某盾構(gòu)穿越幼兒園沉降原因分析及預(yù)防措施

黃 彭

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

某盾構(gòu)穿越幼兒園沉降原因分析及預(yù)防措施

黃 彭

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

以某盾構(gòu)區(qū)間穿越幼兒園工程為例，分析了幼兒園建筑物產(chǎn)生裂縫的原因，并制定了施工監(jiān)測(cè)方案，通過采集與處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了盾構(gòu)掘進(jìn)施工的預(yù)防措施及房屋裂縫的處理建議。

幼兒園，盾構(gòu)施工，地表沉降，監(jiān)測(cè)方案

1 工程概況

該幼兒園建筑物建成于1996年，為3層磚混結(jié)構(gòu)建筑，建筑面積1 310 m2。基礎(chǔ)采用0.35 m×0.35 m 獨(dú)立柱基，基礎(chǔ)埋深 1.5 m，基底擴(kuò)大基礎(chǔ) 1.2 m×1.2 m，混凝土強(qiáng)度 C25，設(shè)計(jì)承載力400 kPa，抗震設(shè)防7度。

某地鐵盾構(gòu)區(qū)間左右線均穿越該幼兒園，該段為直線段，24‰ 的下坡。洞身上部由上至下依次為①2雜填土3.6 m厚，③-8-2中密砂卵石2.9 m厚，③-8-3密實(shí)砂卵石大于20 m厚，滲透系數(shù)k=18.0 m/d～20.0 m/d，為強(qiáng)透水層，洞身穿越③-8-3密實(shí)砂卵石。院內(nèi)場(chǎng)地空曠，院外為臨街商鋪。穿越音樂幼兒園平面圖見圖1，幼兒園內(nèi)環(huán)境見圖2。

2 施工情況及沉降發(fā)現(xiàn)過程

左線盾構(gòu)穿越里程ZDK36+260.85～ZDK36+305.85(95環(huán)～125環(huán))穿越長(zhǎng)度45 m，于2015年7月30日盾構(gòu)進(jìn)入幼兒園，8月3日盾尾脫出，共歷時(shí)5 d。右線盾構(gòu)穿越里程YDK36+298.35～YDK36+322.35(120環(huán)～136環(huán))穿越長(zhǎng)度24 m，于2016年1月10日盾構(gòu)進(jìn)入幼兒園，1月13日盾尾脫出區(qū)間，隧道軌面標(biāo)高約491.5 m，隧道埋深約11.82 m。

根據(jù)施工監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則有關(guān)規(guī)定，地表累計(jì)沉降控制值-30 mm、預(yù)警值-20 mm、單日沉降控制值-5 mm；建筑物累計(jì)沉降控制值-20 mm、預(yù)警值-13.33 mm、單日沉降控制值-3 mm。

施工監(jiān)測(cè)單位于2015年8月3日上午8點(diǎn)對(duì)已完成穿越的盾構(gòu)左線上方幼兒園建筑物及周邊地表測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(環(huán)數(shù)92環(huán)～143環(huán)，里程DK36+257～DK36+332),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：里程DK36+287～DK36+307(113環(huán)～126環(huán))處斷面部分地表沉降測(cè)點(diǎn)單次沉降超限，建筑測(cè)點(diǎn)JZ6-1～JZ6-8(96環(huán)～123環(huán))部分建筑物沉降測(cè)點(diǎn)單次及累計(jì)沉降超限。地表測(cè)點(diǎn)最大變化DBZ37307(位于126環(huán))單次變化量-17.62 mm,累計(jì)變化量-20.54 mm;建筑物測(cè)點(diǎn)最大變化JZ6-5(位于123環(huán))單次變化量-13.47 mm,累計(jì)變化量-14.12 mm;隨即將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常情況通知各相關(guān)單位并對(duì)幼兒園建筑及周邊地面進(jìn)行尋查，發(fā)現(xiàn)幼兒園建筑物出現(xiàn)裂縫。

施工監(jiān)測(cè)單位于2016年1月12日對(duì)即將完成穿越的盾構(gòu)右線上方幼兒園建筑物及周邊地表測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(環(huán)數(shù)115環(huán)～143環(huán)，里程DK36+291～DK36+332)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示建筑物沉降測(cè)點(diǎn)JZ6-10(位于116環(huán))單次變化量-6.54 mm，JZ6-11(位于120環(huán))單次變化量-6.66 mm，建筑物單次沉降均超限；隨即召開專題會(huì)，對(duì)幼兒園建筑物裂縫進(jìn)行排查，經(jīng)分析本次沉降對(duì)幼兒園影響較小，右線穿越后原裂縫并無(wú)明顯變化，因此后續(xù)數(shù)據(jù)處理分析以左線穿越為主。

幼兒園存在的裂縫如圖3所示。

因考慮到右線在穿越過程中可能造成幼兒園的再次沉降，因此選擇在右線穿越完成后進(jìn)行統(tǒng)一處理。

3 原因分析及施工監(jiān)測(cè)

3.1 原因初步分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、施工等情況綜合分析該段變化量較大原因如下：

1)由于左線掘進(jìn)幼兒園120環(huán)時(shí)，污水管道破損常年流水，導(dǎo)致土層中含水率較大，含砂率減少，細(xì)顆粒含量降低，增大了渣土改良的難度，是導(dǎo)致地面沉降異常的直接原因。

2)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，大卵石增多，地下含水率較大，扭矩增大，推力增加，出現(xiàn)卡刀盤現(xiàn)象。

