土壓平衡盾構機下穿危房施工技術在地鐵隧道施工中的應用

呂征舟

摘要：在城市地鐵隧道工程施工工法中，盾構法因其受地面因素影響小、安全度高、施工速度快等優(yōu)勢而得到廣泛的應用。盾構隧道在城市地下穿行，不可避免地需要穿越各種各樣的建筑物，有時更需穿越一些危房。然而隧道下穿危房時，如果處理不當，可能引起危房發(fā)生不均勻沉降，從而導致房屋倒塌，給人們的生命財產帶來巨大的危害。

關鍵詞：盾構法、危房、風險、地層

Abstract: in the urban subway tunnel engineering construction methods, the shield law by the ground because of the influence factors of small, high degree of safety, the construction speed of advantage and widely used. In the city of shield tunnel through underground, inevitably need through all kinds of buildings, sometimes need more to through some dangerous house. But the tunnel when wear wei, if not handled properly, may cause dangerous house happen the uneven settlement, leading to the houses collapsed, to the lives and property of the people great harm.

Keywords: shield law, dangerous house, risk, the strata

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A文章編號：

1前言

隨著城市建設的高速發(fā)展，公共交通需求的增加，地鐵建設已有成為大城市必須配套市政設施之一的趨勢，而盾構法施工則是地鐵隧道工程建設主要功法之一，相對于礦山法施工隧道，盾構法施工因其受地面影響因素小、安全度高、施工速度快等優(yōu)勢而被普遍推廣應用。在城市中建設地鐵，地鐵隧道穿越建筑物的情況無法避免，在地鐵隧道需要下穿的建筑物中，有些已成為危房的建筑物本應拆除，但由于種種客觀因素的制約，很多時候這些危房無法拆除。因危房自身結構已存在巨大的安全隱患，采用盾構法下穿危房時，難免會因地層失水而造成地表沉降，若地表沉降過大則極有可能導致危房倒塌，給人們的生命財產帶來巨大的損失。因此，如何安全順利的下穿危房，成為實際施工中需要解決的難題。

2工程概況

2.1 線路及危房概況

廣州市軌道交通六號線某盾構區(qū)間，單線長度783米，從該區(qū)間盾構始發(fā)后80米將下穿某建筑物，該建筑物建于1900年前，為條形基礎的3層磚木結構，位于隧道正上方。

該建筑物被鑒定為危險性D級。房屋鑒定結論為：此房屋承重結構已經不能滿足正常使用要求，房屋整體出現(xiàn)險情，構成整棟危房。

圖2.1-1 危房平面位置圖

2.2危房地質情況

危房所在位置地質情況自上至下依次為：<1>雜填土、<2-1B>淤泥質土、<3-2>中粗砂、<3-1>粉細砂、<6>全風化泥質粉砂巖、<7>強風化泥質粉砂巖、<8>中風化泥質粉砂巖、<9>微風化泥質粉砂巖。

圖2.2-1 危房處地質剖面圖

表2.2-1 隧道頂部覆土厚度統(tǒng)計表

地層 <1> <2-1B> <3-1> <3-2> <6> <7> <8> <9>

厚度 2.66m 1.62m 4.03m 1.14m 1.23m 1.22m 1.07m 1.22m

3風險分析

根據(jù)地質鉆探資料和線路特征，結合地面相關情況及建筑物現(xiàn)狀進行風險分析，認為該區(qū)間盾構施工此危房保護的難度很大，主要基于以下原因：

（1）建筑物且破舊，基礎形式簡單

根據(jù)建筑物調查報告，危房為騎樓，結構形式為磚木結構，修建年代久遠，已存在不同程度的損壞，墻體普遍風化嚴重，承載力及連接強度降低，對沉降非常敏感；基礎多為較簡單的條形基礎，埋深較淺，抗擾動能力和抗變形能力均較弱。

（2）地層失水風險

洞身主要在<9>泥巖中通過，圍巖自穩(wěn)性好，盾構掘進的風險主要為地層失水。地層失水固結，可能造成地面建筑物基礎尤其是淺基礎不均勻沉降，墻體開裂甚至房屋倒塌。

（3）地質鉆孔風險

隧道洞身穿越地層主要為<9>微風化泥巖，隧道上方存在較厚的連續(xù)分布的<3-1>粉細砂層、<3-2>中粗砂層，且砂層普遍與巖層相接，中間隔水層較薄。若地質鉆探后沒有進行封孔或封孔不嚴，盾構掘進時，地質鉆孔實際上成了砂層和隧道之間的水土通道，加上砂層和巖層之間沒有可塑粘性土隔斷層的塌封，砂和地下水很容易沿著鉆孔滲漏到土倉及管片與圍巖的空隙，造成砂層固體顆粒損失及地層失水，地面沉陷，隧道上方密集且破舊的危房下沉開裂，甚至倒塌。

