桥梁桩基溶洞处理及后期施工对相邻运营地铁结构的安全分析及现场管控措施

桥梁桩基溶洞处理及后期施工对相邻运营地铁结构的安全分析及现场管控措施

黎永祺

广州轨道交通建设监理有限公司广东广州510000

摘要：城市发展规模不断扩充，政府部门大量修建桥梁工程从郊区接驳市中心，加快城市发展步伐，同时上跨地铁隧道的桥梁越来越多，且部分郊区为溶洞高发区，溶洞处理及桩基施工对地铁结构影响较大，本文根据工程实例施工经验及施工过程对地铁结构的影响进行前期分析及提出施工过程现场管控措施。

关键词：上跨；高架桥；安全防护措施

1、项目概况

某桥梁工程主线桥全长约1.8km，与运营地铁区间隧道同路由长约870m。桥梁上部结构采用钢混组合箱梁，基础桩采用φ1.2m～2m钻（冲）孔灌注桩。该工程基础桩与地铁隧道、联络通道、区间风亭结构外边线之间的最小水平投影净距分别约为2.5m、14.1m、3.8m。位于地铁结构20m范围内桩基础共有49根，其中有13根桩基础位于两条地铁隧道中间，与地铁盾构区间较近范围内桩基全部采用旋挖桩，钢护筒跟进。桩基采用端承桩设计，入微风化岩层，桩底标高低于地铁区间隧道底部5m以上控制。

图1建设场地周边环境

运营地铁区间盾构隧道位于G106国道地下，并在路中设置中间低风亭；地铁隧道结构顶/底高程约为+3.7m～-2.9m/-2.3m～-8.9m，风亭底板底高程约为-4.3m，地铁隧道围岩为砂层、粘土层、全风化石灰岩及强风化石灰岩层，在地铁竣工图中，局部发现位于地铁结构下方存在溶土洞等不良地质。

图2桩基与地铁盾构隧道、联络通道相对位置关系图

2、溶洞处理

2.1溶洞概况

鉴于该工程周边为溶洞高发地区，桩基采用一桩一钻进行地质勘探，且布置在桩中心位置，发现溶洞后增加至三个钻探点，其中Z7-1、Z7-2桩基地质钻探中发现溶洞。为确保钻探的准确性，Z7-1钻孔揭露，-15.952m～-22.852m处为半充填、全漏水溶洞，-24.252m～-26.552m处为半填充、全漏水溶洞，填充物主要为细砂；Z7-2钻孔揭露，-15.324m～-22.724m处为无充填、全漏水溶洞。

Z7-1、Z7-2桩基桩长均约为54.3m，均位于地铁隧道西侧，与地铁隧道结构外边线之间的最小水平净距分别约为10.6m、6.5m。地铁隧道埋底高程约为-2.2m，埋深约7.4m。

图3桩基与地铁风亭结构相对位置关系图

2.2溶洞专项施工方案

由于溶洞比较大，由原设计单位出具溶洞处理方案，施工单位根据设计单位的处理方案编制专项施工方案，并由业主组织各参建单位及地铁运营单位召开溶洞处理专项施工方案专家评审会，根据专家意见修改，并将所有资料报备地铁运营单位后实施。

由于地铁结构周边地质情况差，且在其他项目曾经因注浆压力过大导致地铁结构位移的情况发现，所以溶洞处理必须低压注浆，注浆压力小于0.5Mpa，同时加入水玻璃，加快水泥浆的凝固，故水泥配比：水泥：水：水玻璃=1：0.8：0.12。

为确保桩基周边注浆效果能达到预期效果，在桩基外侧0.5m均布6个注浆孔，孔深为溶洞底以下0.5m；采取先开孔，后注浆的形式；并先从远离地铁开始注浆，然后逐步沿靠近地铁侧注浆。注浆完成后必须严格进行封孔处理。

