夏松林，向功兴，雷山川，刘佳申

（1.武汉地铁集团有限公司，湖北 武汉 430000；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430000；3.中铁一局集团有限公司城市轨道交通工程有限公司，江苏 无锡 214100）

随着我国经济的高速发展，综合国力不断提升，城市化建设不断推进，地铁作为具备安全、快捷、高效、环保等特点的交通方式，是许多大城市解决城市交通问题的首选方案[1]。由于我国地铁建设起步较晚，建设中常常出现地铁区间于其他建筑物相距较近，需要采取特别技术措施的情况[2]。对此，文章以武汉某地铁盾构隧道超近距侧穿桥梁桩基为例，通过综合分析设计、施工中的关键点，制定安全可行的技术方案。

1 工程概况

本区间右线隧道盾构从车站始发后沿道路向东前行，侧穿二环线大桥桩基，继而下穿港渠后继续沿道路南侧前行，最后到达盾构接收站。区间里程范围为右DK20+320.108～右DK21+741.958，线路全长为1421.980m（含长链0.130m），区间隧道埋深为9.8～17.3m，与左线隧道线间距为11.7～36.1m，区间掘进需穿越桥桩达10次，其中DK21+255处隧道距明渠地面桥桥桩图纸距离仅0.32m，距二环线匝道桥桥桩图纸距离为0.59m。

本区间位于长江1级阶地，盾构机穿越地层主要为（3-5）粉砂、粉土、粉质黏土互层、（4-1）粉砂夹粉土、（4-2）粉细砂和（4-3）细砂。盾构沿线地下水主要类型有上层滞水、孔隙承压水、碎屑岩裂隙水和岩溶裂隙水等，孔隙承压水对本标段的影响最为突出，承压水测压水位绝对标高一般为15.0～20.0m（黄海高程），与长江、水有密切水力联系，呈压力传导互补关系。

区间下穿管线较多，主要包括φ2000排水管、φ600污水管、φ325中压燃气、φ1200给水管、φ1400给水管、电力管线等。

明渠桥梁：桥梁为2×21m钢混组合连续梁，两侧桥台为轻型桥台。桥台桩基为两根φ1500mm的钻孔灌注桩，桩长50m，桩底位于中风化胶结泥质粉砂岩。

二环线匝道桥：盾构侧穿处桥梁为四跨预应力混凝土连续箱梁桥，桩基为四桩承台，桩基为四根φ1500mm的钻孔灌注桩，桩长65m，桩底位于中风化胶结泥质粉砂岩。

2 穿越桥桩关键位置设计思路

2.1 加固方式选取

由于右线DK21+255处明渠地面桥桩和二环线匝道桥桩均位于明渠河边的护坡处，桩基承台均埋置在土下2m深处，地面加固可能需要对桥桩承台部位开挖，从而会影响桥梁自身的稳定性和安全性，且防汛期预加固整体条件较差。由于盾构隧道与桥梁桩基距离较近，加固过程本身对土体扰动较大，同时承台对桥桩的遮挡，对桩基实施侧壁密贴加固施工难度和风险均较大。因此，未采取通常使用的地面加固方案，以洞内注浆加固、同步注浆和二次注浆（补偿注浆）以及盾构施工控制等措施来保证穿越的安全，如图1所示。设计在侧穿桥梁桩基区段全部采用加强型衬砌管片，管片配筋加强，同时在管片共增加了10个注浆孔，确保通过注浆能够将盾构背后间隙填充密实，也可以通过注浆孔对隧道与桥桩临近范围地层进行补偿注浆，以减小隧道施工引起的地面沉降和工后沉降。

图1 侧穿桥梁段特殊管片注浆示意图

2.2 桥桩受力复核

为了复核拟建盾构区间隧道掘进对二环匝道高架桥、明渠地面桥的影响，根据隧道结构与桥梁桩基及承台的空间关系，采用midas GTS软件建立了三维整体有限元模型进行仿真分析，如图2所示。整体模型中包含了既有的二环匝道高架桥、罗家港地面桥、岩土层，模型底部约束Z方向位移，模型前后两面约束Y方向位移，模型左右两面约束X方向位移，模型计算区域为长300m、宽250m的范围，土层计算深度为60m。

