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摘要：随着城市轨道交通线网的不断加密，新建地铁隧道将不可避免的邻近既有桥梁桩基础，隧道施工会对邻近桥梁的正常使用造成不利影响，甚至引起安全问题。盾构施工引起的地层变形以土体为介质，又传递到邻近桥桩，引起桥桩的附加内力及变形，造成桩基承载力损失。
关键词：盾构隧道；桥桩；控制措施；
本文将简要总结目前常用的邻近桥桩施工控制措施，包括主动控制和被动控制，并结合某地铁线一期工程某站盾构隧道邻近立交桥工程，详细阐述对桥桩和隧道的地层加固措施，并优化穿越期间的盾构主要掘进参数和渣土改良参数，保证盾构隧道邻近桥桩施工期间桥梁结构的安全和正常运营。
1引言
在城市复杂环境条件下修建盾构隧道，穿越桥梁的情况时有发生，如果不加保护邻近的桥桩，可能会引起桥梁上部结构的过大变形甚至损坏，严重时影响到行车人员的生命安全，造成恶劣的社会影响。成都市作为四川省省会，社会安定和谐要求更为突出，一旦发生重大安全责任事故，社会影响面广，损失巨大。
如何确保盾构穿越期间桥梁的安全使用并减小施工对其产生的影响，已经成为当前亟需解决的一个问题。为此，总结盾构隧道施工对邻近桥桩产生的影响，并进行控制措施研究，具有重要的理论和实践意义。本文研究的盾构隧道施工对邻近桥桩的力学行为影响、桩基承载力影响和控制措施等方面，可以为盾构穿越过程中桥梁的安全使用提供科学依据，避免穿越施工对桥梁的上部结构及行车安全产生危害，对盾构隧道下穿桥梁期间的安全施工具有重要的工程应用价值。
2 控制措施的分类
2.1 主动控制
（1）桩基托换
桩基托换是指利用新的加固、支撑体系，将原先作用于旧桩上的荷载，通过托换的方式转移到扩大后的基础和新桩上，新、旧桩基共同承担上部结构荷载，或是拆除旧桩，只通过新桩承担全部的上部荷载的方法。施工方法一般是先打设新桩，施工托换梁并承托上部结构荷载，采用植筋等方法连接托换梁和承台，在新桩和托换梁之间施加预顶力，使上部结构荷载转移至新桩，实现荷载转换。
（2）盾构切桩
盾构切桩是指当桥梁周边无法应用地面拔桩、开挖竖井后凿桩等方式拆除旧桩时，不得不利用盾构机刀盘直接切削桩基的方法，此方法需对桥桩进行预加固或托换，并提前对刀具、螺旋输送机等盾构设备进行改造，满足截断钢筋及破碎混凝土材料的要求。
2.2被动控制
一般在城市地铁隧道线路设计时，都会尽量避免既有桥桩侵入隧道结构限界，选择从隧道侧方或侧下方穿过，方便施工也保障了桥梁安全。这种设计思路往往需要对隧道与桥桩之间的地层进行加固或隔离，减少盾构施工对邻近桥桩的扰动，称为被动控制。
（1）地层加固
采用注浆法对施工影响范围内的地层进行加固，是减少地层松动范围，控制地层变形的常用方法，其基本原理是注浆材料在压力作用下，对地层中存在的孔隙进行填充、渗透，当压力较大时，还可起到劈裂土体的作用，使浆液扩散距离增大，浆液凝固后，可显著提高土体的强度、刚度和抗渗性。一般方法是在地面或者隧道内打设注浆孔，并注入水泥、化学浆等快凝材料，达到改良土体性质的目的，从而减少隧道邻近施工引起的地层变形。还可采用向土体中预埋注浆管的方法，根据施工实时监测数据，及时跟踪补偿注浆，使得地层的变形量降到最低。
（2）隔离法
隧道施工引起的附加应力和变形是以中间土体为介质，传递到邻近的桥桩，因此可以通过在隧道和桥桩之间设置隔离桩（墙），以阻断或减弱地层变形的传递，达到保护邻近桥桩的目的。一般方法是通过在地面打设相互咬合的桩排形成连续墙，并辅以注浆加固等手段，需要隧道和桥桩之间有一定的施工空间，隔离桩（墙）可由锚杆桩、钢板桩、钻孔灌注桩、人工孔挖孔桩等构成，并设桩顶冠梁。
