盾構穿越淺基礎群房基礎加固及沉降控制

劉洪亮

（中鐵十八局集團有限公司第五工程有限公司 天津 300855）

1 工程概況

廣州市軌道交通十八號線和二十二號線中，番南中間風井～PN1盾構井區間穿越群房，風險系數高，區間左線起止里程ZDK38+431.639～ZDK36+728.551，區間長度為1703m；右線起止里程YDK38+437.628～YDK36+727.461，區間長度為1710.7m。盾構機從中間風井始發向PN1盾構井掘進。沿線主要先后下穿蔡二村村房、市新路沿街商鋪、番禺大道高架橋、甘棠村房等，區間線路平面最小半徑為1600m，最大縱坡為18‰。

番南中間風井～番南1號盾構井盾構區間穿越蔡二村地質情況依次為：填土層，平均厚度2m；粉質黏土層，平均厚度6m；泥質粉砂巖層，平均厚度4m；巖石全風化帶，平均厚度15m；盾構機穿越的地層為巖石全風化帶，本層主要由泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、粉砂巖、粗砂巖、礫巖組成。巖芯呈堅硬土狀或密實土狀，浸水易軟化崩解，壓縮性中等-低。隧道埋深25～28m。地下水位-2.1m。

2 穿越房屋技術難點

預穿越的房屋均為淺基礎房屋，且房齡較長，基礎多為鋼筋混凝土獨立基礎，基礎下地層以粉質粘土及礫質粘土為主，盾構通過時對地層的擾動及地下水位的降低均會造成房屋沉降或結構開裂，影響建筑物結構安全及使用。因此，本工程房屋沉降控制是最大的技術難點。

3 解決難點措施

3.1 加固注漿

房屋底部基礎注漿加固關鍵技術在于注漿壓力控制，既不能使基礎抬升過大，也不能壓力過小，效果不顯著[1]。地層中的壓力控制是關鍵[2]。以某棟3層框架房屋為例，根據地層參數建立有限元模型，房屋結構平面幾何尺寸為12m×18m，獨立基礎，基礎埋深約為2 m，第一層房屋高為4m，其余層高均為3m。框架柱梁截面尺寸為 500 mm×500 mm，梁截面尺寸為400 mm×600 mm，各層樓板厚度均為100 mm。土體本身既具有彈性又存在塑性，且在對新建隧道進行盾構開挖施工時，既需要表現出土體的彈性變形又需要變現出其塑性變形[3]，土層部分選擇的本構模型為Mohr-Coulomb彈塑性模型，土體物理力學參數見表1。模型整體高度45m，土層三維模型橫向80m，沿盾構掘進方向60m，計算的地層應力云圖如圖1所示，盾構機通過前注漿壓力按云圖應力控制。

表1 土體物理力學參數表

圖1 提前加固應力控制云圖

3.2 房屋變形修復

盾構機通過后，根據模型計算結果，房屋最大沉降15.1mm，見圖2。需要注漿進行修復，在計算模擬施工過程中，當盾構掘進到隧道縱深40m時，在距離地表10m處注漿（注漿過程用一瞬時注漿壓力代替，大小為0.65-0.7MPa）。結果見圖3。

圖2 盾構機通過建筑物30m后的沉降云圖

圖3 注漿修復后的變形云圖

3.3 信息化施工

盾構掘進參數調整及注漿施工均需要監測數據，監測數據最重要的就是準確性、及時性[4]。如果用人工測量，從數據采集、整理，到反饋施工，最少需要1-2h，而注漿施工幾十分鐘就可能使基礎隆起或地表開裂，因此，數據的實時性非常重要[5]。本工程根據實際情況，建立了采用了自動化監測系統，用壓差式靜力水準儀代替了人工監測，將監測數據實時傳輸到手機客戶端，使施工管理人員及時掌握數據，達到了真正的信息化施工的目的。見圖4。

圖4 自動化監測系統

3.4 盾構機施工參數調整

盾構穿越房屋時，盾構埋設28m，頂部壓力0.33MPa,根據地質情況及監測實時數據，將盾構機參數調整為：刀盤扭矩4500-5500kN,刀盤轉速1.8rpm，總推力3500-4000t，推進速度50-60mm/min；同步注漿6m3/環（1.6m），二次注漿3.1m3/環。

4 技術實施

盾構穿越房屋前對基礎進行了加固，盾構機刀盤距離基礎20m時,基礎開始隆起。刀盤在基礎正下方時，基礎最大隆起+5mm，刀盤通過基礎后基礎開始下降。盾尾距離基礎25m時，基礎最大沉降達到了-17mm，沉降數據偏大，開始啟動注漿修復工作。同時手機客戶端每分鐘觀測一次基礎變形值，直到基礎上升9mm后停止注漿，盾尾通過基礎50m后，基礎沉降已穩定，最大沉降最終穩定在-7.4mm。圖5為房屋JGW-027、JGW-028基礎歷時沉降曲線圖。

圖5 房屋沉降歷時曲線圖

5 結 語

廣州地鐵十八號線番南區間已穿越了部分群房，已穿越的群房最大沉降控制在了10mm以內，技術措施實施效果非常顯著，確保了建筑物的結構安全及正常使用，取得了較好的經濟效益和社會效益，可在同類工程施工中推廣使用。