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鋼套筒壓入對鄰近地鐵隧道的影響分析

文檔作者：鄧指軍文檔來源：上海申通地鐵集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月08日
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上一篇：貴陽地鐵多溶腔隧道安全施工技術(shù)

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2011年7月上
第40卷第344期
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
鋼套筒壓入對鄰近地鐵隧道的影響分析
鄧指軍
(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，上海200070)
[摘要】為避免孔位坍塌影響地鐵運(yùn)營安全，在鄰近地鐵隧道的鉆孔灌注樁施工中采用鋼套筒護(hù)壁。以滬杭客運(yùn)
專線上跨上海地鐵9號線的鉆孔灌注樁施工為例，介紹了采用全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)壓入鋼套筒護(hù)壁的施工工藝。
對施工引起的鄰近地鐵隧道變形進(jìn)行了分析。在施工中采取了控制和減小變形的應(yīng)對措施，保證了地鐵隧道的運(yùn)
營安全。
[關(guān)鍵詞】鋼套筒；運(yùn)營隧道；變形；全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)；泄壓孔
【中圖分類號】TU753．3；U459．1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A 【文章編號]1002-8498(2011)13-0077-03
Analysis on Influence of Steel Sleeve Indentation on Adjacent Metro Tunnel
Deng Zhijun
(Shanghai Shentong Metro Co．，Ltd．，Shanghai 200070，China)
Abstract：To prevent the risk of tunnel safety accident due to hole collapse，the steel sleeve is adopted for
wall protection in construction of bored pile adjacent metro tunnel．Based on bored pile construction in
Shanghai—Hangzhou passenger dedicated railway，the author introduces construction technology of steel
sleeve indentation with full-rotating and full—casing drill rig，and analyzes deformation of adjacent metro
tunnel．Measures for controlling and decreasing deformation are adopted to ensure the safety of
operational tunnel．
Key words：steel sleeve；operational tunnel；deformation；full—rotating and full·casing drill rig；pressure
released vent
由于高速鐵路對沉降的要求比較高，同時避免
鐵路荷載對地鐵的不利影響，因而在與運(yùn)營地鐵交
叉的地段多以高架橋梁的方式穿過。橋梁的樁基基
本以鉆孔灌注樁為主，對于鄰近地鐵的樁基，在鉆孔
灌注樁施工過程中諸多不可預(yù)見因素尤其是孔位坍
塌成為影響地鐵安全的主要隱患，因此需要采取必
要的措施來預(yù)防鉆孑L灌注樁在成樁過程中的各種風(fēng)
險，確保地鐵的安全。
本文就全回轉(zhuǎn)全套管技術(shù)在鄰近地鐵鉆孔灌注
樁鋼套筒護(hù)壁施工中的應(yīng)用及其對地鐵隧道的影響
加以闡述和分析，并提出應(yīng)對措施，為以后類似工程
提供參考。
1 工程概況
滬杭客運(yùn)專線采用板梁方式上跨上海地鐵9號
線，客運(yùn)專線有4排16根鉆孔灌注樁位于地鐵保護(hù)
區(qū)內(nèi)，4排樁的跨距全部為10m，每根樁基的直徑為
【收稿日期】2010一11—10
【作者簡介】鄧指軍，上海申通地鐵集團(tuán)有限公司維護(hù)保障中心工程
師，上海市恒通路222號地鐵恒通大廈2201室200070，電話：
