表现出隆起状态，其中盾构前方桩号15m左右地层隆起量最大，达到10．325mm。但随图5桩基纵向沉降变化图着土仓压力的词整，盾构不断推进，隆起地层逐渐回压平衡盾构法取得的数据，分析结果对该地区盾构落。这主要是土体的初始应力状态发生了变化，原施工有一定的参考意义。状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径，盾(2)土仓压力与推进速度是引起刀盘前方地层构前方土体受施工扰动，产生土体附加应力及超孔隙隆起的主要因素。本区段为保证桥墩安全，掘进初水压力，覆土层也会出现一些附加的间隙或裂缝，密期土仓压力偏大，导致前期地层整体隆起较大，经调实度降低，从而使盾构前方土体隆起。盾构离开该区整土仓压力与推进速度后，地层隆起得到有效控制。后，附加应力逐渐减小，超孔隙水压下降，孔隙水消散，土体产生固结沉降，逐渐恢复到原始应力状态J。随着盾构机的通过，土体的固结，沉降值回落至很小。因此，从控制地面沉降来看，此种掘进方式可以达到理想效果。(3)在盾构通过和管片脱离盾尾时地层存在着明显的下沉阶段。管片脱离盾尾后的同步注浆可以一控制地面的进一步下沉。盾构机通过后的3天内，地层变化较大，应密切观测地层变化，如需要应进行里程／二次注浆。图4隧道中线位置地表纵向沉降变化图(4)盾构下穿桥墩过程中对桩基的影响不如土体明显，与土体相比，在盾构通过和管片脱离盾尾时5．3桥墩纵向沉降分析桩基础没有明显的下沉现象，由于地质条件的差异隧道顶部距地面约8．5m，底部距桩基底部约及盾构掘进参数的变化，桩基纵向沉降曲线也表现5．5m，因此隧道处在桩基中部偏下位置。从图5桩为无规则变化。基纵向沉降变化曲线可以看出，盾构在推进过程中，参考文献对桩体的影响不如土体那么明显，桩体沉降值波动[1]赵保建，姜忻良，王涛．盾构法地铁施工地表变形分析及数较小。与土体相比，在盾构通过和管片脱离盾尾时值模拟[J]．现代隧道技术，2o07，44(2)：43—47．桩基础没有明显的下沉现象，纵向沉降曲线处于动[2]张志强，何川．深圳地铁隧道邻接桩基施工力学行为研究态变化中。由于左右两侧桩基距盾构外侧的距离不[J]．岩土工程学报，2oo3。25(2)：20L4—207．[3]张凤祥，傅德明，杨国祥，等．盾构隧道施工手册[Mj．北京：人同，两侧沉降曲线变化也不具严格的一致性。民交通出版社，2oo5．[4]张书丰．地铁盾构隧道施工期地表沉降监测研究[D]．(硕士6结论学位论文)．南京：河海大学。2O04．(1)本次试验是在深圳特定地质条件下采用土65'