（3）掘进参数控制
盾构机是集机、电、液、传感等设备于一体的大型施工机械，掘进过程中将各参数控制在合理范围之内，才能发挥出盾构机的最大性能，并减少对周围地层的扰动。对于土压平衡盾构机，主要的掘进参数有：土仓压力、出土量、盾构的推力和掘进速度、刀盘的扭矩和转速、注浆压力和注浆量等，掘进参数设置完成后，还要根据地质状况、周边环境、监测结果等条件动态调整，对于砂卵石地层还要添加土体改良剂，并减少纠偏量，确保邻近施工期间盾构机安全快速通过。
3. 工程实例措施
为保证盾构隧道穿越匝道桥的绝对安全，需对穿越段地层进行加固，人为提高土层的物理力学参数，从而加强地基强度。根据现场施工条件及借鉴相关工程案例，采取了以下加固措施：
3.1袖阀管地面注浆
由于桥面下方净空较小，大型成孔机械施工不便，且盾构穿越期间不得影响交通，因此决定采用袖阀管注浆技术对桥桩四周地层进行加固。钻孔工艺为套管跟进成孔，后退式注浆，注浆管采用直径Ф=48 mm，壁厚t=5 mm的钢性袖阀，孔位间距 0.5 m×0.5 m，梅花形布置，浆液扩散半径0.3～0.6 m，终孔间距0.5～1 m。注浆材料采用单液水泥浆，水灰比0.5:1。注浆加固平面范围为承台轮廓外3 m，第一步施工注浆区域Ⅰ，范围为承台轮廓外1～3 m，深度为桥桩底部以下5m至桥桩顶部，注浆压力 0.2～0.5 MPa，先在注浆区的周边孔形成一道约束圈；48 小时后施工注浆区域Ⅱ，范围为承台轮廓外0～1m，深度为桥桩底部以下 5m至桥桩底部以上3m，注浆压力0.3～0.6 MPa。浆液凝固后与土颗粒形成胶结体，可显著提高桩周土体的力学强度，减少地层变形。。
3.2 优化盾构掘进参数
隧道距桥桩最小净距仅2.2 m，且双线隧道先后从桥桩左、右侧穿过，若推进过程中盾构掘进参数波动过大，将会对桩周土体造成较大的扰动，进而引起桥桩更大的沉降变形，因此，对盾构主要掘进参数的精细化控制尤其必要。将盾构穿越桥梁的前后 30 m 作为强烈影响区，通过整理分析之前已掘进的400 环参数，优化了盾构穿越段的主要掘进参数。
3.3 优化渣土改良参数
盾构穿越段隧道全断面位于砂卵石地层中，切削下来的渣土流动性及止水性较差，土性不良会导致开挖面失稳、掘进参数波动较大等问题，不利于控制邻近桥桩的变形。施工中使用了膨润土泥浆和泡沫相结合的土体改良技术，并针对穿越段的注入参数进行了优化：膨润土泥浆质量浓度为20%，体积添加比12%，注入流量 100～120 L/min，漏斗黏度约 30 s；泡沫原液混合比5%，发泡倍率 10%，泡沫添加率 45%，气液总流量控制在300～350 L/min 之间，确保渣土在土仓内达到“塑性流动状态”。
4. 结束语
本文结合工程实例，提出了对盾构穿越段地层采取“袖阀管地面注浆”，并合理确定了注浆材料、注浆工艺和注浆范围等参数，人为的提高地基强度，可显著减少盾构穿越施工引起的桥桩附加内力及变形。将盾构穿越桥梁的前后 30 m 作为强烈影响区，对此区域的土压力、出土量、同步注浆量等盾构主要掘进参数进行优化控制，防止掘进参数波动过大。采用膨润土泥浆和泡沫相结合的土体改良技术，为提高渣土的流动性和止水性，优化了两者的注入参数。
参考文献
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