地鐵工程下穿高層建筑物的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與風(fēng)險管控

徐亞軍

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300308）

1 工程概況

常州機電學(xué)院圖文中心位于科教城南站—科教城北站區(qū)間（SK9+956.260至SK11+353.911m，上行線貫通里程）范圍內(nèi)，常州機電學(xué)院圖文中心主樓13層、裙樓3層、地下室1層，主樓長度72.27m、全樓總長度135.29m。盾構(gòu)為上、下行線平行下穿，下行線為XK10+231.73至XK10+268.07mm（主樓寬度段），上行線為SK10+231.73至SK10+268.07m（主樓寬度段），線間距為16m；屬于正交下穿，線路下穿段落為直線。常州機電學(xué)院圖文中心基礎(chǔ)采用350×350mm預(yù)制鋼筋混凝土靜壓樁，區(qū)間穿越圖文中心段隧道結(jié)構(gòu)埋深約22.59～23.54m，結(jié)構(gòu)頂距樁基底最小垂直凈距約3.52m、最大垂直凈距約3.93m。常州機電學(xué)院圖文中心地下室底板所處土層為③1粘土層，樁基穿越土層為④1粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、⑤1砂質(zhì)粉土、⑥2粉質(zhì)粘土和⑥3粘土層；區(qū)間穿越土層為⑥3粘土、⑥4粉質(zhì)粘土和⑦1粉質(zhì)粘土層；區(qū)間下臥土層主要為⑦1粉質(zhì)粘土層和⑧2砂質(zhì)粉土。對本下穿段工程有影響的主要為第Ⅰ承壓水層。隧道施工下行線采用鐵建重工土壓平衡盾構(gòu)機，盾體外直徑φ6.44m，主機長8.39m，整機長度約為84m，最大推力4011.7T；上行線采用小松土壓平衡盾構(gòu)機，盾體外直徑φ6.34m，主機長8.68m，整機長度為58.24m，最大推力3773T。襯砌管片采用內(nèi)徑為5.5m，厚度0.35m，寬度1.2m。盾構(gòu)施工由科教城北站始發(fā)，科教城南站接收，下行線先行施工。

2 下穿風(fēng)險

下穿工程結(jié)構(gòu)頂距樁基底最小垂直凈距約3.52m，屬于接近。處于盾構(gòu)掘進施工擾動的強烈影響區(qū)，影響樁基承載力，若施工不當，容易造成基礎(chǔ)沉降，結(jié)構(gòu)物開裂風(fēng)險。盾構(gòu)隧道施工主要有風(fēng)險：①下穿段落受第Ⅰ承壓水層的影響，容易發(fā)生涌砂、涌水等現(xiàn)象，由于水的流失，周邊土體產(chǎn)生擾動，容易造成上部建筑物沉降、結(jié)構(gòu)破壞及隧道本體結(jié)構(gòu)變形等，工程風(fēng)險較大。②下穿段落為高層建筑，荷載較大，易導(dǎo)致建筑物及隧道下沉。

3 施工管控

針對工程風(fēng)險制定專項設(shè)計、施工、監(jiān)測及風(fēng)險管控方案，盾構(gòu)下穿圖文中心加固段（SK10+217.260～SK10+271.260、XK10+217.060～XK271.060）專項設(shè)計，采用增加注漿孔的鋼纖維復(fù)合管片，在二次注漿加固時，增設(shè)了環(huán)向注漿孔，向周圍土體進行加固，向外加固長度3m，減少建筑物變形。

盾構(gòu)穿越前全面檢修盾構(gòu)機，穿越時控制掘進速度，確保連續(xù)勻速穿越；加強監(jiān)控量測、穿越前在相近地段進行實驗?zāi)M，采用合適的盾構(gòu)掘進參數(shù)，嚴禁超挖；盾構(gòu)穿越過程中，加大開挖面泡沫注入量，改善開挖面土體和易性，防止泥餅現(xiàn)象出現(xiàn)，減少對前方土體的擠壓作用；穿越期間加強監(jiān)測及巡視，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)。在穿越過程中通過監(jiān)控平臺時刻監(jiān)控土倉壓力、同步注漿量等控制值；對二次注漿壓力、注漿量的嚴格控制，確保下穿工程安全可控。

制定應(yīng)急預(yù)案，預(yù)備鋼梁、鋼柱等應(yīng)急物資，當圖文中心出現(xiàn)較大沉降等險情時及時采取支頂?shù)却胧乐闺U情擴展；盾構(gòu)穿越圖文中心時地下室車庫位于隧道上方，施工時禁止停車。

4 監(jiān)測分析

4.1監(jiān)測點布設(shè)

常州機電學(xué)院圖文中心共布置56個建筑物監(jiān)測點，地下室為20個監(jiān)測點，其中JC7，JC11，JC13，JC14，JC41-JC56為地下室監(jiān)測點，其余為樓外側(cè)結(jié)構(gòu)監(jiān)測點；該處建筑物控制值為：累計值4～-10mm。監(jiān)測點布置圖如圖1所示。

圖1 常州機電學(xué)院圖文中心與線路位置關(guān)系及監(jiān)測布點圖

4.2監(jiān)測數(shù)分析

盾構(gòu)下行線下穿段落為906環(huán)值937環(huán)，于2016年9月1日自903環(huán)開始掘進，進入下穿段落，至9月3日，完成下穿，掘進至940環(huán)。下穿過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并且下行線下穿軸線及附近點進行重點分析。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及施工管控綜合分析，在下穿前，調(diào)整了盾構(gòu)掘進參數(shù)，適當增加土倉壓力等，下穿過程中略有隆起，并且在可控范圍內(nèi)，注漿后，由于土體效應(yīng)，之后回落。在后監(jiān)測中，該建筑物沉降量最大的點位JC54，累計沉降量為-4.67mm（監(jiān)測結(jié)束日期為2017年6月10日，并且已穩(wěn)定），該工程安全可控。

5 結(jié)論

本文就盾構(gòu)下穿高層建筑物在監(jiān)測、盾構(gòu)施工等方面進行闡述，結(jié)合施工過程中的施工風(fēng)險管控和監(jiān)測數(shù)據(jù)對盾構(gòu)施工進行指導(dǎo)，總結(jié)如下：

（1）對于此重大風(fēng)險源，制定專項設(shè)計、施工方案、監(jiān)測方案。本次盾構(gòu)下穿的常州機電學(xué)院圖文中心，樓高13層，結(jié)構(gòu)頂距樁基底最小垂直凈距約3.52m；隧道結(jié)構(gòu)采用增加注漿孔的鋼纖維復(fù)合管片，增設(shè)了環(huán)向注漿孔，向周圍土體進行加固，確保建筑及工程本體安全可控。

（2）在下穿高層建筑施工中建議：在下穿施工前，在臨近下穿建筑物前幾環(huán)（一般5到10環(huán)）通過監(jiān)測數(shù)據(jù)修正掘進參數(shù)，保持土壓平衡；在下穿通過時根據(jù)上部荷載確定土倉壓力，根據(jù)監(jiān)測控制值，適當增加土倉壓力，在施工中稍有隆起，注漿后，由于土體效應(yīng)，之后回落；在下穿高層建筑施工時，若土倉壓力不足等，致使建筑下沉，雖然通過二次注漿，即使增大了注漿壓力，由于高層建筑荷載較大，也同樣很難恢復(fù)到正常位置。