(021)63189188轉(zhuǎn)77685，E·mail：dzhjok@163．corn
0．8m，深度為46m，每排樁的樁間橫向凈距為
2．5m。此段并行3條地鐵隧道，均采用盾構(gòu)法施工
形成，隧道管片外徑為6．2m，每環(huán)隧道管片縱向長
度為1．2m，隧道埋深為7m，所處土層為④層淤泥質(zhì)
黏土。3條地鐵隧道分別位于4排鉆孔灌注樁之
間，相對位置關(guān)系如圖1所示。
1
樁
位
I
樁
位
圈1樁位、隧道相對位置關(guān)系平面(單位：m)
Fig．1 Relative position of piles
and tunnels(Unit：m)
此段樁基外邊線距地鐵9號線隧道外邊線最小
距離為0．91—1．82m，如此近距離的鉆孔灌注樁，若
萬方數(shù)據(jù)
78 施工技術(shù)第40卷
采用傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁做法，施工過程中孔壁坍塌的
風(fēng)險勢必會影響到地鐵運(yùn)營的安全，因此采取鋼套
筒護(hù)壁的施工措施來確保樁基施工過程中地鐵隧道
的安全。
2施工方案
2．1鋼套筒布置
所有樁基采用鋼套筒護(hù)壁施工。鋼套筒直徑
lm，壁厚1．2cm，深度為隧道底標(biāo)高以下5m，即鋼套
筒的總長度為20m，其中地面上2m，地面下埋深
18m。樁基鋼套筒與隧道立面關(guān)系如圖2所示。
餡
o
17-
② ⑩ ⑩
＼套筒
叫O．OO一叫0．OO一一10．OO一
～樁基
地面
辦冬俊拿』
I 隧道弋高主
> 廣91
’l
＼套筒-J
～樁基
}—劓—{H
2．50 2．50 2．50
a立面b側(cè)面
圖2樁基套筒、隧道相對位置關(guān)系(單位：m)
Fig．2 Relative position of drill sleeves
and tunnels(unit：m)
2．2施工機(jī)具
采用全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)，使套筒3600回轉(zhuǎn)的
同時將其壓入地層。
2．3施工過程
1)使用起重機(jī)將全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)準(zhǔn)確就
位于樁位處。
2)將直徑1．5m，深3m的鋼護(hù)筒吊入鉆機(jī)壓入
部，將其壓人地面以下，并將護(hù)筒內(nèi)渣土挖除。
3)將加工好的鋼套管吊人鋼護(hù)筒內(nèi)，通過雙向
人工經(jīng)緯儀和鉆機(jī)姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)使鋼套筒處于垂直
狀態(tài)。
4)啟動鉆機(jī)，先通過油缸抬升夾持機(jī)構(gòu)將鋼套
筒夾住，然后開啟回轉(zhuǎn)軸承使鋼套筒處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)，
再開啟行走系統(tǒng)將鋼套筒垂直壓人地面。壓入過程
中鉆機(jī)壓力為6MPa，扭矩為250kN·m，一個行程的
高度為75em，壓完一個行程的時間為10rain。待一
個行程完成后，重復(fù)壓入下一個行程。
5)將鋼套筒壓入地面6m，即距地鐵頂標(biāo)高lm
處的位置后暫停壓入，待地鐵列車停運(yùn)后，實(shí)時監(jiān)測
設(shè)施和人員就位后進(jìn)行余下部分鋼套筒的壓人。
2．4監(jiān)測方案
3條隧道內(nèi)全部布置監(jiān)測點(diǎn)，在樁位對應(yīng)的地
鐵隧道段每隔1．2m布置l組收斂監(jiān)測點(diǎn)，即每環(huán)
管片都布置監(jiān)測點(diǎn)，其他隧道段每隔2．4m布置一
組監(jiān)測點(diǎn)，如圖3所示。
圖3測點(diǎn)布置示意
Fig．3 Layout of monitoring points
收斂監(jiān)測采用實(shí)時監(jiān)測，及時反饋數(shù)據(jù)變化信
息，隧道收斂變形報警累計值為5ram，現(xiàn)場根據(jù)數(shù)
據(jù)變化的情況控制鋼套筒壓入進(jìn)程。
3 影響分析
3．1數(shù)據(jù)分析
3．1．1 單側(cè)鄰近隧道樁位的套筒施1二影響
只有單側(cè)鄰近隧道的樁位套筒施工過程中，在
套筒下壓過程中隧道的收斂變形比較小，其中1號
樁的套筒壓入對地鐵隧道的影響如圖4所示。
一壓l號管時收斂值+壓管前收斂值
測點(diǎn)
圍4隧道收斂變形曲線
Fig．4 Convergence deformation cnrves of tunnel
由圖4可看出，l號套筒下壓時，其對應(yīng)隧道管
片收斂值的本次變化量只有0．2mm，表明對于單側(cè)
鄰近隧道的樁位，套筒的壓入施工對相鄰隧道的收
斂變形影響很小。
3．1．2雙側(cè)緊鄰隧道樁位的套筒施工影響