溶洞处理后再桩基上施工三个检查孔检查孔深大于注浆钻孔深度2m左右，同时检查孔也需要进行封孔处理。当检查孔均未发现空洞，且注浆已达到强度后后方可进行桩基施工。

图4桩基注浆孔平面图

3、溶洞处理及桩基施工对地铁结构风险分析

（1）溶洞注浆压力控制不当，压力不断增大，影响周边地层，将直接引起地铁结构位移，注浆压力的控制是地铁结构安全的关键。

（2）溶洞注浆不足，导致桩周地层仍然存在溶洞，且溶洞与周边地层连通，若继续施工桩基，将会引起地下水及泥浆大量流失，加大桩基施工难度，同时也引起地铁结构位移。

（3）由于桩基距离地铁结构较近，地铁隧道围岩大部分为土层，若出现塌方现象，将直接引起地铁结构位移。

（4）由于施工机械中途检修，不能连续作业，长时间暂停施工，引起地铁周边地层不稳定。

4、溶洞及桩基施工过程的管控对策及措施

（1）根据溶洞处理专项施工方案，注浆压力不得大于0.5Mpa，施工前须对注浆设备进行维修保养，保证设备正常运行，并进行注浆试验，当试验成功后方可进行溶洞注浆。注浆过程中，施工、监理、监控单位必须派驻人员值守，严格监管注浆压力，发现异常情况，立即通报各方。地铁自动化监测单位须严格按照2小时报告一次地铁监测数据，有异常数据立即通知施工单位停止注浆。

（2）溶洞注浆完成后，须对溶洞注浆效果进行检查，保证桩基周边溶洞全部注浆密实。

（3）由于桩基距离地铁结构较近，须采用钢护筒+泥浆护壁，钢护筒底须低于地铁结构2m以上，且保证连续作业，当发现桩基施工过程中机械维修等停止作业的情况，须加大泥浆的浓度，并密切注意地铁自动化监测数据。

（4）安排巡检人员每天进行检查，特别注意注浆压力和注浆量，技术人员加密项目巡检，要求注浆过程加密地铁结构自动化监测，每天检查地铁结构自动化监测数据。

（5）保持与参建单位的密切沟通，建立微信沟通群，将注浆量、注浆压力、桩基施工全过程及地铁结构自动化监测数据每天在群中报告。

（6）须保证桩基础施工的连续性，在桩基施工前保证施工机械性能良好，防止施工过程由于机械检修，长时间停工导致桩孔塌方等意外。

5、地铁隧道监测数据分析总结

目前该工程Z7-1、Z7-2桩基础已施工完成。根据地铁监测数据显示，桩基施工过程造成地铁位移最大值为-3.21m；施工完成后，处于稳定期地铁位移最大值为-2.11m。第三方安全评估报告显示，该工程桩基施工引起地铁结构最大总位移值为3.7mm。事实证明，注浆加固及桩基施工过程控制得当，比理论位移值略小，对地铁结构影响较小，不涉及地铁结构及运营安全。

6、总结分析

在整个施工监管过程中，有如下几点经验可供类似与工程作为借鉴和参考：

1、工程施工前，均须对地铁周边地质进行勘察，也应将地铁施工前期的地质资料进行查看作对比。当发现不良地质情况，特别是溶洞，更加需要进行加密钻探，为下一步注浆及桩基施工提供正确的地质情况，采取有效措施防止地铁结构安全。

2、当确切发现溶洞，必须先进行溶洞处理，溶洞处理方案须由设计单位提出，施工单位按照设计意见编制专项施工方案，并召开专项专家论证会，知会运营单位参加，得到所有单位同意后方可实施。

3、溶洞处理过程必须严格控制注浆压力，防止压力过大对地铁结构造成影响；注浆全过程施工、监理等技术人员必须在场把控，运营单位及地铁巡检人员进行监督与检查，并适合关注地铁自动化监测数据。

4、溶洞注浆必须从远离地铁侧开始，并加密地铁自动化监测，能及时发现数据异常立即处理。

5、溶洞处理后均须对桩周边地质情况再次摸查，防止溶洞处理不完善，导致后续施工影响地铁结构安全。

6、桩基施工全过程均严格控制钻进速度，并采用钢护筒支护，时刻关注泥浆是否减少及地铁自动化监测数据，防止意外发生。

参考文献：

[1]鞠世健、米晋生，2017年度地铁工程技术与典型案例分析汇编

[2]《城市轨道交通结构安全保护技术规范》CJJ/T202-2013

[3]杨敏.桩基础与既有地铁隧道相互影响的研究进展.建筑结构学报[J]，2016年8月

[4]宋元彬.地铁盾构隧道施工与邻近桩基础的相互影响研究：[硕士论文].沈阳：东北大学，2014年6月