盾構(gòu)施工側(cè)穿在建深基坑工程施工技術(shù)

謝超雄

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

盾構(gòu)施工側(cè)穿在建深基坑工程施工技術(shù)

謝超雄

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

盾構(gòu)法是目前城市軌道交通建設(shè)施工中的主要方法之一。在施工過程中不可避免地會遇到側(cè)穿在建深基坑施工情況，這時對在建構(gòu)筑物以及成型隧道的保護(hù)措施就很重要，避免基坑施工和盾構(gòu)施工對土體產(chǎn)生擾動相互影響，本文主要以南京地鐵4號線2標(biāo)段過側(cè)穿北京西路天目大廈深基坑工程（特級風(fēng)險源）的施工控制措施為例進(jìn)行分析，介紹盾構(gòu)下穿既有建筑物施工中，施工控制的體會和施工控制的重要環(huán)節(jié)。

南京地鐵4號線；盾構(gòu)；施工風(fēng)險；施工控制；建筑物保護(hù)

1 工程概況

1.1 工程與在建基坑關(guān)系

南京市北京西路57號和天目路32號地下停車庫位于在建地鐵4號線草場門站～云南路站隧道區(qū)間南側(cè)。鄰近地鐵側(cè)為地上兩層建筑及地下八層停車庫，采用蓋挖逆作法施工；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m厚地下連續(xù)墻φ700@1000攪拌樁護(hù)壁及φ800@400高壓旋噴樁進(jìn)行地連墻接頭加固。圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊線與地鐵隧道結(jié)構(gòu)區(qū)間最小距離10.6m，地下連續(xù)墻深38m。

我項目承建的草場門～云南路站區(qū)間右線隧道的698～716環(huán)在地下車庫的投影范圍內(nèi)，為保證盾構(gòu)隧道在地下車庫影響范圍前提前做好施工準(zhǔn)備，故將車庫影響范圍擴(kuò)大為690～724環(huán)（共34環(huán)）。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

（1）工程地質(zhì)條件

地層自上而下為：

①-1雜填土，①-2素填土：層厚：0.6～1.7m。

②-1b2-3粉質(zhì)粘土、②-2a3-4粘土～淤泥質(zhì)粘土、②-2b3-4粉質(zhì)粘土～淤泥質(zhì)粘土、②-3b2-3粉質(zhì)粘土層厚：1.7～9.4m。

③-2b2粉質(zhì)粘土、③-3b1-2粉質(zhì)粘土層厚：9.4～16.7m。

（2）水文地質(zhì)條件

本區(qū)間地下水類型主要有：孔隙潛水、孔隙承壓水、基巖裂隙水。

2 工程難點(diǎn)和特點(diǎn)

盾構(gòu)隧道與連續(xù)墻施工距離近且旁穿距離較長，與樓房的最小水平距離僅為13.1m，在盾構(gòu)通過時所產(chǎn)生的沉降影響范圍，與樓房為平行走向，旁穿距離長度40.8m；當(dāng)穿越時，如果隧道由于不均勻沉降、盾構(gòu)掘進(jìn)擾動過大可能會引起連續(xù)墻坍塌、連續(xù)墻移位、導(dǎo)致周圍路面坍陷，引發(fā)重大安全風(fēng)險。

3 質(zhì)量控制技術(shù)與監(jiān)控重點(diǎn)

3.1 根據(jù)工程的難點(diǎn)、合理劃分風(fēng)險源、提高質(zhì)量、安全風(fēng)險意識

針對本工程的特點(diǎn)，確定盾構(gòu)近距離旁穿江蘇省財政廳地下車庫工程深基坑為重大風(fēng)險源。

3.2 召開專項施工技術(shù)研討會

在施工開始前，項目部對施工方案進(jìn)行詳細(xì)的了解和交底工作，使施工人員對施工的工序、工藝了解透徹，對控制要點(diǎn)清晰明了，落實責(zé)任制度和信息管理制度。

