盾构隧道侧向穿越桩基施工方法 【技术领域】
本发明涉及一种盾构隧道侧向穿越桩基的施工方法，属于隧道盾构近接施工技术领域。
背景技术
盾构法隧道施工是一种在地面下暗挖建造隧道的施工方法，利用盾构作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道衬砌的机具，开挖1环，拼装1环，循环工作，直至完成整条隧道。与传统的钻爆法施工相比，盾构法施工具有自动化程度高、不同地质条件适应性强、对城市居民和建筑物的影响小、在软弱地层中有利于控制地表沉陷、安全性高等优点。
上海市轨道交通9号线一期工程R413标段盾构隧道(九亭站-七宝站)位于上海市闵行区沪松公路沿线，由正线(双线)及出入段线(两段)两部分组成，全长6249.676m，采用盾构法施工。
区间隧道在DK21+191处穿越中春路桥，从立交桥的其中两跨间穿过，距其中一桥墩的桥桩很近，仅约1.5m。根据日本提出的关于隧道近接既有构造物施工的影响分区标准(包括强影响区、弱影响区及无影响区)，该段隧道施工区域属于强影响区。
如此近距离的近接施工，一般需采取复杂、严格的辅助措施，且稍有不慎，即可能严重影响到既有桩基及其周围环境设施等的安全。因此，寻找合理完善的近接盾构施工方案是该隧道施工过程中极需解决的一道技术难题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种盾构隧道侧向穿越桩基施工方法，利用该法可在不采取辅助工法的情况下，安全、顺利地完成穿越桩基近接施工，并对近距离的既有桩基及其周围环境不造成明显影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
盾构隧道侧向穿越桩基施工方法，包括下述主要步骤：
第一，工程调研；
调研穿越段区间盾构隧道需穿越的桩基及其周围环境基本状况，如：盾构隧道与桩基的距离等；
第二，邻近桩基的类比、计算分析：
在调研所得相关资料基础上，根据盾构施工特点以及隧道两线立交相互影响程度数值模拟分析及模型试验，进行类比及计算分析，为确保穿越段隧道施工质量达到设计要求，拟定施工控制基准，主要包括：
地表沉降变化(累计沉降量、沉降速率)，
隧道(环片)沉降、位移(累计变化量、沉降速率)，
隧道径向收敛变化(累计边长变化量、变化速率)，
深层土体变形(累计最大位移量及位移速率、累计最大分层沉降量及沉降速率)等；
第三，方案研究及确定，初设盾构参数：
盾构掘进参数初设如下：
①土压力：
临近桩基时设定值以开挖面前端土体略微隆起0.5～1.0mm进行控制；
②推进速度：
推进速度控制在1.0～2cm/min以内；
③注浆量：
同步注浆量一般为建筑空隙的180％～220％；
④纠偏量：在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速的施工，盾构姿态变化不可过大、过频，以减少盾构施工对地层的扰动影响；主要是水平姿态控制，一次纠偏量不宜超过5mm/环，垂直宜以同一坡度推进。
⑤加强二次注浆，二次注浆量和压力根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小；
第四，侧向穿越桩基盾构施工：
侧向穿越桩基盾构施工过程中，严格控制盾构掘进参数，加强同步注浆和二次注浆，以及实施监控量测措施，采用计算机实时监控系统全程监测深层土体位移、桩基位移等情况，如位移值大于基准，则需及时优化盾构施工参数，使之小于基准，以严格控制施工质量，并保证施工安全，直至侧向穿越桩基段施工完成；需要严格控制或加强的主要有以下几个方面：
①严格控制切口平衡压力(控制开挖面前端土体略微隆起0.5～1.0mm，土仓压力波动值尽量控制在0.01MPa)及与切口压力有关的施工参数，推进速度控制在1.0～2cm/min以内、一般上海软土地层隧顶埋深10m左右，推进速度1-2mm/min，土压0.20MPa左右时，盾构推力控制在700～1000T、超挖量控制在5‰以内；
②在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速的施工，盾构姿态变化不可过大、过频，严格控制盾构纠偏量；
③严格控制盾尾同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时充填建筑空隙，同步注浆量一般为建筑空隙的180％～220％；同步浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动的方式；宜采用可硬性浆液，稠度9-11cm。
