隧道近距離下穿橋樁群沉降控制施工技術

陳建山

（中交第一公路工程局廈門工程有限公司,福建廈門 361021）

1 工程概況

廣東省莞惠城際軌道交通項目GZH-5標松山湖隧道位于松山湖大道（雙向8車道，設計時速80 km/h）正下方，隧道于DK31+820外側穿石大立交橋。石大立交橋上部結構采用等高度預應力混凝土連續箱梁、箱梁高1.25 m，箱梁為單箱三室，底板寬13.0 m。全橋采用柱徑1.5 m圓柱墩，橋臺采用重型橋臺，橋臺和橋墩下設承臺和樁基，樁基樁徑均為1.2 m，樁基均按嵌巖樁設計。隧道左右線正洞在橋2～3號樁與3～4號樁之間穿過，橋樁基與隧道洞身的最小凈距離為3.39 m。隧道與橋樁的關系見圖1。

2 工程地質與水文

2.1 地層巖性

該場地普遍分布的全風化混合片麻巖，巖芯呈土狀，承載力較低，抗剪強度較低，壓縮性中等，透水性差，浸水易軟化、潰散。

2.2 地下水

沿線地下水主要為第四系地層中的孔隙水，在基巖中賦存有裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于第四系殘積地層中，埋深1.00～7.00 m，其補給方式主要由大氣降水補給，排泄以大氣蒸發為主?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖的裂隙中，水量不大，一般略具承壓性，埋深變化較大。

3 沉降原因分析

（1）隧道埋深約20 m，隧道所處的圍巖自上而下分別為素填土、粉質粘土、全風化片麻巖、強風化片麻巖。該段地質較差，圍巖遇水即易軟化，自穩性較差。

（2）隧道洞內采用CD開挖工法，開挖斷面積大（80 m2），施工開挖步驟多，施工工序較復雜，擾動大。

（3）隧道開挖施工過程中隨著圍巖失水導致應力釋放，必將在隧道開挖輪廓外形成較大的塑性變形區，從而引起沉降。

4 關鍵施工技術措施

4.1 洞內預注漿

隧道洞內掌子面采取全斷面封閉預注漿方式加固，注漿范圍為開挖輪廓外4 m以內，注漿沿隧道掘進方向17 m一循環段。一個注漿段完成后留3 m不開挖作為下一循環的止水巖盤。

4.1.1 注漿加固目的

（1）在隧道開挖輪廓至開挖輪廓外4 m范圍以及注漿循環末端的止水巖盤，主要針對此部分進行加強注漿，旨在形成一個封閉的止水帷幕殼體，對隧道開挖輪廓外地層起到止水加固的目的。

（2）在隧道開挖輪廓內掌子面范圍（不包括止水巖盤段），旨在穩固該范圍內掌子面開挖的穩定。

圖2為全斷面注漿示意圖。

4.1.2 注漿施工技術要點

（1）注漿孔布置

注漿孔布置由工作面向開挖方向呈輻射狀，鉆孔均勻布置成圓形圈，單孔注漿擴散半徑1.5 m。注漿鉆孔開孔直徑不小于110 mm，終孔直徑不小于91 mm；孔口管采用φ108 mm，壁厚5 mm熱軋無縫鋼管，管長3 m，孔口管應埋設牢固，并有良好止漿措施。

（2）注漿方式

采取分段前進式注漿，即自孔口開始，鉆進一段，注漿一段，直至孔底最后一段注完為止，每次鉆孔注漿分段長度根據圍巖情況定為3～5 m。其施工方法示意見圖3。

（3）注漿材料

采用水泥-水玻璃雙漿液，漿液配比情況為：C∶S=1∶（0.6～1.0）（體積比），水灰比 0.8∶1～1∶1（質量比），水玻璃模數2.6～2.8，水玻璃濃度30%～40%。

（4）注漿壓力及注漿結束標準

注漿壓力為1.5～2 MPa。單孔注漿壓力逐漸升高至注漿終壓并繼續注漿10 m in以上，且進漿速度為初始進漿速度的1/4，檢查孔涌水量小于0.2 L/m in，可結束該孔注漿；全段注漿結束標準，所有注漿孔均符合單孔結束條件，注漿后隧道涌水量小于1 m3/(d·m)，可結束本段注漿。

4.2 地表袖閥管注漿

為了進一步減少橋樁的沉降，對2號、3號、4號墩的橋樁采取袖閥管注漿加固。采用袖閥管注漿工藝，漿液類型為水泥漿；漿液擴散半徑：R=0.8 m；注漿孔間距：1.0 m，梅花型布置；注漿壓力：0.5～0.8 MPa，3次，每次持續時間 10～20 m in；注漿順序：先基礎兩邊，后中間，隔孔交替注漿；42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.75～1∶1；注漿深度：基礎以下2 m，盡量打設斜孔到基礎投影下方。袖閥管注漿加固措施見圖4、圖5。

5 監測數據反饋

隧道穿越石大立交橋監測數據成果詳見表1。監測結果表明，現場采用洞內預注漿和地表袖閥管注漿加固的措施組織施工，隧道及石大立交橋是安全可靠的，滿足設計要求。

表1 監測數據結果表（單位：mm）

6 結語

通過監測數據可以看出，現場采用對隧道洞內掌子面進行預注漿和對地表采取袖閥管深孔注漿加固立交橋樁基的技術措施是可行的，不僅有效地控制了洞內拱頂沉降和水平收斂，也將樁基沉降控制在了10 mm以內，保證了隧道施工和石大立交橋運營安全。隧道如此近距離的側穿建筑物在國內的應用還是比較少見的，其關鍵施工技術控制措施可供同類工程參考。

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