（1）分析沉降產(chǎn)生的原因

結(jié)合工程的實際情況對施工中存在的問題進(jìn)行分析，找出工程控制的重點(diǎn)。

①掘進(jìn)引起的地層損失。盾構(gòu)掘進(jìn)時，由于開挖面土體受到的水平應(yīng)力小于原始應(yīng)力，開挖面土體側(cè)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，開挖隧道其結(jié)果必然導(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(jìn)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襯砌結(jié)構(gòu)變形引起的地層位移，隧道襯砌變形必然導(dǎo)致相應(yīng)的地層損失。

（2）針對沉降的特點(diǎn)采取的相應(yīng)技術(shù)措施

根據(jù)工程前期的施工經(jīng)驗，結(jié)合分析的具體情況，本工程主要從以下的幾方面進(jìn)行技術(shù)控制：

①合理設(shè)置土壓力，防止超挖和欠挖。

在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)及時調(diào)整土壓力值，從而科學(xué)合理地設(shè)置土壓力值和適宜的推進(jìn)速度等參數(shù)。該區(qū)間段的覆土厚度為16～16.7m，根據(jù)計算和經(jīng)驗，壓力控制在 0.2～0.22MPa。

②穿越時降低推進(jìn)速度，盾構(gòu)的推進(jìn)速度對地面的隆、沉變形有明顯的影響，推進(jìn)的速度與正面的土壓力、千斤頂推力、土體性質(zhì)等因素都有關(guān)系，應(yīng)綜合考慮。本工程的推進(jìn)速度控制在30～40mm/min。

③嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)方向，減少糾偏。

盾構(gòu)推進(jìn)及調(diào)整主要依靠盾構(gòu)千斤頂，為了保持盾構(gòu)姿態(tài)、方向、高程準(zhǔn)確無誤，要加強(qiáng)激光導(dǎo)向，并定期跟進(jìn)中線控制樁，加密施工中線、高程的測量頻率，并據(jù)以隨時調(diào)整輸入數(shù)據(jù)，保證激光導(dǎo)向的正確無誤，使盾構(gòu)的前進(jìn)始終按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行。

④穿越期間采用厚漿漿液同步注漿工藝，并確保注漿量。考慮到此段的地面沉降要求高，除了對盾構(gòu)參數(shù)的控制外，還必須加大注漿量并對注漿過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，其中漿液的滲透率和早期強(qiáng)度對地表的沉降指標(biāo)也起著重要的作用。為此，本工程同步注漿采用厚漿為主要材料，每立方米漿液如表1。

表1

每推進(jìn)一環(huán)的建筑空隙為

式中：D為盾構(gòu)刀盤外徑6.48m；d為管片外徑，取6.2m；L為管片寬度，取1.2m。

每環(huán)的壓漿量一般為建筑空隙的130～180%，即4.3m3即可滿足地面沉降的要求。但考慮到地面沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高，在側(cè)穿期間盾構(gòu)推進(jìn)同步注漿量控制在4.5～5.5m3、注漿壓力控制在3.3bar3。

⑤二次補(bǔ)注漿采用雙液補(bǔ)漿

二次注漿選用水泥一水玻璃漿液，每立方米漿液配比為：水泥350kg，粉煤灰350kg，水玻璃50kg。每兩環(huán)進(jìn)行一次補(bǔ)漿，補(bǔ)漿量為同步注漿量的30%，注漿利用低壓，少量、多次注漿的方式補(bǔ)充原有漿液固結(jié)收縮所產(chǎn)生的空隙。盾構(gòu)推進(jìn)過后的5環(huán)進(jìn)行一環(huán)環(huán)箍注漿，每環(huán)6個孔每孔注入1.0m3。注漿壓力為0.3MPa。

⑥控制好盾構(gòu)姿態(tài)，確保盾尾間隙均勻盾構(gòu)推進(jìn)過程中的同步注漿及二次補(bǔ)漿是控制地面沉降的主要因素。

⑦加強(qiáng)施工過程管理，確保盾構(gòu)連續(xù)穿越盾構(gòu)推進(jìn)過程中長時間的停機(jī)易造成地面大量的沉降，為了確保24h連續(xù)推進(jìn)。

