隔离桩技术在小净距盾构隧道中的应用

杨元军

（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司，上海 200135）

在许多城市修建地铁的过程中，盾构隧道技术应用已越来越广，而且都不可避免地需要在一些建筑物的基础下或者桥梁的深桩之间穿行，因此使得两条隧道的净距离也变得越来越小。如何解决两条隧道近距离施工的相互影响就成为盾构施工亟待解决的一个难题。

1 工程概况

武汉轨道交通4号线一期工程土建第四标段含两个车站（铁机村站、罗家港站）、两个盾构区间（岳家嘴站～铁机村站、铁机村站～罗家港站），其中铁机村站～岳家嘴站区间为地下区间，位于欢乐大道正下方，采用盾构法施工。两条隧道呈平行状，左DK21＋994.290～左DK22＋255.390，长361.1m最小间距2.5m；左DK22＋255.390～左DK22＋422.229，长166.839m间距从2.5m渐变至4.2m。根据工筹，盾构于铁机村站西端头井右线始发，待岳铁区间右线贯通后，于明挖段轨排井内进行盾构机调头，施工岳铁区间左线。

2 工程重难点及相应技术措施

在盾构左线DK21＋994.290～左DK22＋245.71m范围内覆土厚度不足6m，局部最浅覆土仅3.7m，盾构机施工时由于土压较小，姿态较难控制。左线盾构穿越Φ700次高压燃气管线近300m，盾构与燃气管线最小净距仅1.35m。盾构左线施工时，由于隧道间距太小，且长达430m的隧道最小间距只有2.5m。掘进过程中势必对两条隧道间的土体产生较大扰动，进而影响右线隧道。在不可预料的情况下，可能造成右线隧道偏移、管片变形及破裂。从而造成的地面隆沉及Φ700次高压燃气管线变形，安全风险极高。为增强隧道间土体的抗压、抗剪能力、控制管片的变形、隧道的偏移等，须对隧道间土体进行加固。

2.1 隧道间土体加固措施

对左DK22＋004.290～左DK22＋422.229段采用直径1 000mm素混凝土隔离桩进行加固，对改迁难度极大且费用很高的直径700mm的次高压燃气影响的地段，拟采用高压旋喷桩注浆加固。区间隧道间隔离桩加固区域里程：左DK22＋004.290～左DK22＋422.229，桩数386根，其中灌注桩共348根，双管旋喷桩共38根。

桩体为Ф1000钻孔灌注桩泥浆护壁成孔，桩间净距0.1m，隔离桩桩顶取到现状路面下1.3m，桩体底标高位于区间隧道底标高下2.0m。桩顶设置1 000mm×800mm冠梁，冠梁通过12Ф20，单根长1 400mm插筋与隔离桩连接。隧道间土体钻孔灌注桩加固剖面如图1所示。

桩体在燃气影响地段，施工采用Ф1 000双管旋喷注浆加固，旋喷桩根据设计图的位置布置，加固区域顶面标高控制在燃气管底1.0m以下，底标高为隧道底板外轮廓下2.0m，旋喷桩双管压力在25～30MPa以上，提升速度为8cm/min，旋喷速度10r/min，水灰比不大于0.7。桩身垂直度偏差不超过1%，施工后应选取3根桩进行抽芯检测，强度要求达到1.2MPa。隧道间土体旋喷桩加固剖面如图2所示。

2.2 为减小对右线隧道的影响，施工左线时采取的技术措施

在盾构浅覆土施工范围，控制土压，依据地面监测变形情况进行适当降低，掘进平均速度保持在2.5cm/min以内，且掘进速度保持平稳，变化不宜过大。

在保证同步注浆系统正常运转的前提下，适量加大同步注浆的含砂率，二次注浆及时跟进，盾尾9环后开始二次注浆。

根据右线掘进时土体的改良情况，调整泡沫注入配合比为3%，发泡倍率6～8，刀盘转速控制为1.3r/min为宜。在盾构进入浅覆土段时，降低刀盘转速为0.7r/min，以减小推进过程中对土体的扰动，减少对右线隧道的影响。

2.2.1 管片内力监测

为保证左线盾构掘进过程中不会影响到右线隧道的安全，在右线隧道内布设了各种监测仪器，对小净距右线隧道的管片内力、管片内净空变形情况等进行了24h不间断的监测。

管片内力通过在管片内侧贴应变片测试相应位置应力间接得到。根据试验段钻孔桩及高压旋喷桩段隧道间土体加固。分别选取2个典型断面进行盾构隧道施工过程管片内力测试。右线测试管片为同一里程的左线盾构机掘进掌子面开始至向前4环。被测环的里程见表1。为使测试数据具有典型性和代表性，在每一被测环的内侧均匀布设4个应变片，测点具体位置见图3，测试分析结果详见图4及图5。

表1 被测环的里程及特性一览表

图4及图5分别给出了被测环各测点随盾构推到不同位置的应力变化，规定拉应力为正，压应力为负。其中钻孔桩测试段最大应力为5.53MPa，高压旋喷桩测试段最大应力为6.89MPa，远小于管片强度50MPa。

2.2.2 隧道水平收敛监测

隧道水平收敛监测使用JSS00A数显收敛仪。取如下2个断面（钻孔桩段一个断面，旋喷桩段一个断面）测试结果进行分析。测试及分析结果如图6所示。

从图中数据可以看出钻孔灌注桩测试段管片水平收敛最大为0.63mm，高压旋喷桩测试段水平收敛最大为4.13mm，远远低于设计要求的＋10～－10mm，结构处于安全可控状态。

3 结 语

在隧道近距离施工的300环内，通过采取上述措施，保证了设计要求的各项技术指标，对岳铁区间右线隧道起到了很好的加固作用，保障了左线隧道及其正上方安全风险极大的Ф700次高压燃气管的安全。

a.在盾构隧道小净距施工的情况下，对隧道间土体采取加固措施是必要的。通过对钻孔桩测试段及旋喷桩测试段的管片内力、管片水平收敛等进行监测证明，采取隧道间土体加固措施后隧道的各项指标均能满足设计和实际的需要。

b.隧道间采用钻孔桩加固土体比高压旋喷桩作用明显。但是高压旋喷桩克服了钻孔桩在管线下不能施工的不足。钻孔桩与旋喷桩在小净距隧道中一起使用可以取长补短。

c.从武汉地铁4号线一期四标段的成功经验来看，小净距盾构隧道施工是可行的，能够为类似隧道的设计和施工提供可靠的依据。

［1］ 王启耀.近距离双线盾构隧道施工相互影响的监测与分析［J］.地下空间，2003（3）：229－233.

［2］ 朱建春，李 乐，杜文库.北京地铁盾构同步注浆及其材料研究［J］.建筑机械化，2004（11）：26－29.

［3］ 王建宇.隧道工程监测和信息化设计原理［M］.北京：中国铁道工业出版社，1990.

［4］ 张凤祥，傅德明，杨国祥.盾构隧道施工手册［M］.北京：人民交通出版社，2005.

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