土壓平衡式盾構(gòu)穿越建筑物施工控制技術(shù)

錢(qián)坤　王鑫

摘要：盾構(gòu)法進(jìn)行施工時(shí)，不僅要保證隧道本身的安全性，更要確保地面建筑物的安全穩(wěn)定。本文結(jié)合長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線(xiàn)一期工程火車(chē)站北廣場(chǎng)站～南廣場(chǎng)站區(qū)間工程穿越長(zhǎng)春火車(chē)站南站房為背景，詳細(xì)地介紹了盾構(gòu)穿越建筑物的施工控制技術(shù)，確保盾構(gòu)穿越南站房的安全，可為類(lèi)似工程的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；穿越；安全；施工控制

盾構(gòu)隧道施工方法由于具有安全、機(jī)械化程度高、不影響地面交通、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)在城市軌道交通建設(shè)和發(fā)展中得到了較好的應(yīng)用和快速的發(fā)展，已成為目前各大城市地鐵建設(shè)中主要的施工方法[1]。然而大量的城市地鐵盾構(gòu)施工實(shí)踐也表明，盾構(gòu)隧道施工不可避免地?cái)_動(dòng)地下巖土體，引起的地層損失，造成地表沉降和變形。當(dāng)這種變形和沉降超過(guò)一定的值，就會(huì)造成構(gòu)（建）筑物的損毀，并可能發(fā)生事故[2，3]。因此，做好盾構(gòu)施工時(shí)有關(guān)參數(shù)的控制及有關(guān)的準(zhǔn)備工作，避免構(gòu)（建）筑物過(guò)多沉降和變形，防止事故發(fā)生，就顯得非常重要。

一、工程概況

長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線(xiàn)是線(xiàn)網(wǎng)中一條貫通南北，沿城市中軸線(xiàn)布置的軌道交通骨干線(xiàn)。長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線(xiàn)一期工程火車(chē)站北廣場(chǎng)站～南廣場(chǎng)站區(qū)間線(xiàn)路北起鐵北二路交通樞紐，南止站前廣場(chǎng)，穿越鐵北二路、火車(chē)站北站房廣場(chǎng)、火車(chē)站北站房、鐵路線(xiàn)、站臺(tái)、火車(chē)站房、火車(chē)站站前廣場(chǎng)。南站房A區(qū)為地面2層混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，二層裙房均為預(yù)制鋼筋混凝土方柱，樁長(zhǎng)0.8m和1.1m兩種。隧道頂距樁底最近為8.1m.區(qū)間里程K15+347.30～K15+799.729，全長(zhǎng)0.452Km。施工工法擬采用盾構(gòu)法，洞徑6.20m，左右線(xiàn)中心距離17.20m。

二、安全穿越建筑物的控制措施

1.盾構(gòu)土倉(cāng)壓力的合理設(shè)定

根據(jù)土壓平衡盾構(gòu)的原理，土倉(cāng)中的壓力須與開(kāi)挖面的正面土壓力平衡，以維持開(kāi)挖面土體的穩(wěn)定，減少對(duì)土層的擾動(dòng)。正常情況下盾構(gòu)掘進(jìn)控制土壓（土倉(cāng)頂部土壓力）為0.18～0.22MPa。土壓升高或降低對(duì)地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘進(jìn)過(guò)程中要嚴(yán)格保持掘進(jìn)面的土壓穩(wěn)定，土壓波動(dòng)在±0.01MPa范圍之內(nèi)，合理使用泡沫等軟土壓，防止地下水的流失，確保盾構(gòu)掘進(jìn)開(kāi)挖引起的沉降在允許范圍之內(nèi)。

