姜維杰

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司， 北京 100018）

1 工程概況

本文以北京地鐵十號(hào)線二期工程為背景，圍繞其中的蓮花橋站～公主墳站區(qū)段施工展開(kāi)探討，其設(shè)置為暗挖區(qū)間隧道，總體表現(xiàn)為南北走向，起訖里程為K47+614.837～K48+471.244，線路雙線長(zhǎng)度為856.407m，區(qū)間內(nèi)設(shè)置渡線及停車(chē)線，共設(shè)兩個(gè)施工豎井和兩個(gè)施工橫通道，其中一個(gè)兼迂回風(fēng)道、一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道兼泵站。

2#橫通道兼迂回風(fēng)道設(shè)計(jì)總長(zhǎng)152.603m，其中標(biāo)準(zhǔn)斷面64.756m、挑高段8m、加高段79.847m，初支尺寸標(biāo)準(zhǔn)斷面為4.9m×5.163m（寬×高），加高段為4.9m×8.24m，結(jié)構(gòu)埋深13.83～16.96m，洞身開(kāi)挖采用臺(tái)階法施工，支護(hù)型式采用超前小導(dǎo)管注漿+雙層網(wǎng)片+鋼格柵+噴射混凝土支護(hù)。

在2#橫通道兼迂回風(fēng)道施工區(qū)域內(nèi)需穿越新興橋3 處橋樁，橋樁編號(hào)為三環(huán)跨線橋3#、4#、5#、6#及匝道橋26#、27#，三環(huán)跨線橋橋面寬度36m，3#、4#與5#、6#跨徑24m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，梁高1.4m，下部結(jié)構(gòu)為挖孔擴(kuò)底樁，樁長(zhǎng)7.1～7.36m，上設(shè)承臺(tái)、矩形墩柱，雙柱式蓋梁；匝道橋橋面寬度12.5m，跨徑22m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，梁高1.4m，下部結(jié)構(gòu)為挖孔擴(kuò)底樁，樁長(zhǎng)8.5m，上設(shè)承臺(tái)、矩形墩柱，T 型墩。橫通道開(kāi)挖面距橋樁承臺(tái)在5.47～7.1m，處于開(kāi)挖影響范圍內(nèi)。通道與橋樁關(guān)系平面圖如圖1。

圖1 通道與橋樁關(guān)系平面圖

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概述

區(qū)間處于永定河沖積扇中部，沿線地形平坦，地面略有起伏，南低北高。2#橫通道兼迂回風(fēng)道巖層堅(jiān)硬，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物已大部分風(fēng)化成砂狀，礫石成巖時(shí)間短、風(fēng)化程度高，無(wú)水情況下堅(jiān)硬，遇水易崩解，穩(wěn)定性較差。

經(jīng)實(shí)地勘察后可知，地層深度最大值達(dá)到了35m，同時(shí)存在明顯的上層滯水現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)埋深普遍介于5.11～5.32m 范圍內(nèi)，其補(bǔ)給形式主要由大氣降水、灌溉等方式。

3 橋樁加固技術(shù)措施分析

3.1 總體規(guī)劃

3#、4#、5#、6#、26#、27#橋樁的保護(hù)采用雙重保護(hù)措施：一是橫通道施工前，對(duì)靠近橫通道一側(cè)的橋樁進(jìn)行隔離加固，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及其地質(zhì)情況，選取合適的復(fù)合錨桿，要求其規(guī)格達(dá)到φ150，由此起到土體加固的效果、深度約為26m；二是橫通道在開(kāi)挖時(shí)，對(duì)拱頂及隧道兩側(cè)土層進(jìn)行小半徑加強(qiáng)型超前注漿，改善上部土體成拱能力，采用雙排小導(dǎo)管，注漿加固體半徑為開(kāi)挖面外1000mm。2#施工橫通道兼迂回風(fēng)道過(guò)橋樁基礎(chǔ)保護(hù)措施平面圖如圖2。

圖2 橫通道過(guò)橋樁地面保護(hù)保護(hù)措施平面圖

3.2 效果分析預(yù)測(cè)

