控制地面沉降保障盾構沿線建筑物的結構安全

王 成/中鐵三局集團第四工程有限公司

控制地面沉降保障盾構沿線建筑物的結構安全

王 成/中鐵三局集團第四工程有限公司

隨著國家各大城市的國際化的發展,人口與車輛的增多給城市帶來了很嚴重的交通問題。隨著城市化進程的飛速發展,解決這個問題就顯得越來越緊迫。軌道交通是解決日益惡化的城市交通問題的一個主要手段。然而,在人口密集、建筑設施密布的城市中進行軌道工程施工,由于巖土開挖不可避免地產生對巖土體的擾動并引起洞室周圍地表發生位移和變形,當位移和變形超過一定的限度時,勢必危及周圍地面建筑設施、道路和地下管線的安全。因此,研究城市軌道工程開挖過程中地表沉降的有效控制問題,對于地表環境保護及軌道工程的安全施工都具有十分重要的意義。

地鐵；盾構；沉降控制

地鐵盾構施工風險大，如果施工管理和技術方案不到位，會造成很大的社會影響力，能否保障盾構沿線建筑物的結構安全直接影響社會穩定及人員的安全。地鐵穿越部門往往地面上建筑密集，兩隧道之間距離以及隧道距樓房基礎的水平距離比較近，操作工藝難度大，技術含量高，為減小地面沉降，確保地面建筑物的安全，選取了北京地鐵盾構工程的沉降，作為本次論文的選題。

一、現況調查

1.始發試驗段盾構隧道與大廈最小距離僅為1.2米，旁穿距離較長，同時掘進施工在軟土地層，且埋深較淺，對建筑物影響較大；

2.區間下穿及側穿眾多廠房，同時還有部分居民區，均建于上世紀八九十年代，基礎埋深較淺，且結構整體性較差，對基礎不均勻沉降敏感；

3.隧道下穿一個石砌溝和一個池塘，水深均為1.5～2.5m，穿越地層為上軟下硬地層；

根據前期實際調查，部分建筑物因年代較長，有些地方已出現裂縫。

二.確定目標

1.設定控制范圍。

確保線路上建筑物結構安全，整體傾斜在允許范圍內和規范要求，在過建筑物施工中，地表沉降控制在8mm以內。

2.可行性分析。

①分析小組成員平均文化水平高，有較強的理解和接受能力。

②有先進的測量、監測儀器，可實時得到施工過程的數據反饋；

③小組成員對部分建筑物沉降加大的主要因素已經明確，可以采取針對性的措施進行沉降控制。

④根據國內的盾構施工經驗，粉質砂土最好沉降控制紀錄為6mm，平均控制水平10 mm，所以將目標設定為“地面沉降控制在8 mm”，是可行的。

三、原因分析及要因確認

分析中得出的主要問題進行了多次討論，廣泛收集現場施工人員、盾構司機、各級工程技術人員以及專家、顧問的意見，集思廣益，相互啟發、并用排列圖進行分析，我們得出地表沉降量控制超標是影響建筑物安全的主要問題，并針對這個問題做出因果分析圖及要因確認。

根據現場分析，以及要因確認，確定此階段的要因如下：

1）配漿人員實際操作經驗不足 ；

2）工藝方案交底不夠 ；

3）漿液配比不合適；

4）二次補漿設備不匹配 ；

5）監測數據有誤 ；

6）盾構機掘進速度

四、制定對策

序號 要 因 對 策 目 標 措 施1配漿人員實際操作經驗不足加強人員培訓配漿人員盡快熟悉設備，掌握配漿技巧制定獎勵標準，標準隨配漿人員熟練程度的提高而提高2工藝方案交底不夠針對盾構施工的特點，采取<推進指令單>的形式對每一環的推進及注漿參數進行交底每一個施工操作人員能按施工工藝要求施工施工方案和<推進指令單>形成書面文件，傳達到每一個人手中，并就施工工藝和施工方案召開所有施工人員參加的交底會3漿液配比不合適進行適配，確定合適配比水玻璃的比重波美度控制在25左右，A液的攪拌時間不少于7分鐘。進行配比試驗，找出合適的漿液配比4設備不匹配選擇合適二次補漿設備減少不合理的二次補漿設備匹配合理選型、更換5 測量有誤增加人工測量消除自動測量中較大的誤差增加人工測量并將人工測量數據與自動測量數據進行比較，確保準確。6盾構機掘進速度降低盾構機的推進速度掘進速度控制在 10～15mm/min，出土量控制在合理范圍內嚴格按指令單數據推進； 勤測勤糾,杜絕大量的糾偏，關閉超挖刀；適當提高土倉壓力。

