地鐵盾構(gòu)下穿基礎(chǔ)薄弱房屋沉降控制技術(shù)研究

何　列（中鐵隧道股份有限公司，廣東 廣州 510000）

地鐵盾構(gòu)下穿基礎(chǔ)薄弱房屋沉降控制技術(shù)研究

何列
（中鐵隧道股份有限公司，廣東 廣州 510000）

摘要：本文對地鐵盾構(gòu)施工下穿基礎(chǔ)薄弱房屋問題，首先對盾構(gòu)下穿基礎(chǔ)薄弱房屋風(fēng)險進(jìn)行分析，進(jìn)而以深圳某地鐵下穿基礎(chǔ)薄弱房屋為例，詳細(xì)介紹了下穿前、下穿時及下穿后的相關(guān)技術(shù)控制措施，可以為相關(guān)工程施工作業(yè)提供合理的技術(shù)方案支持。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工；基礎(chǔ)薄弱；沉降控制

在地鐵施工中，經(jīng)常下穿建構(gòu)筑物，建筑物沉降控制是重中之重，若沉降控制到位將會導(dǎo)致房屋開裂、倒塌影響公眾生命及財產(chǎn)安全。為確保盾構(gòu)下穿建筑物安全，本文結(jié)合深圳某地鐵下穿基礎(chǔ)薄弱房屋為例，提出下穿控制措施。

1　統(tǒng)球家電家私廣場基本情況介紹

1.1左、右線隧道與房屋平面位置關(guān)系

左線隧道在661環(huán)時刀盤進(jìn)入統(tǒng)球家電家私廣場A區(qū)，穿越長度為131m。右線隧道在482環(huán)時刀盤進(jìn)入統(tǒng)球家電家私廣場A區(qū)，穿越長度140m，在出A區(qū)后通過A、B區(qū)間中心廣場后在590環(huán)刀盤進(jìn)入B區(qū)，穿越長度為45m。統(tǒng)球家電家私廣場與隧道平面位置關(guān)系如圖1所示。

1.2房屋資料調(diào)查情況

經(jīng)現(xiàn)場觀察及走訪，在2014年6月7日至6月10日在房屋相應(yīng)位置進(jìn)行房屋基礎(chǔ)挖探，了解到在廣場東北角存在兩棟框架結(jié)構(gòu)房屋，南北向長為27.4m，東西向長為60m，兩棟房屋之間存在4.5m寬過道，房屋外墻利用24磚嵌填，基礎(chǔ)為1.2m×1.5m×0.3m擴大砼礅。

除東北角原房屋外，其他位置為桁架結(jié)構(gòu)，南北斷面呈M型布置，南北向間距最大為10.5m，最小間距為6m，東西向桁架間距最大為8m，最小間距約為3m，上部結(jié)構(gòu)橫縱向均采用桁架焊接。桁架結(jié)構(gòu)周邊為改建前墻體，墻為12墻，柱子及墻基礎(chǔ)為0.2m砼。

2　統(tǒng)球家電家私廣場鉆孔及揭露地質(zhì)情況

為進(jìn)一步摸排地質(zhì)狀況，在家居廣場內(nèi)共布置10孔，根據(jù)地質(zhì)鉆孔結(jié)合以往詳勘、補勘地質(zhì)狀況顯示，該位置隧道埋深約10m~11m，自上而下依次為填土（層厚1.5m~6m），中粗砂（層厚1m~5m），淤泥（層厚1m~6m），礫質(zhì)粘性土（層厚6.3m~9.6m），左線隧道范圍內(nèi)均為礫質(zhì)粘性土，右線局部砂層侵入隧道，地質(zhì)狀況較差。

3　試掘進(jìn)段情況

合理掌握掘進(jìn)參數(shù)，為盾構(gòu)下穿統(tǒng)球家電廣場參數(shù)制定提供指導(dǎo)，在（430 環(huán)~460環(huán)）下穿板房時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，使地表處于微隆狀態(tài)，保證盾構(gòu)通過后地表安全。沉降統(tǒng)計分析情況如圖2所示。

圖2蘭線為刀盤到達(dá)該位置時間，紅線為盾尾到達(dá)該點位置的時間，可看出刀盤到達(dá)時地表隆起，通過時由于停機沉降，在盾尾到達(dá)該位置后注漿隆起，最大隆起量為3.5mm，其他監(jiān)測點情況與本測點基本一致。

根據(jù)試驗段情況可知土倉壓力值及注漿壓力值對地表沉降影響較大，試驗段土倉壓力控制在比埋深高 約0.2bar~0.3bar，注漿壓力值為4.0bar~4.5bar，注漿量可達(dá)到6.5方以上。因此，根據(jù)監(jiān)測情況合理調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)可以使地表處于微隆狀態(tài)。

圖1　統(tǒng)球家電家私廣場與隧道位置關(guān)系平面圖

4　下穿統(tǒng)球家電家私廣場施工方案

4.1下穿前施工準(zhǔn)備

（1）在施工前，對下穿段范圍內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，對其安全性進(jìn)行論證，并委托有關(guān)部門對該段區(qū)間進(jìn)行第三方鑒定，評估其安全狀態(tài)。

（2）在盾構(gòu)穿越施工前，召開專家會，編制切實可行的方案，并由設(shè)計、施工等單位盾構(gòu)方面專家對施工方案進(jìn)行論證評審，保證方案科學(xué)性及可實施性。

