對盾構(gòu)下穿既有站超前探測及預(yù)加固技術(shù)

封明明

摘 要：盾構(gòu)法是目前城市軌道交通建設(shè)中的重要方法之一。在施工過程中會遇到下穿既有建筑物等情況，這時確保盾構(gòu)順利下穿建構(gòu)筑物就很重要，文章主要以北京地鐵八號線二期09標段的施工控制措施為例進行分析，介紹盾構(gòu)近距離下穿既有建筑物施工中順利下穿既有站的超前探測及對既有站預(yù)加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；既有地鐵車站；超前探測；預(yù)加固

1 工程概況

北京地鐵八號線二期安德里北街站～鼓樓大街站區(qū)間，緊貼既有二號線鼓樓大街站底板下穿，為保證盾構(gòu)順利通過既有站，防止穿越過程中遇到既有站基坑支護結(jié)構(gòu)，需提前探明既有站基坑支護型式和范圍；在1號換乘廳和新增西北出入口分別設(shè)置施工豎井，通過暗挖小導(dǎo)洞實施對既有站基坑支護結(jié)構(gòu)的探查。通過從1、2號導(dǎo)洞施做鉆孔，安裝袖閥管，采用水泥-水玻璃雙液漿對盾構(gòu)區(qū)間與既有站底板間土體進行注漿加固，防止盾構(gòu)下穿越既有站時對既有站底板下土體擾動過大，減少既有站的總體沉降。

1、2號豎井、既有二號線車站及八號線盾構(gòu)區(qū)間位置圖

1號豎井位于新增西北出入口基坑?xùn)|側(cè)，豎井凈空平面尺寸為5m×3m，深18m，探洞總長66.6m。

2號豎井位于1號換乘廳基坑?xùn)|側(cè)，距主體結(jié)構(gòu)東側(cè)邊線24m，豎井凈空尺寸為5m×3.3m，深18m，探洞總長84.7m。1、2號豎井、既有二號線車站及八號線盾構(gòu)區(qū)間位置如圖所示：

2 工程難點和特點

北京地鐵8號線下穿二號線鼓樓大街站垂直距離僅為2.058m，盾構(gòu)下穿過程中很有可能遇到既有站基坑支護結(jié)構(gòu)，同時盾構(gòu)下穿過程中對既有站底板下方土體可能造成較大擾動，增加既有站的總體沉降。

2.1 1、2號導(dǎo)洞探測

為保證北京地鐵8號線盾構(gòu)能夠順利通過2號線既有站，防止穿越過程中遇到障礙物，需通過1、2號導(dǎo)洞對既有站進行探測。

在導(dǎo)洞開挖過程中發(fā)現(xiàn)的肥槽填土情況，可以判明2號線鼓樓大街站采用明挖放坡開挖。針對本工程的特點及施工中的實際情況，為確保工程質(zhì)量和安全，針對探測既有站進行專家論證，采納專家及設(shè)計意見確定方案，在導(dǎo)洞內(nèi)用洛陽鏟對2號線既有站進行探測。若探測過程中遇到障礙物，則需進行復(fù)測，確保探明障礙物，諾發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)范圍內(nèi)存在金屬殘留物，應(yīng)施做小導(dǎo)洞將殘留物掘出，避免影響盾構(gòu)掘進，拔出后地層孔洞用素砼填充密實。

2.2 對既有車站下方地層進行預(yù)加固技術(shù)

由于八號線二期安德里北街站～鼓樓大街站區(qū)間，緊貼二號線鼓樓大街站，為減少盾構(gòu)推進中既有站的沉降，在1、2號導(dǎo)洞內(nèi)打設(shè)袖閥管，對盾構(gòu)區(qū)間與既有站之間土體進行加固。

2.2.1 分析沉降產(chǎn)生的原因

盾構(gòu)法施工所需要考慮的問題是如何控制土體（地面）沉降或變形，避免引起地面建筑物下沉、傾斜、開裂。結(jié)合工程的實際情況對施工中存在的問題進行分析，找出工程控制的重點。本工程的施工難點在于盾構(gòu)近距離下穿既有站，對既有站沉降的控制，盾構(gòu)推進過程中，地層的變形主要有以下幾方面引起：（1）掘進引起的地層損失。盾構(gòu)掘進時，由于開挖面土體受到的水平應(yīng)力小于原始應(yīng)力，開挖面土體向盾構(gòu)內(nèi)移動，引起地層損失從而導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面沉降。（2）地層原始應(yīng)力的變化。開挖隧道導(dǎo)致土體介質(zhì)初始應(yīng)力的改變，并產(chǎn)生應(yīng)力重新分布和相應(yīng)的地層移動。（3）盾構(gòu)推進時的擠壓作用以及盾尾的壓漿等使周圍形成超空隙水壓力區(qū)，超空隙水壓力將在一段時間內(nèi)消散復(fù)原，地層發(fā)生排水固結(jié)變形，引起地層位移。（4）管片的滲漏水將會引起周圍土體空隙水壓力下將，導(dǎo)致土體固結(jié)產(chǎn)生地層位移；注漿材料的凝固收縮也使隧道與周圍土體產(chǎn)生間隙，引起相應(yīng)的地層損失。

為減少地鐵2號線既有站沉降，從1、2號導(dǎo)洞對既有站下方土體進行加固。該加固區(qū)域為盾構(gòu)區(qū)間左右線外側(cè)2.5m范圍，分別從1、2號導(dǎo)洞向既有站方向鉆孔-打設(shè)袖閥管-注漿。