4土壓平衡盾構機下穿危房技術

4.1通過前的技術措施

（1）測量人員提前對危房進行詳細調查，摸清建筑物的現(xiàn)狀，對已有開裂、破損及其它重要部位做好標記和記錄，同時提前布設沉降監(jiān)測點及傾斜測點，完成初始值的測量。

（2）盾構通過前，必須保證盾構機及運輸設備一切正常，加強對設備的維護。

（3）通過危房15m前，開倉進行刀具檢查，若發(fā)現(xiàn)刀具損壞，及時更換刀具。若非特殊情況，建筑物下禁止開倉。

（4）盾構機通過前，對該危房進行臨時支撐。

4.2盾構機下穿時的技術措施

盾構下穿危房過程中，原則是保證盾構機快速連續(xù)地通過危房，同時保證管片背后注漿。根據(jù)此原則，盾構機通過期間采取以下措施：

（1）采取欠壓掘進模式。該危房附近地質鉆孔位于左線隧道正上方，且距該危房相當近，因此危房段采用欠壓掘進模式，并結合掘進監(jiān)測情況，氣壓輔助方式。

（2）時刻留意掘進參數(shù)變化。操作人員對掘進參數(shù)尤其土倉壓力要敏感，若出現(xiàn)土倉底部壓力突然增大，而扭矩變化不大的情況，應立即關閉倉門及螺旋機閘門，不出土，快速掘進，并多加氣（發(fā)泡劑），把土倉壓力提高到150～200Kpa。

（3）渣土分析及出土控制：每環(huán)都要清洗渣土樣，分析渣土變化。

（4）避免刀盤“結泥餅”導致的盾構機無法推進，在危房下長時間停滯。泥質粉砂巖，在遇水軟化后具有一定的粘性，在掘進時容易“結泥餅”。因此，掘進過程中應堅持使用發(fā)泡劑，，一旦發(fā)現(xiàn)有“結泥餅”的征兆，立刻進行處理，限制泥餅發(fā)展。

（5）保證管片背后注漿量和注漿效果。注漿是保證隧道質量和避免地面沉降的關鍵。采取以下措施保證管片背后注漿質量。

①注漿量：同步注漿量不少于6m3/環(huán)。

②注漿壓力：一般0.2～0.3Mpa，最大不超過0.3～0.4Mpa，下部孔的壓力比上部孔略大（0.5Mpa左右）。

③掘進過程中，采取雙液二次注漿與管片背后補充注漿相結合的方法保證管片背后注漿量，下穿該危房時，每環(huán)補注雙液漿。

④盾構下穿危房段時，通過洞內徑向注漿孔注入聚氨酯，以減少盾尾注漿前竄的機率和數(shù)量并減少竄水的機率。

（6）加強監(jiān)測頻次，監(jiān)測結果及時反饋，指導施工。

4.3盾構機通過后的技術措施

（1）盾構機通過期間，可能對部分建筑物產生影響，盾構機通過后仍需對建筑物按上述的頻率進行必要的監(jiān)測。

（2）隧道內對該位置的管片背后進行二次補充注漿，保證管片背后充滿，以控制后續(xù)的地層沉降。

（3）若建筑物有出現(xiàn)裂紋或產生損壞的，必須對危房進行再次房屋鑒定，并及時進行修補加固及恢復。

5實施效果分析

在盾構機通過該危房期間，針對該危房進行了沉降與傾斜觀測、建筑物裂縫觀察等項目的監(jiān)測。監(jiān)測結果顯示房屋累計最大沉降量為1.8mm，地面最大沉降量為2.5mm，建筑物未出現(xiàn)破損及裂紋發(fā)展，以上結果均滿足相關規(guī)范要求。

通過合理的技術措施，嚴格控制了地面及房屋的沉降量，保證了危房的安全。所以此次盾構機過危房施工較為成功。本次成功經驗對同樣地質條件下土壓平衡盾構機下穿危房的工程有一定的參考意義。

6結語

隨著城市地下軌道建設的不斷發(fā)展，在地鐵線路選線時要求避開地面所有建筑物顯然不太現(xiàn)實，甚至有時地鐵隧道難免要從危房下穿越。當?shù)罔F隧道從危房下穿越，如果能將危房拆除那是最好的辦法，但是這涉及到征地、搬遷、重建、周邊環(huán)境影響等種種社會問題，往往實施過程較為困難。在無法進行拆遷的情況下，通過科學、合理的技術措施保證盾構機順利通過危房區(qū)域，不僅減少了工期影響因素，同時較大程度的減少了業(yè)主資金投入，因此，該成功經驗可作為類似地層中下穿建筑物施工措施予以同行借鑒。

參考文獻：

[1]竺維彬，鞠世健.地鐵盾構施工風險源及典型事故的研究[M].廣州：暨南大學出版社,2009

[1]竺維彬，鞠世健，史海歐，等.廣州地鐵三號線盾構隧道工程施工技術研究[M].廣州：暨南大學出版社.2006

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。