雙側(cè)緊鄰隧道的樁位套筒施工影響較大，施工
過程中6號和10號樁位鋼套筒的下壓均導(dǎo)致隧道
收斂變形報警，如圖5所示。
6號和10號樁都位于2條隧道之間，而且都位
于本排樁位的中間，在壓6號鋼套筒時，對應(yīng)管片收
斂變形的本次變化值達(dá)10mm，次El管片收斂值回
落2mm。在隨后壓10號鋼套筒時，對應(yīng)管片收斂
的本次變化值達(dá)4mm。由此可見，在壓入既位于2
條隧道之間又位于本排樁中間的鋼套筒時，對隧道
的收斂變形影響比較大。
8
6
4
2
O
2
4
6
8
O
O
O
O
O
O
O
O
魯u／培疆警
萬方數(shù)據(jù)
201l No．344 鄧指軍：鋼套筒壓入對鄰近地鐵隧道的影響分析
4
2
O
§．2
趔一4
鏨：：
．10
-12
--．-a--o-．壓-管．前壓收6號斂管值ld后收+斂壓值6+號壓1管0號時管收時斂收斂值值
一型
測點(diǎn)
圖5隧道收斂變形曲線
Fig．5 Convergence deformation curves of tunnel+
另外，壓樁對隧道收斂變形產(chǎn)生明顯影響的縱
向范圍為所壓樁位對應(yīng)隧道管片及此環(huán)管片兩側(cè)緊
鄰各3—4環(huán)的范圍。
3．2影響分析
雙側(cè)緊鄰地鐵隧道的樁位，尤其是位于同排樁
中間的樁位，鋼套筒在回轉(zhuǎn)下壓過程中會向下帶土
對周圍土體產(chǎn)生側(cè)向擠壓，而四周隧道和樁位的阻
擋使得被擠壓土體的土壓力增大，短時間內(nèi)無法及
時消散，因此對相應(yīng)隧道段產(chǎn)生較大的側(cè)向土壓力，
同時由于盾構(gòu)隧道“環(huán)剛縱柔”的特點(diǎn)，局部隧道管
段的收斂變形比較大。
3．3應(yīng)對措施
3．3．1打設(shè)泄壓孔
針對由于壓套筒導(dǎo)致隧道收斂變形比較大的情
況，通過在壓套筒的樁位和隧道附近打設(shè)泄壓孔來
降低隧道承受的土壓力，泄壓孔布置如圖6所示。
圈6泄壓孔平面布置示薏
Fig．6 Layout of pressure released vent
泄壓孔位于兩樁中間，每排樁打3個泄壓孔，共
打設(shè)6個泄壓孔，泄壓孔直徑為15cm，深度13m，即
到隧道底標(biāo)高位置。泄壓孔完成后，隨著孔隙水壓
力的消散和土壓力的降低，隧道的收斂變形逐漸回
落，縱向范圍為壓鋼套筒對應(yīng)隧道中心環(huán)及其前后
各3—4環(huán)的范圍，如圖7所示。
圖7表明，打設(shè)泄壓孑L后，隧道的收斂變形逐漸
+壓l O號管時收斂值+壓10號管ld后收斂值
測點(diǎn)
圖7打設(shè)泄壓孔后隧道收斂變形曲線
Fig．7 Convergence deformation curves of
tunnel after pressure released vent made
回落，在7d時間內(nèi)回落穩(wěn)定，回落量為最大值的
60％。
3．3．2其他措施
1)在運(yùn)營隧道區(qū)段，等列車運(yùn)營結(jié)束后開始鋼
套筒的壓人工作。
2)鋼套筒的壓入順序采用跳排方式壓入，同一
排樁位按先中間后兩邊的順序進(jìn)行。
3)調(diào)整下壓速度，將一個行程的壓入時間調(diào)整
為20min或更長。
4)在套筒和土體之間加水，減小套筒和土體之
間的摩阻力。
5)信息化指導(dǎo)施工，在鋼套筒下壓過程中加強(qiáng)
對隧道變形的監(jiān)測。
4 結(jié)語
采用全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)下壓鋼套筒能夠保證
鋼套筒準(zhǔn)確、快速地下壓到設(shè)計深度，但近距離的鋼
套筒下壓施工會造成地鐵隧道的變形，尤其位于兩
隧道之間的鋼套筒下壓施工造成地鐵隧道的變形量
比較大。針對隧道變形較大的情況，可采取以下措
施來減小鋼套筒下壓施工對運(yùn)營地鐵隧道的影響。
1)在運(yùn)營隧道區(qū)段，必須等列車運(yùn)營結(jié)束后方
可開始鋼套筒的壓入工作。鋼套筒應(yīng)采用跳排方式
壓入，同一排樁位應(yīng)按先中間后兩邊的順序進(jìn)行。
2)對于收斂變形比較大的樁位，立即暫停鋼套
筒的壓人工作，根據(jù)變形情況在樁位附近打設(shè)泄壓
孔，隧道變形回落到報警值范圍以內(nèi)后，再進(jìn)行剩余
部分套筒的壓入工作，確保地鐵安全。
參考文獻(xiàn)：
[1】王如路．上海地鐵盾構(gòu)隧道縱向變形分析[J]．地下工程與隧
道．2009(4)：1-6。56．
【2] 陽軍生，劉寶琛．城市隧道施工引起地表移動及變形[M]．北
京：中國鐵道出版社，2002．
[3】于書翰，杜謨遠(yuǎn)．隧道施工[M]．北京：人民交通出版社，
1999．

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