圖2　Y49號監(jiān)測點沉降情況分析

（3）盾構(gòu)機在穿越前檢查并更換刀具，對盾構(gòu)設(shè)備的維修與保養(yǎng)，確保推進(jìn)系統(tǒng)完好、注漿系統(tǒng)（4路管路必須暢通，保證注漿量）、盾尾密封等完好，并備足常用備件，確保盾構(gòu)機能以良好的狀態(tài)進(jìn)行穿越段施工。

（4）在430環(huán)~460環(huán)將下穿深圳建工臨時板房，在該段掘進(jìn)是合理調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，使地表隆起約3mm，通過后總結(jié)該掘進(jìn)參數(shù)，為穿越時掘進(jìn)參數(shù)提供參考。

4.2盾構(gòu)下穿期間施工方案

（1）根據(jù)盾構(gòu)在下穿深圳建工房屋時的掘進(jìn)情況，優(yōu)化盾構(gòu)下穿廣場段掘進(jìn)參數(shù)，盾構(gòu)推進(jìn)并采取土壓平衡模式掘進(jìn)。掘進(jìn)參數(shù)如下：

下穿段采取土壓平衡模式，初步將土倉壓力設(shè)為：1號傳感器1.3bar（掘進(jìn)時），1號傳感器1.4bar~1.5bar（掘進(jìn)完成時），總推力≤1500T，刀盤扭矩45bar~60bar，刀盤轉(zhuǎn)速：1.5rpm~1.6rpm；出碴土量：67m3（4.3車以內(nèi)）。掘進(jìn)時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及地表狀況實時進(jìn)行調(diào)整。

（2）在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中應(yīng)充分發(fā)揮土木值班工程師與主司機的作用，兩者應(yīng)密切配合。要求主司機做好好盾構(gòu)的掘進(jìn)控制，值班工程師應(yīng)密切關(guān)注盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)，密切關(guān)注注漿狀況及出渣量。

（3）盾構(gòu)推進(jìn)遵循全程監(jiān)控、勻速推進(jìn)以及壓力控制“寧正勿負(fù)”的原則。考慮到盾構(gòu)通過該段位于R=400m的小半徑曲線上，要求掘進(jìn)速度不得超過50mm/min。盾構(gòu)主司機和現(xiàn)場值班工程師需密切關(guān)注掘進(jìn)狀態(tài)、碴土狀況。

（4）加強碴土改良，適當(dāng)增加泡沫及水的用量避免堵倉、糊刀盤現(xiàn)象發(fā)生。本階段泡沫用量：50L~60L 。加大盾尾油脂注入量，確保盾尾密封效果。

（5）保證同步注漿量和注漿壓力。本區(qū)間每環(huán)理論注漿量為4.05m3，基于對房屋的保護(hù)，確保地表微隆起，同時結(jié)合下穿段具體地質(zhì)情況，注漿量不得少于6.5m3。注漿過程中必須保證四管同時注漿，上部注漿管壓力為≤0.40MPa，下部注漿管壓力為≤0.45MPa。該段同步注漿配比為：水泥： 160粉煤灰：250膨潤土：50細(xì)砂：600水：420（單位：kg）。在地下水豐富地段，調(diào)整水泥用量至200kg，加快水泥砂漿凝結(jié)時間。

（6）在通過家電廣場期間，加強地表監(jiān)測，施工監(jiān)測單位安排經(jīng)驗豐富的監(jiān)測人員對廣場房屋的柱子、墻體、內(nèi)部店面地表沉降情況進(jìn)行24h的監(jiān)測和觀察，如有異常現(xiàn)象，需及時向值班領(lǐng)導(dǎo)匯報。

4.3下穿廣場房屋后的補強注漿

盾構(gòu)機盾尾完全脫離房屋以后后，立即對位于房屋下方的區(qū)間隧道進(jìn)行補強注漿，確保管片背襯注漿飽滿，控制地表沉降。注漿采用水泥-水玻璃雙液注漿。水泥漿液與水玻璃體積配合比為1：1。注漿壓力控制在0.3MPa~0.4MPa，注漿時密切關(guān)注管片及地表狀況，若有異常，立即進(jìn)行處理。

5　實時監(jiān)測

為保證盾構(gòu)下穿廣場房屋段安全，將監(jiān)測數(shù)據(jù)更迅速反饋到主司機等操作人員，及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，真正做到信息化施工。根據(jù)本盾構(gòu)區(qū)間實際情況，在下穿期間進(jìn)加大監(jiān)測頻率，每兩小時一次向相關(guān)人員通報監(jiān)測數(shù)據(jù)，現(xiàn)場值班人員根據(jù)成績數(shù)據(jù)及時調(diào)整土倉壓力及注漿參數(shù)，確保沉降在允許范圍內(nèi)。

結(jié)語

通過以上下穿基礎(chǔ)薄弱房屋時采用的施工技術(shù)控制，房屋最大沉降值為-3mm，最大隆起3mm，均在允許范圍以內(nèi)。因此，在檢測數(shù)據(jù)及時的情況下，通過調(diào)節(jié)土倉壓力及增加同步注漿量是能夠有效控制地表沉降的。

參考文獻(xiàn)

[1]趙權(quán)威．盾構(gòu)下穿京廣線鄭州站的地表沉降預(yù)計及控制技術(shù)研究[D]．中南大學(xué)，2011．

中圖分類號：U45

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A