图2 盾构隧道与明渠地面桥、二环线匝道桥的相互关系实体模型

经计算复核，二环线匝道桥距离隧道最近的桩基最大沉降为2.2mm，承台的最大差异沉降为0.6mm；明渠地面桥临近隧道的桥台桩基最大沉降为2.4mm，桥台最大的差异沉降为2.3mm，上述数值均小于桥梁控制标准，满足规范要求。盾构隧道施工后二环线匝道桥和明渠地面桥的桩基轴力较盾构施工前有小幅度减小，桩基弯矩较盾构施工前有小幅度增大。对增大的弯矩进行验算，结果表明桩基抗弯承载能力满足规范要求，且有较大的富裕度。

3 穿越桥桩施工技术措施

3.1 盾构机精度控制

本区间选用海瑞克S-1158盾构机，刀盘直径为6400mm，隧道直径为6200mm，因此在盾构刀盘距离桥桩最近理论距离约为0.22m，如图3所示。

图3 盾构刀盘与桥桩理论位置关系图（单位：m）

本区间临近桥梁桩基垂直度偏差≤1/100，根据隧道最宽处覆土深度计算桥桩最大垂直度偏差达0.19m[3]。因此，在考虑桥桩合理施工偏差后刀盘和桥桩距离最小处间距离应在0.03～0.41m，根据盾构导向系统误差范围，最不利状态下盾构刀盘边沿与桥桩相碰的风险较大。经设计单位确认，将线路水平位置向远离最近点方向调整0.03m，确保刀盘距离桥桩最不利距离＞0.05m。

3.2 控制推进参数

（1）以盾构机距离桥桩前100m作为试验段，总结分析土压力、掘进速度、渣土量等参数，总结适合本区域施工参数，严格按照盾构参数控制。

（2）为保证盾构机安全顺利通过，桥桩范围内掘进速度控制在20mm/min以内，防止掘进速度过快，出现姿态突变。

（3）严格控制每环出土量，出土量不超过51m3，防止出现超挖现象。

（4）通过桥桩过程中，上部土压力控制在0.15MPa，下部土压力控制在0.3MPa左右。

（5）严格管控盾构机姿态，做好对操作人员的技术交底，每环人工复核导向系统数据，确保实际轴线偏差在±50mm以下[4]。

3.3 有效降低桥桩摩阻力损失措施

（1）刀盘到达桥桩影响范围控制。盾构到达前采用膨润土浆改良渣土，在土层空隙内形成泥膜，有效控制刀盘范围内地层水土损失。

（2）盾构通过过程中控制。盾构机刀盘通过后采用中盾预留注浆口，压注水泥浆，进行及时注浆，快速填充刀盘与盾构机壳间隙。

（3）盾构机通过后控制。盾构机管片脱出盾构机后，及时采用盾构机自带同步注浆系统进行同步注浆，注浆量不少于6m3/环，注浆压离控制在0.3～0.4MPa，有效调整填充管片壁后间隙。

（4）后续沉降控制。盾构机通过后隧道内采取二次注浆机补充注浆，将注浆压力控制在0.4MPa左右，补充盾构通过地层后续沉降引起桥桩摩阻力损失[5]。

4 结束语

综上所述，得出以下几点结论：

（1）对盾构法极限超近距离穿越桩基时应对穿越桥桩实地放线，同时不应忽视桥桩施工及盾构施工的合理误差，以明确桩基与盾构刀盘的相对位置关系，确保掘进线路安全。（2）对盾构超近距离穿越桥桩使桥桩周边土体有明显变化时，应对穿越全过程桥桩受力进行计算复核，并对加固方案进行论证比选，采取合理的地层加固补偿措施，确保桥梁结构安全。（3）施工中应根据设计要求优化盾构机施工参数，严格注浆补浆系统管理，减少超近距穿越对桥桩的摩阻损失，并加强导向系统复核，确保盾构机按设定线路推进。