城际高架站桩基施工对地铁既有隧道沉降及位移的影响与控制措施牛秉军

城际高架站桩基施工对地铁既有隧道沉降及位移的影响与控制措施牛秉军

牛秉军

中铁十二局集团第四工程有限公司

摘要：城际高架站桩基施工对既有隧道会产生不利影响，为了分析城际高架站桩基施工对既有隧道沉降和位移的影响并拿出相应的解决方案，本文采用现场检测的方式对试桩过程中对土体深层水平位移、地铁隧道的竖向位移以及沉降进行了现场监测，以期对城际高架站桩基施工对地铁既有隧道沉降及位移的影响和控制提供理论分析基础。

关键词：城际高架站；桩基施工；隧道；沉降及位移

引言桩基施工会对城市地铁隧道的沉降和位移产生影响，进而对地铁的运行产生不可逆的影响。研究发现，地铁运行时对其隧道的沉降及位移具有重要的影响，如隧道的绝对位移20mm，变形曲率半径r1/15000，相对弯曲1/2500。在实际城际高架站桩基施工时，必须要在满足地铁既有隧道变形的前提下，实现隧道的沉降和位移可控，这主要是由于在桩基施工过程中，由于土体中应力的变化而对隧道的变形和内应力产生影响，从而引起隧道的沉降和位移。因此，研究桩基施工对地铁既有隧道沉降和位移的影响，并针对具体原因提出相应的解决措施，是当前解决城际高架站桩基施工对地铁既有隧道沉降及位移问题的主要途径。

1工程概况及监测点布置

1.1工程概况

新建新塘经白云机场至广州北站城际轨道交通站前工程XBZH-1标二工区镇龙车站为侧式高架车站，位于在建地铁21号线镇龙车辆段和广汕公路之间，站房设于线路左侧，上行方向为平岗站，相距3.713km，下行方向为荔湖站，相距7.864km。车站主体结构型式为地上三层四柱十跨现浇钢筋混凝土框架结构，规模为2台2线，不设配线，采用站桥合一结构形式，车站总长宽为211.6m×31.7m，典型柱网为10m×21m，主要有站厅层、电缆夹层、站台及站台雨篷组成。车站分左、右两个区，上部结构采用防震缝断开，基础共用；高架站与两侧铁路桥墩柱共基础，车站跨越镇龙21号车辆段试车线及地铁21号左右线和14号左右线，站房与地铁车站设换乘通道，方便乘客在城际铁路与地铁之间近距离换乘。镇龙车站下部基础全部采用钻孔灌注桩桩基础，桩型为端承摩擦桩，桩顶持力层为弱风化二长花岗岩，地基承载力特征值fak≧2000kpa，桩基为圆形截面，桩径全部为0.8m，总计有桩基212根，桩基累计总长为8146m；共有12轴线10跨结构。其中与G6-G9轴分别与地铁二十一号左支线、十四号线左右线、二十一号右支线90度正交跨越，G6轴有桩基28根，承台4座；G7轴有桩基24根，承台4座；G8轴有桩基24根，承台4座；G9轴有桩基18根，承台4座，桩基施工与隧道相交平面图如图1所示。为确保桥墩钻孔桩施工对地铁结构不受影响，需进行试桩施工。

图1桩基施工与地铁隧道相交平面图

1.2试桩

试桩的数量为4根，在隧道的同一截面上有1#、2#、3#、4#，其中1#、2#和4#试桩距离隧道外结构线的距离分别为2.5m、5m和6.5m，而3#试桩距离地铁外结构线的距离为10m，桩基直径D为800mm，桩长均长为38m。

1.3监测

为了研究城际高架站桩基施工对地铁既有隧道沉降及位移的影响，在实际施工中需要对地铁隧道的位移和沉降进行监控，在布置时主要以桩基施工区域为中心向两侧进行布置，共设置4个监测面，这4个面的间距按2.4m、2.4m、4.8m和4.8m进行布置，每个断面处隧道两侧壁上各置一个监测点。