2.嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度

推進(jìn)速度的確定，不能簡(jiǎn)單參照其他穿越工程的經(jīng)驗(yàn)，必須根據(jù)本工程所處地層條件、線(xiàn)路條件及盾構(gòu)機(jī)性能而定。根據(jù)盾構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，盾構(gòu)推進(jìn)速度與正面土倉(cāng)壓力、千斤頂推力、土體性質(zhì)等因素有關(guān)，一般應(yīng)綜合考慮。盾構(gòu)隧道穿越鐵路地段隧道穿越洞身范圍為全風(fēng)化泥巖、粗砂層，穿越此類(lèi)地層的經(jīng)驗(yàn)推進(jìn)速度為：20～30mm/min，日均進(jìn)尺9.6～12m，為保證下穿鐵路施工的安全，穿越期間的推進(jìn)速度控制在10～15mm/min，預(yù)計(jì)日均進(jìn)尺7.2～8.4m，保持連續(xù)均衡的掘進(jìn)，在盾構(gòu)出土?xí)r嚴(yán)格控制出土量，同時(shí)要注意出土量和注漿量的匹配。盾構(gòu)推進(jìn)中，推進(jìn)坡度要保持相對(duì)的平衡，不能突變。

3.加強(qiáng)同步注漿及二次注漿

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，要及時(shí)進(jìn)行管片背后注漿。注漿量的控制，普通盾構(gòu)掘進(jìn)施工注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.2～1.5倍，穿越鐵路段為嚴(yán)格控制沉降，注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.8～2.0倍。漿液站操作司機(jī)根據(jù)漿液站控制室中電腦軟件顯示的集料消耗量，對(duì)漿液生產(chǎn)進(jìn)行控制，漿液站司機(jī)每天都應(yīng)通知現(xiàn)場(chǎng)工程師有關(guān)集料罐中材料的消耗量。一般地段注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)為：注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，且注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值的120%以上，下穿鐵路及重要建構(gòu)物段的控制標(biāo)準(zhǔn)必須和監(jiān)測(cè)相校核，確定最佳值。及時(shí)做好二次補(bǔ)充注漿，控制地層沉降的趨勢(shì)。在盾構(gòu)穿越后，地面構(gòu)筑物開(kāi)始逐步沉降。管片脫出盾尾6～10環(huán)以后，需要隨著盾構(gòu)的向前推進(jìn)，利用下穿區(qū)域隧道管片的預(yù)留注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿（環(huán)箍注漿），并根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行多次補(bǔ)充注漿。

4.加強(qiáng)施工期間的監(jiān)測(cè)

施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)是指導(dǎo)施工的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，在施工中要重點(diǎn)控制數(shù)據(jù)的及時(shí)性和真實(shí)性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析和控制，建立信息反饋制度。在施工過(guò)程中對(duì)采集數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)反饋施工與設(shè)計(jì)。在施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和階段分析。實(shí)時(shí)分析：每天根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與影響周?chē)貙拥氖┕?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)反饋；階段分析：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，根據(jù)大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，總結(jié)施工對(duì)周?chē)貙佑绊懙囊话阋?guī)律和隧道結(jié)構(gòu)的安全性，指導(dǎo)下一階段施工。

三、結(jié)語(yǔ)

在穿越建筑物的過(guò)程中，合理設(shè)定盾構(gòu)土倉(cāng)壓力、嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度、優(yōu)化漿液配比、二次補(bǔ)漿、杜絕盾尾漏漿、高密度監(jiān)測(cè)，在精心施工準(zhǔn)備和管理下，盾構(gòu)定能安全成功地穿越建筑物。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳饋，洪開(kāi)榮，吳學(xué)松. 盾構(gòu)施工技術(shù)[M].人民交通出版社， 2009.

[2]呂培林，周順華. 軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道下穿鐵路干線(xiàn)引起的線(xiàn)路沉降規(guī)律分析[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2007，28（2）：12.

[3]王占生，王夢(mèng)恕. 盾構(gòu)施工對(duì)周?chē)ㄖ锏陌踩绊懠疤幚泶胧J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，12（2）：45..

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)坤（1971-）女，吉林長(zhǎng)春人，教授，博士（后），主要從事建筑技術(shù)的教學(xué)及研究工作。