（1）復(fù)合錨桿樁加固后的地層剛度變化明顯，界限清晰，地下形成了明顯的剛度區(qū)域，比較普通的注漿手段，加固區(qū)域明顯。

（2）復(fù)合錨桿樁對(duì)力流的引導(dǎo)作用明顯，尤其在單樁承載力變化時(shí)，能夠?qū)⒘α饕肷畈康貙訑U(kuò)散，這是設(shè)計(jì)者的初衷，能夠?qū)⑺淼篱_(kāi)挖的影響降低。

（3）隧道開(kāi)挖后形成了流體力學(xué)中的氣泡效應(yīng)，樁體計(jì)算不沉反浮，結(jié)合實(shí)際情況，該情況有利。

（4）開(kāi)挖對(duì)稱條件下，承臺(tái)幾乎沒(méi)有側(cè)向移動(dòng)，即使開(kāi)挖不對(duì)稱加固區(qū)域剛度很大，承臺(tái)水平向移動(dòng)亦很小，避免了樁頭抗剪的不利工況。

（5）橫通道在開(kāi)挖時(shí)，對(duì)拱頂及隧道兩側(cè)土層進(jìn)行小半徑加強(qiáng)型超前注漿，改善上部土體成拱能力；土體加固后，開(kāi)挖過(guò)程中能夠有效的減小對(duì)土體的擾動(dòng)，進(jìn)而減小因土體擾動(dòng)造成的橋樁基礎(chǔ)的下沉。

4 復(fù)合錨桿樁工法的工藝流程

復(fù)合錨桿樁工法的主要工藝流程如下：

錨桿+注漿管加工→平整工作面并測(cè)量放線→鉆機(jī)就位后夯進(jìn)成孔→下放鋼筋籠并安裝注漿管→第一次填充注漿并養(yǎng)護(hù)→第二次劈裂注漿并養(yǎng)護(hù)→第三次劈裂注漿并養(yǎng)護(hù)→擴(kuò)大基礎(chǔ)承臺(tái)或施作冠梁。

5 復(fù)合錨桿樁施工

5.1 鉆機(jī)選型及施工準(zhǔn)備

綜合考慮到錨桿樁直徑以及打入深度這兩大指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上選定合適的成孔設(shè)備，本工程中引入的是XY-4 型地質(zhì)鉆機(jī)成孔，受橋下預(yù)留空間空間的影響（最低凈空為4.0m），決定做好復(fù)合錨桿樁的前期準(zhǔn)備工作，即設(shè)置一個(gè)寬2m、深1.5m 的基槽，這是擴(kuò)大可施工空間的必行之舉。

5.2 測(cè)放復(fù)合錨桿樁孔位

按照施工圖紙間隔施做，先外排，后內(nèi)排的原則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行測(cè)放復(fù)合錨桿樁孔位。

5.3 成孔

適當(dāng)調(diào)整移動(dòng)鉆機(jī)的位置，使其到達(dá)孔位處，而后對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行調(diào)整，基于φ150 鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，此環(huán)節(jié)應(yīng)避免塌孔現(xiàn)象。

5.4 下放鋼筋籠并安裝注漿管

利用簡(jiǎn)易支撐架完成吊放作業(yè)，此時(shí)因安排一定的人員進(jìn)行配合。每完成一節(jié)段的孔樁就位工作后，均需要對(duì)標(biāo)高以及垂直度做以調(diào)整，并使用接駁器對(duì)其進(jìn)行緊固。在吊運(yùn)過(guò)程中應(yīng)避免扭轉(zhuǎn)或是彎曲現(xiàn)象，整個(gè)施工應(yīng)緩慢進(jìn)行，不允許對(duì)孔壁造成損傷。

關(guān)于鋼筋的連接，此處采用的是直螺紋機(jī)械連接的方式；關(guān)于注漿管，此處采用的是自來(lái)水管，基于絲口連接的方式提升其穩(wěn)固性，并做好編號(hào)工作。

