富水粉砂地層盾構多次下穿淺基礎建筑群沉降控制施工技術

摘?要：杭州地鐵6號線中～偉區(qū)間由中鐵三局集團有限公司承建，隧道下穿杭州市濱江區(qū)聯(lián)莊一、二區(qū)北側，隧道施工中嚴格控制了土倉壓力、注漿參數(shù)、盾構姿態(tài)等，經(jīng)施工過程中對隧道管片、地表、房屋的監(jiān)測情況，盾構隧道、地表、房屋監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，均在規(guī)范允許范圍內，經(jīng)設計、監(jiān)理、業(yè)主判定本工法有利于盾構下穿建筑物群，確保了杭州地鐵在亞運會前順利開通，本文主要探討了施工中富水粉砂軟弱地層盾構多次下穿條形淺基礎建筑物群沉降控制施工技術。

關鍵詞：工程概況;施工工藝;操作要點

1 工程概況

杭州地鐵6號線SG6-7標中鐵三局集團有限公司承建，位于杭州市濱江區(qū)東北角，中醫(yī)藥大學站～偉業(yè)路站區(qū)間左線總長1532.288m、右線總長1513.833m;盾構隧道下穿聯(lián)莊二區(qū)左線起始里程ZDK13+608.128，結束里程ZDK13+788.391（穿越總環(huán)數(shù)252環(huán)）;右線起始里程YDK13+600.056，結束里程YDK13+891.604（穿越總環(huán)數(shù)252環(huán)）;最小埋深9.1m，根據(jù)建筑物調查報告，聯(lián)莊一、二區(qū)為農村自建房，房屋高度為5～7m，磚混結構，基礎為條形淺基礎。

根據(jù)地面測繪，本區(qū)間隧道沿線建筑物多低層建筑，臨近隧道的建（構）筑物有50余幢。盾構下穿建（構）筑物風險大，中～偉區(qū)間穿越東方通信科技大廈，聯(lián)莊一區(qū)，聯(lián)莊二區(qū)等建筑物群，特別是聯(lián)莊一區(qū)和聯(lián)莊二區(qū)主要為條形淺基礎自建房屋，基礎埋深一般0.5～1.0m。其位于區(qū)間線路正上方，增加了施工的難度。鑒于以上工程特點，我們采取了富水粉砂軟弱地層盾構多次下穿條形淺基礎建筑物群沉降控制施工工法，保證盾構穿越建（構）筑物群無房屋開裂，變形等嚴重影響。

2 關鍵技術及施工特點

2.1 關鍵技術分析

（1）提前運用MIDAS GTS NX軟件計算出不同房屋高度，不同地面荷載，不同穿越角度，不同穿越地質，多次擾動情況下所需要控制的推力、出土量、掘進速度等施工參數(shù)，在施工過程中嚴格按照控制參數(shù)進行推進施工;

（2）通過盾構試掘進得出適合的盾構施工參數(shù)，并將施工參數(shù)總結分析指導盾構掘進施工;

（3）嚴格控制同步注漿參數(shù)，針對軟弱粉砂地質提前測算出注漿參數(shù)，過程中嚴格控制，保證對上側建筑物無影響;

（4）盾構推進前，對建筑物進行鑒定并確定變形控制標準和監(jiān)測標準，過程中嚴格按照監(jiān)測數(shù)據(jù)進行盾構參數(shù)微調，同時做好監(jiān)測方案及應急預案。

2.2 施工特點

（1）通過對建筑物進行鑒定并確定變形控制標準和監(jiān)測標準，在盾構施工過程中嚴格按照確定好的變形控制標準和監(jiān)測標準進行施工，確保周邊土體穩(wěn)定，進而減少周邊構筑物的位移和變形;

（2）通過建立完善的監(jiān)控量測系統(tǒng)，及時定期進行監(jiān)測，過程中加強控制，保證對周邊構筑物無明顯影響;

（3）根據(jù)地面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握不同地層中盾構機掘進參數(shù)和地表沉降的相關關系，確定合適的施工參數(shù)，提高盾構施工效率，并起到土體穩(wěn)定效果。