3.3 針對施工技術(shù)措施，確定施工控制重點(diǎn)

（1）提前預(yù)控

提前與地下車庫施工單位取得聯(lián)系，并每周溝通工程進(jìn)度，在盾構(gòu)到達(dá)該區(qū)間前聯(lián)系施工單位提前停止施工，避免連續(xù)墻施工與盾構(gòu)掘進(jìn)相互影響。

（2）盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)控制

施工過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件情況、環(huán)境監(jiān)測情況，通過信息反饋，動態(tài)掌握施工參數(shù)的變化，重點(diǎn)控制以下幾點(diǎn)施工參數(shù)：合理確定土壓力；監(jiān)測出土量是否正常；掘進(jìn)速度與出土速度是否協(xié)調(diào)；千斤頂推力是否符合盾構(gòu)趨勢。

（3）盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制

①盾構(gòu)姿態(tài)測量數(shù)據(jù)：施工人員可對自動測量數(shù)據(jù)和人工測量復(fù)核數(shù)據(jù)綜合分析、比較，動態(tài)掌握數(shù)據(jù)變化情況，正確指導(dǎo)盾構(gòu)正確、安全地推進(jìn)。

②糾偏控制：土木工程師和操作手合理地制定糾偏方案和糾偏量，及時采取糾偏措施，避免誤差累積。

（4）管片拼裝控制

①管片進(jìn)場檢查：重點(diǎn)檢查進(jìn)場管片規(guī)格，質(zhì)量合格證明文件，管片外觀質(zhì)量；密封墊粘貼位置和粘貼質(zhì)量。

②管片成環(huán)后檢查：高程和平面偏差，縱、環(huán)向相鄰管片高差和縱、環(huán)向縫隙寬度，縱、環(huán)向相鄰管片螺栓連接。

（5）注漿作業(yè)監(jiān)控

施工過程中應(yīng)通過分析監(jiān)測資料（以控制地面和隧道結(jié)構(gòu)變形為原則）、和注漿施工記錄、對每作業(yè)班拌制注漿液試塊制作見證送檢等手段來綜合分析注漿作業(yè)的效果，判斷注漿作業(yè)是否達(dá)到控制變形的成效。

3.4 加強(qiáng)監(jiān)控量測

施工過程中的監(jiān)控量測是指導(dǎo)施工的重要數(shù)據(jù)來源，在施工中要重點(diǎn)控制數(shù)據(jù)的及時性和真實性，對數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析和控制，建立信息反饋制度。

（1）在盾構(gòu)推進(jìn)軸線上每10m布設(shè)1個監(jiān)控斷面，每斷面5～6個監(jiān)控點(diǎn)；對隧道軸線每5m布設(shè)1個監(jiān)控點(diǎn)，頻率為3次/d，如變形超過報警值則進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。

（2）監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)鋼筋的深度大于1m，并穿透道路基層，保證數(shù)據(jù)的真實性，防止其他因素引起的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)變化誤導(dǎo)。

（3）對所有的基準(zhǔn)點(diǎn)全面復(fù)測，保證檢測數(shù)據(jù)的真實性。

4 結(jié)論

該工程經(jīng)采取以上控制措施，盾構(gòu)安全通過該特級風(fēng)險源地帶，各項數(shù)據(jù)表明控制良好，質(zhì)量、安全得到了全面保證，建筑物差異沉降數(shù)值控制在3mm。

[1]竺維彬，鞠世健，等著.復(fù)合地層中的盾構(gòu)施工技術(shù)[M].北京：中國科技出版社，2007.

[2]張 敏，等.擴(kuò)展土壓平衡盾構(gòu)在含水地層中的適應(yīng)性[J].隧道建設(shè)，2003，5（4）.

[3]明鑒.盾構(gòu)穿越臨近建（構(gòu)）筑物施工控制技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2007（S2）：54～56.

U455.43

A

1004-7344（2016）07-0145-02

2016-2-20