5.5 注漿

確保復(fù)合錨桿處于指定的位置，而后方可展開(kāi)注漿施工，此環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)有三根注漿管，三者均需要與管底保持4m 的距離，要求所使用的注漿管規(guī)格以φ20mm為宜，而出漿孔則應(yīng)為φ4mm，對(duì)于任何一個(gè)斷面而言均需要設(shè)置4 個(gè)注漿孔，彼此應(yīng)錯(cuò)開(kāi)150mm 的距離。

6 洞內(nèi)超前徑向注漿施工

在橋樁保護(hù)范圍內(nèi)，在洞內(nèi)開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中，對(duì)拱頂及隧道兩側(cè)土體進(jìn)行雙排小導(dǎo)管加固注漿，所形成的注漿半徑以1000mm 為宜。

6.1 注漿加固范圍及小導(dǎo)管布設(shè)

在進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)時(shí)有必要采取超前支護(hù)措施，此環(huán)節(jié)需要使用到小導(dǎo)管，對(duì)應(yīng)規(guī)格以Ф32×3.25mm 為宜，由此起到加固地層的效果。注重小導(dǎo)管的設(shè)置，其需要穿過(guò)格柵腹部，嚴(yán)格控制環(huán)向間距為0.3m，縱向間距0.5m。

6.2 漿液選擇配制及注漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，注漿的漿液采用純水泥漿液。關(guān)于注漿擴(kuò)散半徑，其需要建立在導(dǎo)管密度的基礎(chǔ)之上，并采取相關(guān)的地質(zhì)條件試驗(yàn)，最終得知合適的值，本工程中以0.3～0.4m 為宜。有必要展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，由此明確漿液配比，此處水泥與水以1：1 為宜。初始注漿壓力較小，為0.3Mpa，經(jīng)一段時(shí)間后到達(dá)終壓狀態(tài)，此時(shí)該值為0.6Mpa。凝膠時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況確定。

6.3 注漿工藝及設(shè)備

當(dāng)做好注漿管的連接作業(yè)后，有必要進(jìn)行一次壓水試驗(yàn)，由此明確管道的通暢程度，而后將預(yù)先配制好的純水泥漿置入泵中，使其與水玻璃漿進(jìn)行充分的混合，最后借助小導(dǎo)管壓入土體之中。

7 監(jiān)控量測(cè)

在橫通道開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)做好監(jiān)控量測(cè)工作，并做好信息記錄，這是對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整的必要依據(jù)。

7.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

沉降監(jiān)測(cè)從施作復(fù)合錨桿裝開(kāi)始至開(kāi)挖結(jié)束后一個(gè)月，施作復(fù)合錨桿樁及土體開(kāi)挖時(shí)監(jiān)測(cè)頻率為每日一測(cè)，開(kāi)挖結(jié)束后監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為每周一測(cè)，任意選取一點(diǎn)的沉降曲線示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線示意圖

由沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖可知，在整個(gè)施工過(guò)程中，通過(guò)復(fù)合錨桿樁及洞內(nèi)徑向注漿的加固有效的減小了橋樁基礎(chǔ)的沉降。

8 結(jié)論

基于復(fù)合錨桿樁，可以提升狹小空間的施工靈活性，經(jīng)過(guò)注漿后可以形成隔離墻，由此避免了樁周?chē)馏w過(guò)于松散的問(wèn)題，這也是避免結(jié)構(gòu)下沉與偏移的必要基礎(chǔ)。整個(gè)施工過(guò)程較為簡(jiǎn)單，具有良好的環(huán)境保護(hù)效益，因此適用于城市暗挖工程中。而洞內(nèi)超前小導(dǎo)管的徑向注漿形成圍巖加固圈，有效的加固了隧道外圍土體，減小了因開(kāi)挖過(guò)程的擾動(dòng)對(duì)橋樁基礎(chǔ)造成的沉降；同時(shí)通過(guò)施作復(fù)合錨桿樁形成的隔離墻還可對(duì)鄰近暗挖隧道建(構(gòu))筑物進(jìn)行保護(hù)，防止建(構(gòu))筑物因沉降過(guò)大造成的變形或傾斜。