长江西路隧道近距离穿越桩基施工技术

　　摘　要：随着盾构法隧道施工技术的不断发展，国内针对超大直径泥水平衡盾构已拥有较为成熟的施工经验，然而，在超大型泥水盾构越江隧道施工中，还存在较多的不确定因素与控制难点。这次超大直径隧道近距离穿越高架桩基，实现了国内首次近距离连续穿越桩基的目标。工程中所成功应用隔离加固、推进参数控制等一系列施工技术和质量保证措施，也必将为今后的同类型工程提供丰富的有益经验。
　　关键词：超大直径隧道；近距离穿越；隔离加固；穿越施工技术

　　1工程概况
　　1.1工程简介
　　长江西路隧道位于上海市东北角，连接宝山区和浦东新区，起于浦西郝桥港以东，止于浦东港城路双江路交叉口，按北线、南线分别布置，全长4.9km。隧道采用直径为15.43m的泥水平衡盾构掘进施工，盾构掘进段长约1500m，隧道外径为15.0m，内径为13.7m，为双管双向6车道。工程建成后，将缓解外环隧道、吴淞大桥的交通压力。隧道推进施工总平面图如图1所示。

　　1.2穿越简介
　　盾构在距离浦西工作井东侧约30m处穿越轨道交通3号线桩基，在其东侧约20m处穿越逸仙路高架桩基，穿越段隧道设计坡度为4%，盾构顶部覆土13.8m，约为0.89D，如图2所示。1.3工程地质情况简介根据地质勘探报告，本掘进区段的地质资料从上至下依次为①1人工填土、②3-1灰色粘质粉土夹粉质黏土、④灰色淤泥质黏土、⑤1灰色黏土、⑤2灰色砂质粉土、⑤3灰色粉质黏土、⑥暗绿—草黄色粉质黏土、⑦草黄—灰色黏质粉土。其中盾构穿越主要涉及土层为：④灰色淤泥质黏土、⑤1灰色黏土、⑤3灰色粉质黏土，详情如图2所示。
　　穿越相关土层的性质如下：
　　④、⑤1层流塑—软塑状黏性土为高压缩性土，沿线均有分布，其含水量高，孔隙比大，强度低，渗透性差，灵敏度高，且具有触变、流变特性，对工程影响较大。
　　下部⑤3灰色粉质黏土层呈带状不连续分布，软塑状态，对工程影响不大。
　　2超大直径盾构近距离穿越桩基施工
　　2.1现场情况调研
　　逸仙路高架和轨道交通3号线横断面情况如图3、图4所示。其中，逸仙路高架路面宽约19m，其桩基及立柱的类型及高架箱梁形式详见表1；轨道交通3号线高架路面宽约10m，其桩基及立柱的类型及高架箱梁形式如表2所示。穿越时盾构机距离逸仙路高架桩基最近处约为1.045m，与轨道交通3号线高架桩基最近距离约为1.655m。
　　2.2工程难点分析
　　1）社会影响大
　　盾构机穿越桩基时，繁忙的逸仙路高架及轨道交通3号线需保持运行状态，一旦控制不到位将影响轨道交通运营及高架交通顺畅。
　　2）施工难度大
　　两桩基距离短，约19.6m，对隧道轴线控制要求高；穿越过程中，距离桩基近，最小距离仅为1.045m，这对于15m超大直径的盾构机来说难度大，穿桩工作极具挑战性；周边环境复杂，穿越的影响与前期浦西工作井施工的影响会累加，沉降量难以控制。
　　3）质量要求高
　　沉降控制要求极高。对逸仙路高架及轨交3号线的影响不得大于10mm，否则会导致逸仙路高架及轨道交通3号线运行受到影响。在穿越阶段为有效控制周边重要构筑物沉降，需要采取有效措施。
　　2.3数值模拟计算及保护措施选择
　　2.3.1数值模拟计算
　　根据现场调研实际情况，分别就盾构直接穿越桩基及采用加固措施保护后盾构穿越桩基两种工况进行数值模拟计算分析，计算结果表明：
　　1）盾构直接穿越会使地表面产生较大沉降（最大值为30mm），同时承台（或立柱）的沉降也较大，不能满足变形控制要求，需采取相应的保护措施。
　　2）在采用加固保护的前提下有效控制盾构掘进施工参数，可有效减少地表沉降、控制承台的沉降和差异沉降，地表沉降和高架结构变形均在变形要求的控制范围之内。数值计算模型示意图如图5所示。
