淤泥質土層中盾構施工對上方淺基礎房屋的影響研究

凌超

摘 要 結合工程實例，闡述了軟土地層中盾構下建筑物的風險與施工技術，利用midas模擬盾構穿越對建筑的影響，并與實測數據對比分析，研究在淤泥質土層中盾構施工對上方淺基礎房屋的影響。

關鍵詞 淤泥質土;盾構隧道;淺基礎房屋;數值模擬

引言

盾構機因其開挖速度快、對周圍環境影響小，在城市地鐵建設中被廣泛采用。盾構機下穿建筑物基礎、地下管線時，施工控制不當易引起建筑物傾斜、不均勻沉降，導致房屋開裂，管線斷裂。如果穿越的房屋為淺基礎房屋，施工難度和風險則更大，因此為保證盾構順利掘進，需研究盾構穿越對上方淺基礎房屋的影響[1]。

1工程概況

1.1 區間盾構

杭州地鐵3號線C站～X站區間為雙線單圓盾構區間，隧道外徑6.2m，管片厚度0.35m。其中區間在某段穿越居民樓，且正下穿多幢低層房屋，房屋類型為磚1、磚2、磚3，均為淺基礎。隧道覆土埋深13.89m。

1.2 地質概況

本區間位于海積平原區，廣泛分布層狀軟土，具有“天然含水量高，壓縮性高，靈敏度高、觸變性高、流變性高、強度低，透水性低”等特點。盾構穿越土層主要由④1層淤泥質黏土、④2層淤泥質粉質黏土、⑥1層灰色淤泥質黏土組成。該段地層從上至下土層物理學參數如下：

2盾構技術措施

盾構下穿淺基礎房屋時區段，需采取如下措施：①在隧道穿越建構筑物地區按照盾構推進地層損失率小于3‰;②隨時調整盾構施工參數，減少盾構的超挖和欠挖，以改善盾構前方土體的坍落或擠密現象。③盾構姿態控制：按照“勤測勤糾、小角度糾偏”原則，盾構切口偏離值控制在0～10mm范圍內，盾尾偏離值控制在正負10mm范圍內。⑤隧道內管片全斷面設置注漿管，采用信息化施工，在加強同步注漿的同時，根據監測數據及時進行壁后補強注漿。

同步注漿采用新型準厚漿，漿液飽水性更強，更能有效控制地面沉降，從而保護地面建筑物安全;二次注漿采用雙液漿，能對同步注漿起到進一步補充和加強作用，同時也是對管片周圍的地層起到充填和加固作用[2]。

3數值模擬

3.1 模型建立

利用巖土有限元軟件MIDAS GTS NX，建立包括巖土、建筑物及隧道的二維模型來計算盾構下穿假山新村對低層房屋結構變形的影響。巖土模型采用莫爾-庫倫模型，其中隧道管片用梁單元進行模擬，建筑物結構用梁單元進行模擬，樓層荷載用施加在結構上的均布荷載模擬。根據隧道穿越土層的工程性質、相關工程經驗，模型中通過鈍化隧道范圍內土體單元、激活隧道管片單元等來模擬盾構施工。

施工步序為左線隧道先穿越，右線隧道后穿越。土層參數依據地勘參數，二維模型水平長度60m，豎向高40m。應力釋放系數為開挖0.7，支護0.3.

3.2 計算結果

盾構左右穿越后土體及房屋的豎向位移見圖、圖;建筑物沉降結果對比見表。

根據計算結果，盾構隧道下穿假山新村低層房屋（磚3、磚1、磚2結構），房屋最大沉降為10.48mm，最大差異沉降3.76mm。在計算模型的假定條件下，盾構隧道下穿假山新村低層房屋沉降值和差異沉降滿足建筑物變形控制值要求[3]。

4實際監測數據分析

整理盾構施工現場對淺基礎房屋的實際位移情況監測如下表：

根據建筑物實測數據，盾構隧道下穿假山新村低層房屋，房屋最大沉降為5.49mm，最大差異沉降3.15mm。相比于數值模擬結果，盾構施工對于建筑物的豎向沉降控制效果較好;而建筑物實際差異沉降值無較大偏差。

對比分析模型試驗結果與實測數據，可見二維數值模擬的建筑沉降值大于實際沉降，且偏差較大。分析原因：①二維數值模型不能很好模擬土體的在實際推進中空間受力及位移狀態;②盾構實際推進中的同步注漿、二次注漿對隧道周邊土體有一定的加固作用，數值模型并未考慮該效應。

5結束語

（1）淤泥質土層中盾構施工會誘發上部淺基礎房屋發生變形，主要表現為建筑物沉降和不均沉降。數值模擬和實測結果表明：盾構施工會對上部淺基礎房屋的變形影響處于安全可控狀態。

（2）二維的數值模擬對盾構穿越淤泥質土層對地表及建筑物影響的結果有一定局限性。

（3）在穿越過程中加強同步注漿與二次注漿能夠有效地控制建筑物的沉降。

參考文獻

[1] 李慶園，孟昌，朱元偉，等.黃土地區地鐵隧道盾構施工時既有房屋的變形規律分析[J].城市軌道交通研究，2013，16（12）：103-107.

[2] 陳大川，胡建平，董勝華.盾構施工對鄰近淺基礎框架結構影響的研究[J].鐵道科學與工程學報，2017，14（3）：552-559.

[3] 張楊，林本海，牛九格.地鐵盾構隧道施工對既有老式建筑的影響分析[J].廣東土木與建筑，2015，22（4）：56-59，44.