孔位布置如下圖所示，打設(shè)角度為1-2°，施工過程中盡量沿水平方向打設(shè)，切勿下扎角度過大而將袖閥管打入盾構(gòu)區(qū)間。

2.2.2 袖閥管注漿加固

（1）袖閥管注漿參數(shù)

第一，孔位布置：水平間距1m，豎向間距40cm，梅花形三排布置，孔徑89mm，孔深16m。

第二，套殼料：采用水泥：粘土：水=1：1.5：1.88，粘土中不含沙礫等雜物。

第三，漿液配合比：超細水泥漿～水玻璃漿雙液漿（w：c=0.8：1，c：s=1：1），緩凝劑摻量1%-3%。

第四，注漿壓力：參考設(shè)計圖紙暫定為0.8-1.0Mpa。

第五，終壓標準：在注漿壓力升至1.2Mpa后終注，或在1.0Mpa壓力條件下，每延米注漿加固吸漿量<2L/min穩(wěn)壓15分鐘后終注。

（2）袖閥管注漿工藝流程

第一，按設(shè)計要求進行布孔，組織相關(guān)人員對孔位進行復(fù)核，確認無誤后進行鉆孔施工。

第二，成孔：采用常規(guī)地質(zhì)合金鉆頭成孔，成孔直徑110mm，孔位偏差小于50mm。

第三，清孔：在鉆孔過程中從鉆桿壓入清水邊鉆邊清孔。

第四，下套殼料：配好套殼料，并從孔內(nèi)往外灌注套殼料至孔口。

第五，下袖閥管：在下完套殼料的孔中下入已制作好的袖閥管。

第六，管線連接：在套殼料達到一定齡期后（約10小時），在袖閥管內(nèi)下注漿器，將注漿壓力管與注漿器進行連接。

第七，制漿：根據(jù)試驗給出的配比配置漿液。

第八，開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動注漿泵，壓送清水，壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及套殼料，壓力回落后，泵送雙液漿，注漿到所需的壓力并穩(wěn)定為止。

第九，連續(xù)開環(huán)注漿：前后移動注漿管，在需要注漿的部位依照上步做法依次開環(huán)注漿。

第十，做好注漿過程中的各項記錄：開環(huán)位置、注漿時間、注漿壓力、漿液用量、鉆孔及注漿過程中出現(xiàn)的特殊情況等，注漿完成后，清洗管路，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。endprint

（3）施工質(zhì)量控制措施

第一，材料要求：水泥等材料的各項技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準，應(yīng)附有出廠檢驗單。

第二，漿液應(yīng)按試驗確定的配合比配置，經(jīng)計量后用攪拌機充分攪拌均勻，并在注漿過程中不停緩慢攪拌。

第三，注漿速度20-30L/min。

（4）施工注意事項

第一，施工時，應(yīng)采用間隔跳孔、逐步約束、先下后上的后退式注漿方法。

第二，由于此工程在既有二號線車站下方，在鉆孔過程中，為了避免由于既有站底板圖紙標高與實際不符而造成鉆孔破壞車站底板，當鉆頭碰到硬物后，立即停止施工，探明情況后方可繼續(xù)施工。

第三，當注漿量超過該孔加固體積20%還未達到上述終止標準時，應(yīng)及時分析原因，采取相應(yīng)解決措施，并及時報監(jiān)理單位認可。

第四，注漿效果的檢查：

一是注漿結(jié)束前，需確認已達到注漿結(jié)束標準，方可結(jié)束注漿。否則必須進行補孔注漿。

二是分析法：對注漿記錄進行統(tǒng)計分析，檢查每孔壓力流量是否達到注漿結(jié)束標準，從而反算漿液擴散范圍。

第五，施工期間，每日需對注漿區(qū)域上方（即二環(huán)輔路上）進行監(jiān)測，正常施工時每日測量兩次，若監(jiān)測數(shù)據(jù)有明顯變化，立即停止注漿查清原因，并通知施工人員調(diào)整注漿壓力且加大監(jiān)控量測的頻率。

3 結(jié)語

第一，在盾構(gòu)近距離下穿既有站掘進前，對有既有站開挖時基坑支護形式進行探測以便有效采取應(yīng)對措施，保證盾構(gòu)順利下穿既有站。

第二，盾構(gòu)近距離下穿既有站過程中，由于盾構(gòu)對土體擾動較大，因此對既有站下方土體進行注漿加固，減小對既有結(jié)構(gòu)的影響。

第三，本工程通過開挖探測導(dǎo)洞對既有地鐵車站基坑開挖支護情況進行探測并對既有地鐵站下方土體進行注漿預(yù)加固，確保了盾構(gòu)順利下穿既有地鐵站以及既有地鐵站的下沉降至最小，為類似的近距離下穿既有地鐵站提供了有益的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 梅文勝，陳雪豐，周小波，張廣偉.盾構(gòu)下穿既有隧道實時監(jiān)測極其風(fēng)險控制研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報，2011（08）.

[2] 田世文，杜新飛，張柏.北京地鐵10號線盾構(gòu)下穿既有建筑物的控制措施[J].鐵道標準設(shè)計，2008（12）.

[3] 薛景沛，何浩.盾構(gòu)兩次近距離下穿既有運營地鐵的施工技術(shù)[J].鐵道建設(shè)，2009（04）.

[4] 李樹武，何曉東，呂擎峰.盾構(gòu)隧道小距離下穿既有建筑的土體加固技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2011（06）.endprint