盾構(gòu)隧道近距離側(cè)穿污水泵站的施工控制技術(shù)

方詩濤

(武漢地鐵集團(tuán)有限公司， 430071, 武漢//工程師)

近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)盾構(gòu)下穿地鐵車站、橋梁、加油站、地表樓房等建(構(gòu))筑物進(jìn)行過大量研究，提出了多種相關(guān)施工控制措施和方法，但尚未見盾構(gòu)隧道側(cè)穿污水泵房施工控制措施方面的報(bào)道。本文結(jié)合鄭州地鐵1號(hào)線二期工程3標(biāo)區(qū)間段盾構(gòu)隧道側(cè)穿鄭上路污水泵站施工實(shí)例，介紹了盾構(gòu)隧道近距離側(cè)穿污水泵站的施工難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)，提出了高壓旋噴樁加固措施和盾構(gòu)施工控制措施。

1 工程概況

1.1 線路概述

鄭州地鐵1號(hào)線二期工程3標(biāo)雪松路站—鐵爐站區(qū)間段的右線長1 448 m，左線長1 426 m，其盾構(gòu)隧道側(cè)穿鄭上路污水泵站(里程DK8+438.798—450.798)。線路在出車站88 m，即盾構(gòu)第58環(huán)進(jìn)入污水泵站區(qū)域，第78環(huán)出污水泵站區(qū)域，總計(jì)約30 m，其中距污水泵站最近的是第66環(huán)—71環(huán)，約3.24 m。盾構(gòu)隧道與污水泵站的位置示意圖如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)隧道與污水泵站的橫斷面關(guān)系圖

污水泵站是一座排水抽升設(shè)施，主要功能為解決鄭上路的污水出路，于2005年竣工。泵房內(nèi)有3臺(tái)固定式潛水排污泵、1臺(tái)移動(dòng)式潛水排污泵。泵站為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵站埋深5.0 m，凈空直徑9 m，墻厚0.5 m，地面結(jié)構(gòu)為長方形結(jié)構(gòu)，長10.21 m,寬6.25 m，房屋四角為獨(dú)立柱支撐，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，0.5 m×0.5 m，埋深0.5 m。

1.2 水文地質(zhì)情況

盾構(gòu)機(jī)側(cè)穿污水泵站時(shí)穿越的地層為黏質(zhì)粉土，土性較好。盾構(gòu)隧道最大埋深為18.77 m，其地下水類型為孔隙潛水?？辈熨Y料顯示,該地層近3—5年內(nèi)最高地下水位為40.0 m,水位變化幅度約2.0～3.5 m。

1.3 隧道參數(shù)

盾構(gòu)隧道襯砌管片環(huán)由6塊通用混凝土預(yù)制管片組成，包含1個(gè)封頂塊、2個(gè)鄰接塊、3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊，楔形量45 mm。管片為C50混凝土，內(nèi)徑5.4 m，外徑6.0 m，管片幅寬1.5 m，設(shè)計(jì)厚度0.3 m。左右盾構(gòu)隧道中心間距13.3 m，凈距7.3 m，中心最大埋深均為18.77 m。污水泵站距離隧道左線邊線為3.24 m。

2 盾構(gòu)側(cè)穿污水泵站風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

調(diào)查資料顯示，污水泵站與普通建筑物均為混凝土結(jié)構(gòu)，但污水泵站無地下基礎(chǔ)，容易受地層變化而變化(沉降、傾斜、裂縫等)。污水泵屬于本地區(qū)的污水樞紐中心，一旦污水泵暫停工作將造成整個(gè)地區(qū)排污不通暢，給正在施工的隧道和車站造成嚴(yán)重危險(xiǎn)。盾構(gòu)側(cè)穿污水泵站的風(fēng)險(xiǎn)主要包括以下兩個(gè)方面。