　　2.3.2保护措施选择
　　盾构穿越建构筑物常规的保护措施中，地基加固措施有水泥土搅拌桩加固、高压旋喷桩加固、MJS加固、钢板桩隔离等，其他保护措施有连接高架承台、支架托换等。结合现场实际情况，在考虑交通组织、管线搬迁、高架桥下施工净空高度限制等因素，综合数值模拟分析结论，这次穿越选用MJS隔离桩保护方案。
　　2.4超大直径盾构近距离穿越桩基施工
　　2.4.1盾构机施工参数控制（如表3所示）
　　2.4.2MJS隔离桩加固方案
　　穿越区地基采用MJS（半桩）工法进行加固，选取直径2.4mMJS旋喷桩进行桩体保护，加固平面如图6所示。 　　2.4.3管片针对性设计
　　为有效控制桩基在盾构穿越后的沉降，穿越段的管片均为剪力销环，为保证壁后注浆均匀性，每块管片内弧面增开2个注浆孔，设计图如图7所示。
　　2.4.4盾构穿越施工技术措施
　　工程南线隧道和北线隧道将2次穿越逸仙路高架墩柱桩基和轨道交通3号线墩柱桩基，整个穿越阶段分为4个阶段：试验段、影响段、穿越段、穿越后阶段。
　　在推进试验段时，主要就泥水压力、泥水质量、推进速度、注浆量和注浆压力设定与地面沉降关系进行分析，掌握此段区间盾构推进土体沉降变化规律以及摸索土体性质对地面和高架的沉降影响规律，以便正确设定穿越桥桩时的施工参数并采取相应措施减少土体沉降，以保证桥桩的安全。
　　在影响段及穿越段施工过程中，盾构掘进速度控制在1.0cm/min左右，尽量保持推进速度稳定，确保盾构均衡、匀速地穿越桥桩，以减少对周边土体的扰动影响，免对其结构产生不利影响。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对轨道交通三号线墩柱桩基、逸仙路高架墩柱桩基和地面的影响。同时在盾构机上设置注浆孔，当盾构机在曲线段掘进时，通过盾构机上的注浆孔在曲线外侧进行注浆，补充掘进引起的地层损失，同时由于补浆可以在曲线外侧给盾构机一个侧压力，使盾构机头部向曲线内侧偏转，既补充了由于曲线掘进引起的地层损失，又能促使盾构机头部沿轴线掘进。
　　当盾尾脱离穿越区域后，便进入了穿越后阶段。盾构机通过穿越区后，速度逐渐增大到2cm/min。盾构操作人员严格按照指令推进，控制好泥水压力、推进速度、区域油压控制和同步注浆等参数。由于盾构穿越后，地面存在一定程度的后期沉降，会对桥桩造成影响。对桩基的后续沉降必须进行跟踪监测，并在隧道内准备充足的补压浆材料以及设备，根据沉降监测情况进行后期补压浆，确保将地面及桥桩的后期沉降控制在允许范围内。
　　3实际施工效果
　　南线盾构于2012年4月19日，开始穿越运营中的轨道交通3号线及逸仙路高架桩基，于2012年4月26日顺利完成二次穿越，并于4月28日准确靠上浦西接收井结构。
　　北线盾构于2012年11月下旬始发，12月6日开始穿越运营中的轨道交通3号线及逸仙路高架桩基，于12月16日成功穿越了运营中的逸仙路高架及轨道交通3号线，顺利完成二次穿越。
　　据第三方监测数据显示，轨交3号线桩基和逸仙路高架桩基最大沉降量均小于10mm，满足运行要求。3号线和高架桩基两侧立柱分别布置LZ68～LZ71及LZ56～LZ59的测点情况如图8、图9所示。
　　4结语
　　该工程结合工程实际特点，对超近距离穿越轻轨及高架桩基技术进行研究，通过数值模拟及MJS工艺在高架承台周边施工隔离桩保护措施等方法确保了盾构超近距离穿越高架桩基施工的成功与安全。这次成功穿越的施工经验，进一步完善超大直径泥水平衡盾构施工技术水平，并积累了宝贵的经验和技术储备，为今后在城市密集区采用超大直径泥水平衡盾构施工奠定了良好的基础。