3 工藝流程

3.1 試掘進階段施工

在試掘進過程中要將盾構機調試到合理范圍進行模擬階段的測試，根據(jù)盾構機穿越該類土層的效果，及時記錄盾構機的最佳參數(shù)，觀察地表沉降情況并根據(jù)以往的施工經(jīng)驗控制地面沉降。在施工過程中要根據(jù)實際情況不斷調整盾構機的推進參數(shù)，并一直關注地表變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過調整施工技術與盾構機的工作參數(shù)，為盾構穿越條形基礎建筑物群做好準備。

3.2 試推進階段的施工監(jiān)測

在試推進階段要對施工情況做好監(jiān)測，觀察盾構掘進對附近地區(qū)地面及地下建筑物的影響，提前做好預警措施。試推進對于整個工程來說至關重要，通過試推進可以做好的監(jiān)測結果，可以為今后的工程提供指導。在對地表變形監(jiān)測中，可以沿著軸線的方向設置沉降監(jiān)測的點，并且在橫斷面也設置監(jiān)測點，這樣監(jiān)測的數(shù)據(jù)比較全面;對于地下管線也要進行監(jiān)測，按照規(guī)定的距離對地下管線設置監(jiān)測點;此外，對軸線兩側的建筑物進行觀察，對有可能影響到的建筑物布置沉降監(jiān)測點。按要求每天不少于2次記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于作業(yè)頻繁的階段要密切關注并記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.3 正常推進

經(jīng)過試驗段的推進，已經(jīng)在掘進過程中對盾構機調整好了參數(shù)，因此，可以在現(xiàn)有的施工技術的基礎上不斷完善施工技術，按照優(yōu)化后的參數(shù)進行施工推進。在施工的過程中要加強對地下管線，軸線方向及軸線兩側的沉降監(jiān)測，密切關注監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保地面隆沉應控制在±5mm范圍內。并且根據(jù)施工及地面沉降情況規(guī)劃推進里程。

在正常推進過程中要注重出土量及渣土改良，出土量是影響地面沉降的重要因素之一，施工過程中，根據(jù)地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)調整出土量，同時，可通過向土倉內添加泡沫劑對渣土進行改良，增加渣土的流塑性，控制螺旋輸送機出土的穩(wěn)定性，避免渣土出倉時出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，造成土倉內壓力波動加大。

3.4 注重管片拼裝

本盾構隧道工程管片拼裝采用已經(jīng)運用成熟的錯縫拼裝工藝。

在隧道工程中，管片拼裝至關重要，相適應的拼裝方式可以極大的增強隧道的使用壽命及防水效果。管片在出廠時須經(jīng)嚴格的質量檢驗，并達到設計強度。管片進入現(xiàn)場后，堆放不得超過三層，并在每層之間擱置點處設置木襯墊。擱置點應上下對齊。凡有缺角、損邊、麻面的管片不得下井拼裝。拼裝時應環(huán)面平整，環(huán)向螺栓易穿。管片拼裝應有效控制速度，防止拼裝時管片的碰撞，導致管片邊角的脫落或環(huán)面的落差較大，產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

3.4.1 清理管片

為保證涂抹黏結劑的黏結力，管片上遺留的油漬、灰塵、污物等必須用鋼絲刷、毛刷等工具對管片進行清潔處理，特別是管片的防水槽及管片端面的處理。并檢查管片的型號、外觀及密封材料的粘貼情況，管片表面不得出現(xiàn)裂縫、破損、掉角等現(xiàn)象。如有損壞，必須修復才可拼裝。

3.4.2 管片糾偏

盾構縱坡的控制一般采用穩(wěn)坡法、豎曲線推進時，有時由于曲率半徑過小，盾構機推進無法完全按照設計曲線推進，由此將對后續(xù)管片的拼裝產(chǎn)生影響。

我們采取在豎曲線出現(xiàn)上述情況時粘貼石棉橡膠板進行曲率糾正，但是石棉橡膠板的粘貼厚度必須在設計允許范圍之內，否則將引起隧道的環(huán)向滲漏。

3.5 速度控制及姿態(tài)糾偏

在穿越施工過程中，盾構推進速度及姿態(tài)的調整對土體擾動有很大關聯(lián)，本工況掘進速度應勻速且避免較大波動，擬定穿越段施工平均掘進速度為20mm/min，并盡量減少由于機電故障、管片運輸，非及時出土等方面造成的非工序性停頓。