五、對策實施和確認

1.實施一：針對配漿人員實際操作經驗不足情況；我們采取了走出去和請進來的辦法對人員進行培訓，同時輔以經濟獎勵的措施激勵操作人員盡快熟悉攪拌設備，不斷提高拌漿水平。

2.實施二：針對工藝方案交底不夠情況；施工前就施工方案和施工工藝召開所有施工人員參加的交底會, 將施工方案和<推進指令單>，傳達到責任人手中，讓每個施工人員對自己的工作目標，施工工藝要求了然于心。

3.實施三：針對漿液配比不合適情況；我們確定漿液采用HSC、水玻璃雙液漿，由技術人員與試驗人員在現場進行配比試驗，選擇合適的配比。

1） 1 m3A液配比注（A液水灰比為 1：1）：

2）B液的配比：水玻璃。

水玻璃的比重波美度控制在25左右，A液的攪拌時間不少于7分鐘。

3）盾構推進過后每6環進行一環環箍注漿，每環6個孔每孔分別注漿，注漿壓力為0.35 Mpa，環箍注漿漿液采用HSC-水玻璃雙液漿。達到充填完全，來限制漿液的流動，減小漿液流失。

4.實施四：針對二次補漿設備不匹配情況；我們通過調研、合理選型，選擇SYB50-Ⅱ型液壓注漿泵為新的二次補漿設備，在兩個環箍之間進行二次補漿（補漿分兩次進行，間隔時間為24小時），每一環箍內補兩次漿，注漿孔位置為隧道頂部兩側的管片，即9點至3點之間。二次補漿量為同步注漿量的30%，注漿壓力為0.45～0.60 Mpa。二次補漿在環箍注漿后12小時開始進行。

5.實施五：針對監測數據有誤的情況；為保證測量數據的準確可靠，我們購買了先進的自動監測儀器，將人工測量數據與自動測量數據進行比較，確保測量數據的準確、可靠。監測部門針對監測數據進行分析，準確的提供地表沉降數值，繪制時態曲線，當時態曲線趨于平衡時，及時進行回歸分析，推算出最終值，從而達到有效控制地面沉降的目的。

6.實施六：針對盾構機掘進速度與出土量不合理的措施；在盾構推進時綜合考慮正面土倉壓力、千斤頂推力、土體性質等因素，在推進時將盾構的姿態調整到最佳狀態，在推進期間加強盾構姿態的測量，勤測勤糾，杜絕大量的糾偏；關閉超挖刀。推進速度控制在10～15mm/min，日掘進量控制在8環；每次出土時將出土量保持與車斗上沿持平，并通過試驗計算出土的松散系數，使每環出土量符合計算值。

六、確認效果

在盾構機掘進了80環以后，我們對實施的效果進行了確認和分析，地面沉降控制在了8mm以內，滿足了既定目標，同時保證了后續施工技術參數的可靠性，將地面沉降控制在8 mm以內，保證了地鐵工程本身的安全和周邊環境的安全。

七、結束語

通過嚴格的過程控制，使得盾構機在掘進過程中，其穿過的隧道上方土體沉降得到了很好的控制，地面沉降值控制在了8毫米以內，達到了預期效果，通過一定的投入改進了施工工藝，為順利實現目標奠定了基礎，經濟效益明顯。通過有效的控制地面沉降，保障了地面建筑物的結構安全，保證了工程的順利進行，贏得了的稱贊，樹立了良好形象。

地面沉降由初始掘進時沉降8.5～12mm，提高到地表沉降穩定在8mm，有效的保證了地面建筑物的安全，保證了施工進度。尤其是在旁穿岔路口建筑群時，成功的保證了建筑物的結構安全，免去了增加樓群保護樁的措施，為工程施工贏得了時間和金錢。同時為穩定群眾心理，構建和諧社會做出了貢獻。

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