2试桩和监测结果分析

2.1试桩

在试桩时采用灌注桩设计思路，在施工过程中主要采用超长钢护筒保护内壁的情况下进行挖土施工，以确定在试桩的过程中不会因为软土层施工而对周边的土体结构产生影响，在试桩过程中要杜绝如坍塌、管涌以及掉钻等现象的发生，在岩层施工过程中，选择旋挖钻机，尽可能避免使用冲击振动成孔的方式进行施工，同时在进行混凝土灌注以及拔护筒等动作时应该避免对孔周边土质的挤压。

在进行试桩时，要按照先远后近的施工原则进行施工，桩基之间的间距设定为10m，且桩基监测设置为2.5m桩间距，在监测数据采集和储存完成后，再考虑桩基施工过程中所用护筒拔出等工艺。在桩基施工过程中，往往会遇到淤泥和粘土施工的情况，而在这种情况下使用钢护筒时会出现管涌和土质隆起等情况，这时就需要采用钢护筒超前的工艺，使钢护筒超前2-3m左右，使钢护筒产生土塞现象，而在取土时则需要采用注水反压等措施来使得管套内外水的压力达到平衡；在承压水层土体部分开挖过程中，要设置一定量的超前量，防止开挖过程中出现地层失水以及坍塌等现象，而在护筒完全穿过承压水层后，就需要对护筒内的水层进行取土开挖工序，在这个过程中也需要控制好土层的失水状况，防止土层孔壁塌落，在钢护筒拔起的过程中需要对护筒的深度、以及混凝土的高度进行研究，以期保证在钢护筒拔起过程中桩头的质量。

2.2监测结果分析

在该工程试桩过程中，对3#桩从开钻之日起进行监测，并对其试桩过程中的穿透圆砾层、护筒跟进停止、破岩施工、钻孔施工完毕、清孔、钢筋笼吊装及混凝土浇筑的整个过程进行了监测。在试桩过程中，对3#桩的的护筒沉降与时间的关系进行了监测数据收集和分析，从结果可以看出，在试桩过程中隧道结构的竖向位移监测点在慢慢向下沉降，表面桩基3在施工过程中，对其周边土体产生了轻微的振动影响，而在桩基施工的过程中，竖向位移不断增大即沉降不断增大。护筒沉降在空间中的变化规律数据显示剖面7的沉降较小而剖面1的沉降较大，而且随着距离的增大，护筒的沉降逐渐减小，且剖面的沉降与打桩机的位置也有直接关系。

对护筒水平位移与时间的变化情况进行了统计和分析，结果表明，水平位移随着桩基施工的逐渐进行而增大，最大值达到了2.2mm，而某些护筒水平位移则沿着试桩的方向进行移动，这主要是因为施工载荷以及施工器械与监测点的距离所决定的，对护筒的水平位移监测数据进行研究发现，护筒沉降在距离试桩处近时就大，随着与试桩距离的增大而逐渐减小，数据统计结果显示，试桩过程中整体平移距离较小，即隧道的变形小受基础施工的影响不大。

3结论

综上所述，在城际高架站桩基施工过程中，采用全护筒旋挖成桩工艺对地铁隧道的影响不大，距离桩基施工5m时，其护筒的沉降、水平位移都十分小，沉降和平移的速率也十分稳定。因此，在城际高架站桩基施工时要尽可能采用全护筒旋挖成桩工艺来进行施工，并且在开挖过程中要尽可能避免使用振动挖掘机施工，而且桩基施工点与地铁隧道的距离要尽可能远，只有这样才能够保障城际高架站桩基施工对地铁隧道沉降和位移的可控。

参考文献

[1]徐涛，王凯，蒋玉龙.桥台桩基施工对邻近地铁区间隧道的影响分析[J].路基工程，2016(2)：129-133.

[2]张戈.软土地区桩基施工对紧邻运营地铁隧道的位移控制[J].都市快轨交通，2016(6)：93-98.

[3]张戈.软土地区桩基施工对紧邻运营地铁隧道的位移控制[J].都市快轨交通，2016(6)：222-223.