軟土地層盾構法下穿多層淺基民宅施工變形控制

王立玲 （中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230023）

0 前言

在地鐵區(qū)間隧道施工中，盾構法已成為主流施工方法。在盾構施工過程中對地層變形控制非常重要，否則可能會引起地表過大變形，從而危及周邊環(huán)境安全。本文依托杭海城際鐵路工程許村鎮(zhèn)—余杭高鐵站區(qū)間工程，總結了盾構下穿多層淺基礎民宅施工過程中地層變形控制技術，即通過采用對民宅淺基礎底部地層實施注漿加固及改進盾構掘進參數等措施，保證了軟土地層中盾構下穿淺基民宅施工安全。

1 工程概況

1.1 工程地質情況

盾構下穿建筑物部位為軟土地層，隧道埋深約15.7m，土層分布自上而下分別為④1 淤泥質黏土、⑤2 粉質黏土、⑥2 淤泥質粉質黏土、⑦2- 1 粉質黏土夾粉土。各土層物理力學參數詳見表1。該建設場地地層土體具有壓縮性高、強度低等特性，其中淤泥質粘土層呈流塑性，工程性質差，盾構掘進過程中地層變形控制難度大。

1.2 建筑物分布情況

本盾構下穿施工共涉及六棟多層民宅，為砌體結構，抗變形能力差。且盾構下穿于建筑群一側，更易造成建筑物不均勻沉降變形，從而導致房屋開裂。盾構隧道與民宅群空間位置關系見圖1。盾構隧道與民宅平面與剖面位置關系見圖2。圖3 為民宅實景。

圖1 盾構隧道與民宅空間位置關系

圖2 盾構隧道與民宅平面與剖面位置關系

圖3 民宅實景

2 變形控制措施

2.1 民宅基底軟土層注漿加固措施

注漿加固技術是減小軟土地基變形的有效措施。大量工程實踐表明，適當的地基加固對控制地基變形、保護周邊環(huán)境、降低工程造價具有重要意義。

針對本工程淺基礎民宅上部為砌體結構，抗變形能力差，采用袖閥管預注漿加固方式進行軟土地層的預加固。

盾構下穿部位地層物理力學參數 表1

預注漿孔位沿房屋周邊布置，采取單排布置，孔間距1.5m，采取分序孔注漿，間隔跳孔方式進行注漿。注漿范圍為隧道正上方及其兩側1.0 倍隧道洞徑區(qū)域內的民宅基底下軟土層。

預注漿孔布置方式：在受影響民宅兩側沿建筑物輪廓線外2.0m 依次布設注漿孔位,注漿孔與水平面成45°傾角。注漿范圍內所有注漿管要伸入房屋邊線內側2.0m，注漿管垂直方向深度為4m。注漿孔布置及加固范圍如圖4 所示。

注漿方式：采用單臺注漿泵同步注漿，先注雙液漿封孔，再注單液漿。注漿泵工作壓力不大于0.4MPa，以防對民宅上部結構造成過大隆起變形。

圖4 注漿孔布置及加固范圍

2.2 盾構掘進參數優(yōu)化

為盡可能降低盾構施工對民宅的影響，確保盾構施工時周邊環(huán)境安全，在盾構掘進施工過程中，采取了以下控制措施：

①嚴格土壓管理。精確控制土倉壓力，真正實現(xiàn)開挖面土壓平衡，確保開挖面穩(wěn)定。根據盾構施工進入民宅段前一段推進參數總結，在該段盾構掘進施工過程中，土倉壓力設定為2～2.4bar，較正常段略高0.2bar，推進過程中土壓波動值控制在0.1～0.2bar；

②合理設定推進速度，保持穩(wěn)定推進速度。刀盤轉速設定為0.8～1.0 轉，刀盤扭矩控制在800～1300kN·m，總推力為13500kN，較正常段高200～400kN；

③加強隧道管片背后間隙注漿管理，采用適宜的管片背后注漿措施，適時進行同步注漿和二次注漿及時填充襯砌背后間隙，地層中以粉土、粉質粘土為主，下穿民宅時采用克泥效工法，克泥效使用濃度為450kg/m，注入率為130%，注漿壓力控制在2.7～3.2bar；

④嚴格出土量管理，防止開挖面超挖，原則上按理論出土量出土，實際出土量控制不得大于理論出土量的98%；

⑤控制好盾構姿態(tài)，盡可能少糾偏，以減少對地層的擾動，在盾構穿越房屋前，盡量將盾構軸線及管片預先調整到位，避免穿越過程中多次大幅糾偏，若非糾不可，則應勤糾慢糾，每環(huán)不得超過3.0mm；

⑥重視土倉內土體改良，土壓平衡盾構機在摩擦角大、透水性強的地層中掘進，難以保證開挖面的穩(wěn)定，所以必須高度重視土倉內土體的改良效果；

⑦地面及民宅變形監(jiān)測為2～3h 一次，并做好記錄。

3 實施效果

3.1 地表沉降變化分析

經過對地表監(jiān)測點沉降量的分析，盾構穿越房屋過程中單次沉降變化量均在±3mm 內，滿足現(xiàn)場控制要求。

3.2 監(jiān)測數據與實測數據對比

圖7 為ZD77 監(jiān)測斷面實測與模擬沉降量，圖8 為ZD78 監(jiān)測斷面實測與模擬沉降量。監(jiān)測結果表明，經隧道洞內、洞外采取綜合變形控制措施后，現(xiàn)場地表橫向斷面沉降為不均勻沉降，ZD77- 6 最大累計沉降量為- 23.4mm，ZD77- 1 最小沉降量- 3.2mm，滿足現(xiàn)場控制要求，保證了隧道上部民宅結構安全。

圖5 ZD77 斷面沉降變化曲線

圖6 ZD78 斷面沉降變化曲線

圖7 ZD77 監(jiān)測斷面實測與模擬沉降量

圖8 ZD78 監(jiān)測斷面實測與模擬沉降量

4 結語

近接施工安全與否與地層變形控制程度直接相關，本工程盾構施工過程中對既有建筑物的保護其關鍵就在于對地層變形控制。施工結果表明，本工程施工過程中所采取的民宅基底注漿加固、盾構施工過程中的土壓控制、管片后及時注漿（克泥效工法）等地層變形綜合控制措施有效地減少了對地層的擾動，地層變形控制效果明顯，保證了軟土地層盾構施工過程中的周邊環(huán)境安全，可為類似工程施工提供參考。