盧建文，蔡慶軍，李天隆，李宗陽，虎宏亮

(中國建筑第八工程局有限公司華南分公司，廣東 廣州 510663)

1 工程概況

深圳寶安國際機場衛(wèi)星廳及配套工程位于深圳市西部，寶安區(qū)T3航站樓北側(cè)。場地屬于填海灘涂地區(qū)，場地上部土層(素填土、填石及淤泥)性質(zhì)較差，地下水豐富，對混凝土、鋼筋具有腐蝕性。西北指廊雙跨跨越穗莞深隧道，該范圍隧道采用盾構(gòu)法施工，為雙洞單線形式，隧道外徑8.5m，管片厚度為0.4m，2個隧道中間凈距約8.8m。結(jié)構(gòu)底部離盾構(gòu)隧道頂部8.0～11.0m，在左右線隧道中間設(shè)置1排直徑1 400～1 600mm的灌注樁，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的1 200mm直徑邊樁與隧道外邊線凈距為3.0～3.2m，須在確保盾構(gòu)隧道安全的前提下，保質(zhì)保安全進行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)樁基施工。西北指廊轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與穗莞深盾構(gòu)隧道關(guān)系如圖1所示。

圖1 西北指廊轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與穗莞深盾構(gòu)隧道關(guān)系

2 近距離樁基施工對隧道的影響

樁基施工主要以擾動周邊土體方式對盾構(gòu)隧道產(chǎn)生不利影響，而樁基施工過程中無法避免擾動土體，主要原因如下。

1)灌注樁成孔期間，易對周圍土體施加應(yīng)力或位移變化，從而導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加變形或附加內(nèi)力。

2)樁基整體施工易引起擠土效應(yīng)。

當明確樁位、土質(zhì)條件后，通過選擇穩(wěn)定的樁基施工方法、合理的施工組織，加強監(jiān)測，可減少樁基施工對盾構(gòu)隧道的影響。

3 對盾構(gòu)隧道的施工保護技術(shù)

3.1 施工組織

施工前，在各方見證下排查隧道現(xiàn)狀，并由具有資質(zhì)的第三方出具調(diào)查報告。

大面積施工前，以初始段為試驗段，在工程樁施工過程中，密切關(guān)注隧道變形，一旦超過警戒值立即停止施工，上報相關(guān)單位商議解決辦法。根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工組織要求，樁基施工組織需進行單側(cè)單向施工，期間采用跳樁法施工，以降低擠土效應(yīng)。

3.2 施工工藝流程

選用液壓全套管多功能鉆機配合旋挖機成孔方式，減少對地基土的擾動，確保對穗莞深隧道的保護。液壓全套管多功能鉆機邊旋轉(zhuǎn)邊壓入，同時采用螺旋鉆桿取土?？咨畲┰剿淼?m后，采用旋挖泥漿護壁成孔，直至樁端持力層。成孔后放入鋼筋籠，插入導(dǎo)管進行清孔，最后澆筑混凝土成樁。施工工序如圖2所示。

圖2 樁基工藝流程

3.3 測量放線

樁位放線前，查閱盾構(gòu)隧道相關(guān)竣工圖，比對隧道基準點與圖紙信息，獲取較準確的隧道邊線位置。通過復(fù)核樁基圖紙與隧道邊線圖紙，明確樁基與隧道結(jié)構(gòu)凈距是否符合相關(guān)要求。

根據(jù)盾構(gòu)隧道與平面控制網(wǎng)測放樁位，利用鋼筋做標記，多次測量復(fù)核后，使樁位誤差≤20mm。于樁孔外側(cè)設(shè)置控制樁，施工過程中以十字交叉法校準樁位，每個樁位定點復(fù)測≥3次，由監(jiān)理工程師復(fù)核無誤后進行施工。

3.4 泥漿制備

開鉆前準備數(shù)量充足、性能優(yōu)良的泥漿，護壁泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土+增黏劑+純堿配制。新鮮泥漿密度一般為1.1～1.15g/cm3，施工期間套筒內(nèi)的泥漿面高出地下水位 1.0m 以上，應(yīng)做好泥漿日常維護管理，必須測定泥漿密度、黏度、含砂率和膠體率等指標，并及時調(diào)整至滿足施工要求，確保成孔優(yōu)質(zhì)安全。

