地鐵隧道施工時盾構機下穿危房的施工方法

張雷明 劉 華 王乃謙

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

地鐵隧道施工時盾構機下穿危房的施工方法

張雷明 劉 華 王乃謙

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

本文對地鐵隧道盾構施工的風險進行了分析，研究了土壓平衡盾構機下穿危房的相關技術。

盾構法；危房；地鐵隧道施工；線路

1 導語

隨著城市地鐵的建設，遇到的環境條件變化較多，需穿越障礙物種類繁雜，包括橋梁、房屋、河流、道路等等，而盾構法施工則是地鐵隧道工程施工的首選方法，盾構法由于掘進速度快、施工勞動強度低、施工時對周圍環境干擾小等優點，己經成為城市地鐵工程施工中一種重要的施工方法。在城市中建設地鐵，地鐵隧道穿越建筑物的是不可避免的，有時在需要下穿的建筑物中，可能會遇到一些危房，由于種種客觀因素的制約，很多時候這些危房無法拆除。由于危房本身就存在著巨大的安全隱患，采用盾構法下穿危房時，難免會因地層失水而造成地表沉降，若地表沉降過大或沉降不均勻，就有可能導致危房倒塌，給人們的生命財產帶來巨大的損失。因此，如何安全順利的下穿危房，已經成為地鐵隧道施工中需要解決的難題。

2 工程概況

2.1 線路以及危房情況

工程地點位于廣州市，是廣州市軌道交通六號線的某盾構區間，單線長度783米，從該區間盾構開始，經過80米將下穿某建筑物，該建筑物為條形基礎的3層磚木結構，位于隧道正上方。房屋鑒定結論為：此房屋承重結構已經不能滿足正常使用要求，并且房屋整體出現險情，構成整棟危房。危險等級為D級。

2.2 危房所在位置地質情況

危房所在位置地質情況自上至下依次為：雜填土、淤泥質土、中粗砂、粉細砂、全風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖、微風化泥質粉砂巖。

3 盾構的風險分析

根據危房所在位置地質情況資料和線路特征，結合建筑物現狀進行風險分析，綜合認定該區間進行盾構施工時，此危房保護的難度很大，主要原因如下：

3.1建筑物破舊，并且基礎形式過于簡單

建筑物調查報告顯示，此危房為騎樓，磚木結構，修建年代為1900年左右，已存在不同程度的損壞，墻體風化嚴重，承載力以及連接強度降低，對沉降非常敏感；基礎形式多為較簡單的條形基礎，埋深較淺，抗擾動能力和抗變形能力較弱。

3.2地層失水風險

洞身主要在泥巖中通過，圍巖自身穩定性好，盾構掘進的風險主要是地層失水。地層失水固結，可能造成地面建筑物基礎尤其是淺基礎的不均勻沉降，墻體開裂甚至房屋倒塌。

3.3地質鉆孔風險

隧道洞身穿越地層主要為微風化泥巖，隧道上方存在較厚的連續分布的粉細砂層、中粗砂層，且砂層普遍與巖層相接，中間隔水層較薄。若地質鉆探后沒有進行封孔或封孔不嚴，盾構掘進時，地質鉆孔實際上成了砂層和隧道之間的水土通道，加上砂層和巖層之間沒有可塑粘性土隔斷層的塌封，砂和地下水很容易沿著鉆孔滲漏到土倉及管片與圍巖的空隙，造成砂層固體顆粒損失及地層失水，地面沉陷，隧道上方密集且破舊的危房下沉開裂，甚至倒塌。

4 土壓平衡盾構機下穿危房技術

4.1 盾構機通過前的技術措施

（1）測量人員需要提前對危房進行細致的調查，掌握建筑物的現狀，對已經開裂、破損及其它重要部位做好標記和記錄，同時提前布設沉降監測點及傾斜測點，完成初始值的測量。

（2）盾構通過前，必須保證盾構機及運輸設備一切正常，做好設備的保養和維護。

（3）在通過危房15m前，開倉進行刀具檢查，若發現刀具損壞，及時更換刀具。除特殊情況外，建筑物下禁止開倉。

（4）盾構機通過前，必須對危房進行臨時支撐。

4.2 盾構機下穿時的技術措施

盾構下穿危房過程中，原則上應保證盾構機快速連續地通過危房，同時保證管片背后注漿。根據這個原則，盾構機通過期間應采取以下措施：

（1）采取欠壓掘進模式。該危房附近地質鉆孔位于左線隧道正上方，且距該危房相當近，因此危房段采用欠壓掘進模式，并結合掘進監測情況，氣壓輔助方式。

（2）時刻留意掘進參數變化。操作人員對掘進參數尤其土倉壓力一定要敏感，若出現土倉底部壓力突然增大，而扭矩變化不大的情況時，應立即關閉倉門及螺旋機閘門，不出土，快速掘進，并多加氣（發泡劑），把土倉壓力提高到150～200kPa。

（3）渣土分析及出土控制：每環都要清洗渣土樣，分析渣土變化。

（4）避免由于刀盤“結泥餅”而導致的盾構機無法推進，盾構在危房下長時間停滯。由于泥質粉砂巖，在遇水軟化后具有一定的粘性，在掘進時容易“結泥餅”，因此，掘進過程中應堅持使用發泡劑，一旦發現有“結泥餅”的征兆，立刻進行處理，限制泥餅發展。

（5）保證管片背后注漿量和注漿效果。注漿是保證隧道質量和避免地面沉降的關鍵。采取以下措施保證管片背后注漿質量。

①注漿量：同步注漿量不少于6m3/環。

②注漿壓力：一般0.2～0.3MPa，最大不超過0.3～0.4MPa，下部孔的壓力比上部孔略大（0.5MPa左右）。

③掘進過程中，采取雙液二次注漿與管片背后補充注漿相結合的方法保證管片背后注漿量，下穿該危房時，每環補注雙液漿。

④盾構下穿危房段時，通過洞內徑向注漿孔注入聚氨酯，以減少盾尾注漿前竄的機率和數量并減少竄水的機率。

4.3盾構機通過后的技術措施

（1）盾構機通過時，可能對建筑物產生一定影響，盾構機通過后仍需對建筑物按上述的頻率進行監測。

（2）隧道內對該位置的管片背后進行二次補充注漿，保證管片背后充滿，以控制后續的地層沉降。

（3）若建筑物有出現裂紋或產生損壞的，必須對危房進行再次房屋鑒定，并及時進行修補加固及恢復。

結語

城市正在飛速發展，地下軌道建設正在為城市的發展服務，地鐵線路選線不可能避開地面所有建筑物，甚至有時地鐵隧道難免要從危房下穿越。施工人員通過科學、合理的技術措施保證盾構機順利通過危房區域，能較大程度的減少了業主資金投入，因此，該成功經驗可作為類似地層中下穿建筑物施工措施予以同行借鑒。

[1]竺維彬，鞠世健.地鐵盾構施工風險源及典型事故的研究[M].廣州：暨南大學出版社，2009.

[2]竺維彬，鞠世健，史海歐，等.廣州地鐵三號線盾構隧道工程施工技術研究[M].廣州：暨南大學出版社，2006.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.043