④对穿越段隧道周边土体加强二次注浆，采用双液浆，浆液组成配比水∶水泥∶水玻璃＝0.6∶1∶0.05～0.10，水玻璃根据初凝时间需要确定用量，注浆量根据监测数据决定，二次注浆量和压力根据地面监测情况随时调整；
⑤密切关注土压力的变化，使其保持在±0.01MPa相对恒定的范围内；在穿越桩基期间，及时检修推进千斤顶液压油路止回阀，缩小拼装时间，避免盾构后退。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明盾构隧道侧向穿越桩基施工方法通过严格控制盾构掘进参数，加强同步注浆和二次注浆，以及实施监控量测措施等，可在不采取辅助工法的情况下，安全、顺利地完成穿越桩基近接施工，并对近距离的既有桩基及其周围环境不造成明显影响。
【附图说明】
图1是本发明盾构隧道侧向穿越桩基施工方法工艺流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例
本实施例为上海市轨道交通9号线一期工程R413标段盾构隧道(九亭站-七宝站)盾构施工侧向穿越中春路立交桥一桥墩的桥桩的施工方法，其工艺流程如图1所示，具体包括下述主要步骤：
第一，工程调研：
调研穿越段区间盾构隧道需穿越的桩基及其周围环境基本状况：盾构隧道需要从中春路立交桥的其中两跨穿过，距其中一桥墩的桥桩很近，仅约1.5m；根据日本提出的关于隧道近接既有构造物施工的影响分区标准，该段隧道施工区域属于强影响区；
第二，邻近桩基的类比、计算分析：
在调研所得相关资料基础上，根据盾构施工特点以及隧道两线立交相互影响程度数值模拟分析及模型试验，进行类比及计算分析，为确保穿越段隧道施工质量达到设计要求，拟定施工控制基准如下：
(1)地表沉降变化：累计沉降量：+10mm～-30mm，沉降速率：±2mm/次；
(2)隧道(环片)沉降、位移：累计变化量：±30mm，沉降速率：±3mm/次；
(3)隧道径向收敛变化：累计边长变化量：±20mm，变化速率：±2mm/次；
(4)深层土体变形：
位移：累计最大量：±30mm，位移速率：±3mm/d；
分层沉降：累计最大量：+10mm～-30mm，沉降速率：±3mm/d；
第三，方案研究及确定，初设盾构参数：
盾构掘进参数初设如下：
①土压力：
临近桩基时设定值以开挖面前端土体略微隆起0.5～1.0mm进行控制；
②推进速度：
推进速度控制在1.0～2cm/min以内；
③注浆量：
同步注浆量一般为建筑空隙的180％～220％；
④纠偏量：在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速的施工，盾构姿态变化不可过大、过频，以减少盾构施工对地层的扰动影响；主要是水平姿态控制，一次纠偏量不宜超过5mm/环，垂直宜以同一坡度推进。
⑤加强二次注浆，二次注浆量和压力根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小；
第四，侧向穿越桩基盾构施工：
侧向穿越桩基盾构施工过程中，严格控制盾构掘进参数，加强同步注浆和二次注浆，以及实施监控量测措施，采用计算机实时监控系统全程监测深层土体位移、桩基位移等情况，如位移值大于基准，则及时优化盾构施工参数，使之小于基准，以严格控制施工质量，并保证施工安全，直至侧向穿越桩基段施工完成；施工期间严格控制或加强的主要有以下几个方面：
①严格控制切口平衡压力(控制开挖面前端土体略微隆起0.5～1.0mm，土仓压力波动值尽量控制在0.01MPa)及与切口压力有关的施工参数，推进速度控制在1.0～2cm/min以内、一般上海软土地层隧顶埋深10m左右，推进速度1-2mm/min，土压0.20MPa左右时，盾构推力控制在700～1000T、超挖量控制在5‰以内；
②在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速的施工，盾构姿态变化不可过大、过频，严格控制盾构纠偏量；
③严格控制盾尾同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时充填建筑空隙，同步注浆量一般为建筑空隙的180％～220％；同步浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动的方式；宜采用可硬性浆液，稠度9-11cm。
④对穿越段隧道周边土体加强二次注浆，采用双液浆，浆液组成配比水∶水泥∶水玻璃＝0.6∶1∶0.05～0.10，水玻璃根据初凝时间需要确定用量，注浆量根据监测数据决定，二次注浆量和压力根据地面监测情况随时调整；
⑤密切关注土压力的变化，使其保持在±0.01MPa相对恒定的范围内；在穿越桩基期间，及时检修推进千斤顶液压油路止回阀，缩小拼装时间，避免盾构后退。