3.5 樁基成孔

3.5.1成孔方法

首先將液壓全套管多功能鉆機壓入套管2.5～3.0m，第1節(jié)套管全部壓入土中后(地面預(yù)留外露長度1.2～1.5m，以便接管與檢測垂直度)，如不合格則進行糾偏調(diào)整，如合格則安裝下節(jié)套管下壓取土。使用螺旋鉆桿取土，邊下壓套管邊抓土，始終保持套管底口超前取土面，且深度≥2.5m。當套管穿過地下隧道2m后，采用旋挖機鉆進與泥漿護壁方式進行成孔，直至設(shè)計樁端持力層。成孔過程中嚴格控制垂直度，做到隨挖隨測隨糾正，現(xiàn)場預(yù)備片石、石塊等，必要時可拋石糾正。

3.5.2成孔特點

1)利用鋼套管穿越上部不穩(wěn)定淤泥層，起護壁作用，可避免出現(xiàn)塌孔等隱患。

2)在鄰近盾構(gòu)隧道的復(fù)雜環(huán)境下施工，液壓多功能鉆機利用套管回轉(zhuǎn)切削周圍土體，同時采用液壓動力垂直壓入套管，施工過程中不產(chǎn)生明顯振動，極大減小對鄰近隧道的擾動。

3)液壓全套管多功能鉆機可針對不同地質(zhì)情況，特殊工況，通過采用專用刀頭，調(diào)整刀頭安裝密度，安裝方式，控制鉆機回轉(zhuǎn)速度與壓入速度等方式滿足施工要求。

4)利用液壓多功能鉆機鉆進取渣時，可直觀判別土質(zhì)、巖石特征，便于及時調(diào)整施工工藝參數(shù)。

5)液壓全套管多功能鉆機可使成樁質(zhì)量高、垂直度偏差小，使用套管成孔時，孔壁不會坍落，避免渣土附著污染樁身鋼筋和混凝土，同時避免樁身混凝土與土體間殘存泥漿(泥皮)隔離膜。

3.6 一次清孔

鉆至設(shè)計孔深后，采用泵吸反循環(huán)方式進行清渣，通過泥漿分離器快速分離固體顆粒，減少清孔清渣時間。

3.7 鋼筋籠制作與吊放

鋼筋籠采用分段制作法加工成型，確保螺旋箍筋與縱橫筋交界處焊接牢固。鋼筋籠保護層墊塊每隔2m設(shè)置一道，每道均勻設(shè)置4塊，確保鋼筋保護層滿足設(shè)計與規(guī)范要求。鋼筋籠采用直螺紋套筒進行連接，避免焊接時焊縫被腐蝕，確保鋼筋籠連接質(zhì)量。

吊放鋼筋籠時，采用十字交叉法校核鋼筋籠中心是否與成孔中心保持一致。為保證鋼筋籠垂直度，鋼筋籠在孔口按樁位中心定位，使其懸吊在孔內(nèi)。下放鋼筋籠應(yīng)防止碰撞孔壁，如下放受阻，應(yīng)查明原因，不得強行下插，一般采用正反旋轉(zhuǎn)法，緩慢逐步下入。

3.8 二次清孔

利用泵吸反循環(huán)方式進行二次清孔，澆筑混凝土前嚴格控制泥漿與孔底沉渣，確保孔底500mm內(nèi)的泥漿相對密度<1.25、含砂率≤8%、黏度≤28s，端承樁型的沉渣厚度≤50mm。

3.9 混凝土澆筑

該工程樁采用商品混凝土，灌注樁混凝土中摻入阻銹劑與礦物摻合料提高樁基耐久性。阻銹劑用量為水泥質(zhì)量的2%～4%，礦物摻合料采用硅灰，為膠凝材料總重的3%～5%。根據(jù)混凝土材料及設(shè)計要求，由實驗室與攪拌站試配確定混凝土配合比，灌注樁混凝土中避免使用含氯化物的外加劑，嚴格控制材料氯離子的含量和堿含量。對拔出鋼套管后的混凝土面下降高度做出預(yù)判，根據(jù)樁基計算混凝土量略有擴大，應(yīng)保證拔出鋼套管后，灌注混凝土完成面標高比樁頂設(shè)計標高高0.800～1.000m。

3.10 隧道監(jiān)測

隧道變形采用自動化監(jiān)測與人工復(fù)核相結(jié)合的方法進行測量。道床安裝自動化全站儀及配套設(shè)備，對監(jiān)測斷面實施自動化監(jiān)測，再通過高精度電子水準儀人工復(fù)核道床沉降點，防止自動化監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保證數(shù)據(jù)真實性，同時為自動化監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