在下穿施工中應避免過大、過急糾偏，做到根據(jù)平面曲線，提前預判，結合轉彎環(huán)管片及管片貼超緩和糾偏，以減小對建構筑物群的影響。盾構推進速度放慢至20mm/min以內，保證整個開挖過程對地層擾動最小，同時螺旋機出土速度也要做相應調整，以確保掌子面土體的穩(wěn)定。

4 操作要點

4.1 推進速度控制

根據(jù)施工的實際情況，推進速度控制在20～40mm/min為宜，為保持穩(wěn)定狀態(tài)，每日推進8環(huán)左右。

4.2 同步注漿

擬采用的同步注漿配比（配成1m3漿液）。

施工過程中嚴格控制同步注漿量和漿液質量，嚴格控制漿液配比，使?jié){液和易性好，泌水性小，為減小漿液的固結收縮，試驗室定期取樣，進行配合比的優(yōu)化。

推進單環(huán)管片造成的理論建筑空隙為：

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

此次施工杜絕對建筑物群加固的情況，節(jié)省了對建筑物群采取加固措施的任務。采用本工法，建筑物群取消加固措施，與同區(qū)域相似盾構下穿建筑物群工程比較，節(jié)約了加固施工中大量的人力、物力、財力及工期的投入，直接經(jīng)濟效益800萬元。

5.2 社會效益

（1）施工技術對下穿條形基礎建筑物群等條件下的隧道下穿施工進行了總結，為以后類似施工條件下的盾構下穿建筑物群施工積累經(jīng)驗。

（2）本工程位于杭州市聯(lián)莊二區(qū)、一區(qū)附近，直接影響到人們正常生活，隧道施工中，本項目嚴格控制隧道結構質量，加強對隧道、聯(lián)莊的監(jiān)測，確保了其正常的使用功能，業(yè)主給予了高度評價，贏得了良好的社會效應。

5.3 節(jié)能、環(huán)保效益

粉質地層條件下盾構隧道下穿建構筑物群施工工法成功實現(xiàn)了對建筑物群的保護，降低了盾構下穿施工對緊鄰聯(lián)莊二區(qū)及聯(lián)莊一區(qū)的影響效應，避免了加固冒漿對環(huán)境河流的破壞污染，減少了施工對附近居民生產(chǎn)生活帶來的干擾，取得了較好的環(huán)保、節(jié)能效益。

6 工程應用情況及推廣應用前景

本施工技術采用多者相結合的控制辦法，隆沉最大值控制在1mm范圍內，改進了以往盾構機下穿建筑物群，沉降過大的弊端。在未加固建（構）筑物基礎的情況下平穩(wěn)穿越，為安全下穿建筑物群提供了寶貴的經(jīng)驗。此技術適用于在不同房屋高度，不同地面荷載，不同穿越角度，不同穿越地質情況中土壓平衡盾構下穿越建（構）筑物群施工。

結論

盾構下穿建筑物在理論方面的目前較為完備，主要集中在二次注漿、間隙性跟蹤注漿、袖閥管注漿等，但在對粉砂地層中盾構參數(shù)控制方面研究較少，同時在查閱相關資料顯示，采取的注漿加固措施對隧道沉降的控制效果一般，對此，本文運用MIDAS GTS NX軟件預先對下穿房屋群進行數(shù)值模型分析，得出盾構參數(shù)，過程中嚴格控制施工參數(shù)，穿過后持續(xù)監(jiān)測等方式進行控制，沉降控制起到了明顯的效果，可為以后粉砂地層中類似工程提供借鑒意義。

參考文獻：

[1]劉成，管會生，謝友慧，宋穎鵬.盾構掘進姿態(tài)和糾偏曲線研究[J].現(xiàn)代隧道技術，2019（04）.

[2]陸進文.軟弱地層盾構斜穿既有建筑物沉降控制技術[J].現(xiàn)代隧道技術，2010：78-81.

作者簡介：秦亮（1980—?），男，湖北興山縣人，本科，高級工程師，研究方向：隧道與地下工程。