3)盾構(gòu)掘進(jìn)過程中存在超方現(xiàn)象，地層受到擾動(dòng)，使得地層應(yīng)力變化致地層發(fā)生位移，地面沉降明顯。

4)幼兒園經(jīng)歷過2008年汶川大地震，結(jié)構(gòu)本身存在缺陷且基礎(chǔ)未坐落在持力層上，房屋整體性及穩(wěn)定性不好。

3.2 施工監(jiān)測(cè)方案

考慮到該建筑的特殊性，監(jiān)測(cè)單位對(duì)幼兒園建筑物整體進(jìn)行測(cè)點(diǎn)加密，將原先11個(gè)建筑物測(cè)點(diǎn)增加至31個(gè)，并增加監(jiān)測(cè)頻率，對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)以分析后期滯后變化情況，具體方案及實(shí)施情況如圖4所示。

3.3 數(shù)據(jù)采集及處理

2015年7月30日—2015年8月3日左線盾構(gòu)通過幼兒園期間里程DK36+287，DK36+307處斷面部分地表沉降測(cè)點(diǎn)單次沉降超限，建筑測(cè)點(diǎn)JZ6-1，JZ6-3，JZ6-4，JZ6-5，JZ6-6，JZ6-7，JZ6-8部分建筑物沉降測(cè)點(diǎn)單次及累計(jì)沉降超限。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1，表2所示。

表1 盾構(gòu)區(qū)間左線建筑物沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mm

表2 盾構(gòu)區(qū)間左線建筑反光膜片監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mm

后期盾構(gòu)區(qū)間左右線全線貫通到2016年3月13日截止2016年9月30日進(jìn)行不間斷觀測(cè)，監(jiān)測(cè)頻次如表3所示。

表3 后期盾構(gòu)區(qū)間左右線全線監(jiān)測(cè)頻次表

4 處置措施

4.1 沉降處置措施

1)現(xiàn)場(chǎng)立即組織施工作業(yè)人員對(duì)原現(xiàn)場(chǎng)位置打設(shè)跟蹤注漿孔進(jìn)行跟蹤注漿。同時(shí)在沉降數(shù)據(jù)異常較明顯的地方開挖探坑，打設(shè)注漿孔注漿。

2)加大同步注漿的注入量，同時(shí)按要求2環(huán)～3環(huán)對(duì)管片上半圓10點(diǎn)至2點(diǎn)方向進(jìn)行二次注入雙液漿穩(wěn)定管片。

3)隧道內(nèi)掘進(jìn)過程中，在沉降明顯位置每一環(huán)12點(diǎn)位開孔(開孔深度1 m)，進(jìn)行深層注漿，穩(wěn)定地層，邊推進(jìn)邊深層注漿。

4)對(duì)渣土進(jìn)行有效的改善，調(diào)整好渣土改良的泡沫參數(shù)。

5)推進(jìn)過程控制好上部土倉(cāng)壓力、推進(jìn)速度和螺旋機(jī)出渣速度，使其有效的匹配。

6)加強(qiáng)地面巡視的力度，同時(shí)及時(shí)掌握施工測(cè)量數(shù)據(jù)，加大施工地表監(jiān)測(cè)、房屋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的頻率。

4.2 房屋處置措施

1)按照省統(tǒng)建辦要求邀請(qǐng)省建科院對(duì)房屋進(jìn)行鑒定，并出具了書面的房屋鑒定報(bào)告，報(bào)告結(jié)論認(rèn)定主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)穩(wěn)定，但考慮到裂縫，需對(duì)房屋局部進(jìn)行加固修復(fù)。

2)聯(lián)系了有資質(zhì)的房屋加固單位和設(shè)計(jì)單位，按照?qǐng)D紙及修復(fù)方案進(jìn)行了修復(fù)，并趕在學(xué)生上學(xué)前完成了相關(guān)修復(fù)及驗(yàn)收工作。幼兒園現(xiàn)場(chǎng)加固圖見圖5。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來，城市軌道交通發(fā)展突飛猛進(jìn)，而類似地鐵類的地下工程大都處于城市人口密集區(qū)，不可避免的要穿越建(構(gòu))筑物群，且其中因年代因素不乏大量老舊房屋，穿越風(fēng)險(xiǎn)極大，如何在保障正常施工的情況下平穩(wěn)順利的通過這些建筑物，且不對(duì)建筑物后續(xù)使用產(chǎn)生安全隱患，值得進(jìn)一步探討。本文以盾構(gòu)區(qū)間穿越舊建筑物為例，分析了建筑物裂縫產(chǎn)生原因，監(jiān)測(cè)方式，提出了盾構(gòu)掘進(jìn)中的預(yù)防措施，以及房屋出現(xiàn)問題后的處理措施。其控制關(guān)鍵還是要提前預(yù)控，做好盾構(gòu)掘進(jìn)的過程控制，并做好相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備，這樣才能從根本上保證施工及周邊環(huán)境的安全。

The subsidence causes analysis and prevention measures of a shield tunnel through kindergarten

Huang Peng

(ChinaRailwayCityDevelopment&InvestmentGroupLimitedCompany,Chengdu610000,China)

Taking a shield section through kindergarten engineering as an example, this paper analyzed the crack causes of kindergarten building, and developed the construction monitoring program, through the acquisition and monitoring data process, proposed the prevention measures of shield tunneling construction and the house cracks treatment.

kindergarten, shield construction, surface subsidence, monitoring scheme

1009-6825(2017)05-0137-03

2016-12-08

黃 彭(1983- )，男，工程師

U455.43

A