對于受基坑開挖影響的隧道部分，沿縱向每5m布置1處監(jiān)測點(見圖3)。樁基施工過程中，監(jiān)測頻率為1次/4h。每月由人工復(fù)測監(jiān)測點，復(fù)核監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

圖3 盾構(gòu)隧道監(jiān)測點斷面布置

當出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即報告現(xiàn)場監(jiān)理，會同隧道產(chǎn)權(quán)單位、業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、勘察單位分析原因，及時提交對策。監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)按正規(guī)表格進行記錄整理，及時上報有關(guān)各方，并加強監(jiān)測，提高監(jiān)測頻率。

4 對隧道的數(shù)據(jù)模擬

施工前通過有限元分析將求解域剖分為若干單元，把連續(xù)介質(zhì)轉(zhuǎn)換成離散結(jié)構(gòu)物，然后根據(jù)施工組織要求分析各單元，最后集成求解整體位移。樁基施工模型網(wǎng)格與流程組織如圖4所示。

圖4 樁基施工流程組織

上跨穗莞深隧道的衛(wèi)星廳轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工包括樁基施工、放坡開挖支護、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工等工序，為充分反映轉(zhuǎn)換板、樁基施工階段隧道變形情況，根據(jù)各施工分區(qū)的組織順序進行模擬分析。衛(wèi)星廳轉(zhuǎn)換板、樁基與穗莞深隧道相對位置關(guān)系如圖5所示。

圖5 衛(wèi)星廳轉(zhuǎn)板板、樁基與穗莞深隧道相對位置關(guān)系

通過模擬分析可知各工況下隧道的累計豎向位移，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)的隆起量與沉降量進行合理組織。1～11區(qū)隧道豎向累計隆起量分別為0.01,0.25,0.41,0.61,0.67,0.71,0.72,0.72,0.72,0.72,0.72mm；豎向沉降量分別為1.75,1.09,1.82,1.29,1.18,1.00,1.21,1.10,1.75,1.87,1.56mm。

5 施工管控要點

1)鄰近隧道結(jié)構(gòu)的灌注樁應(yīng)采用液壓全套管多功能鉆機與旋挖機進行鉆進成孔，套管埋深采用雙指標把控，埋深大于隧道結(jié)構(gòu)最底端，需全面穿越不穩(wěn)定淤泥層。套管內(nèi)取土?xí)r應(yīng)嚴格控制速度，保持套管內(nèi)土體高度≥2.5m，切忌超挖塌孔，擾動隧道結(jié)構(gòu)。

2)灌注樁測量放樣必須確保精確度，尤其是隧道中間1排灌注樁，需保證灌注樁樁身不落入隧道結(jié)構(gòu)3m范圍內(nèi)。

3)灌注樁埋設(shè)套管過程需嚴格控制垂直度，不得大于設(shè)計及規(guī)范要求的1%。施工過程應(yīng)勤量測，不斷復(fù)核套管中心坐標，出現(xiàn)較大偏差時及時反饋情況，會同相關(guān)單位制定處理措施。

4)施工前后及施工過程中，應(yīng)與產(chǎn)權(quán)單位、主管部門保持溝通，及時告知對方施工進展，有利于結(jié)合監(jiān)測結(jié)果分析影響因素，及時調(diào)整方案。

5)施工前應(yīng)由建設(shè)單位組織相關(guān)監(jiān)測單位布置監(jiān)控點，采取全過程自動監(jiān)控。

6 結(jié)語

跨越穗莞深隧道轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的樁基工程，在業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、勘察等各方協(xié)力工作及全過程管控下，通過采取填海灘涂地區(qū)盾構(gòu)隧道的近距離樁基保護技術(shù)，順利完成，保證了地下通道的安全。

1)應(yīng)從整體施工組織方面考慮對地下隧道安全性的影響。

2)通過模擬技術(shù)進一步分析樁基施工全程對隧道的影響。

3)隧道進行樁基施工時，樁位確定與測量放線尤為重要。施工前應(yīng)探明地下隧道準確位置，與樁位校對無誤后方可施工。

4)利用液壓全套管多功能鉆機與旋挖機進行成孔，可保證鄰近盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)安全性，滿足成孔高質(zhì)量要求。

5)通過各方探討，采用調(diào)整成樁混凝土配合比、制備泥漿、設(shè)置鋼筋籠保護層墊塊、鋼筋籠直螺紋套筒連接等方法，提高填海灘涂地區(qū)樁基樁身質(zhì)量與耐久性。

6)建立監(jiān)測溝通機制，利用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，迅速應(yīng)對隧道異常情況。