(1) 污水泵井傾斜。土體被盾構(gòu)機(jī)消減流失之后引起的土體變化致使泵井產(chǎn)生變形，同時(shí)在受力不均的情況下會(huì)使泵井的撓曲變形和內(nèi)力隨著開挖面的臨近而增加。在垂直隧道方向，當(dāng)盾尾臨近的時(shí)候，盾尾脫空的卸荷作用將會(huì)引起周圍土體產(chǎn)生較大的趨于盾構(gòu)方向的水平位移，從而帶動(dòng)泵井向隧道方向移動(dòng)，并隨著開挖面的遠(yuǎn)離漸漸變小直至最終穩(wěn)定。長桿狀的樁基礎(chǔ)在軸向受壓和橫向受剪的作用下?lián)隙葧?huì)增大，致使井基礎(chǔ)可能產(chǎn)生彎曲。當(dāng)撓度過大時(shí)表現(xiàn)在地面上就是泵井基礎(chǔ)傾斜。

(2) 基礎(chǔ)沉降。泵井的基礎(chǔ)沉降有兩個(gè)方面的原因： ① 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)及土倉壓力所施加的外應(yīng)力對(duì)泵井周身的土體有所干擾，導(dǎo)致井基礎(chǔ)可能產(chǎn)生沉降； ② 當(dāng)盾尾臨近的時(shí)候，盾尾脫空的卸荷作用將會(huì)引起周圍土體向盾構(gòu)隧道方向(遠(yuǎn)離泵井基礎(chǔ)方向)發(fā)生水平位移，導(dǎo)致井周圍土體對(duì)井的壓力減小，從而導(dǎo)致摩擦力減小。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范[7]判定，盾構(gòu)側(cè)穿污水泵站的風(fēng)險(xiǎn)為II級(jí)。

3 盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)值模擬

3.1 材料參數(shù)和計(jì)算模型

采用有限差分法軟件FLAC3D對(duì)盾構(gòu)側(cè)穿污水泵站進(jìn)行數(shù)值模擬?？紤]盾構(gòu)的影響區(qū)域，取模型尺寸如下： ① 長度沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向取10D(D為盾構(gòu)直徑)，即10×6 m=60.0 m； ② 寬度從兩盾構(gòu)隧道中心線向兩側(cè)取至盾構(gòu)外6D，即7.3 m+6×6 m=43.3 m； ③ 高度從地表向下取至盾構(gòu)隧道底以下3D，即11.6 m+6 m+3×6 m=35.6 m。

盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)地層土體主要由雜填土、粉土、黏質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土組成，其主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 隧道區(qū)間土層主要物理力學(xué)參數(shù)

計(jì)算模型：泵房、盾構(gòu)管片和高壓旋噴樁均按照線彈性體考慮，土體按照彈塑性體考慮，采用莫爾庫侖塑性模型。

泵房由混凝土現(xiàn)澆而成，長、寬、高分別為10 m、10 m、5 m，厚度為0.5 m，材料按C30混凝土考慮；盾構(gòu)管片材質(zhì)按C50混凝土考慮。泵房、盾構(gòu)管片和高壓旋噴樁的主要物理力學(xué)參數(shù)見表2。

表2 泵房和盾構(gòu)管片材料主要物理力學(xué)參數(shù)

3.2 盾構(gòu)下穿引起的沉降分析

對(duì)泵房的數(shù)值模擬作如下簡化處理：不考慮上部結(jié)構(gòu)和污水管，而是將其等效為附加荷載施加于泵房結(jié)構(gòu)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，荷載值取80 kPa。

計(jì)算模型的約束如下：底邊界采用固定約束(即不產(chǎn)生任何位移)，四周邊界采用法向約束(不產(chǎn)生法向位移)，上邊界和盾構(gòu)內(nèi)邊界均為自由(位移不受約束)，在豎向施加重力加速度。

取4個(gè)工況：工況1——不進(jìn)行高壓旋噴樁加固，左線通過；工況2——不進(jìn)行高壓旋噴樁加固，雙線通過；工況3——進(jìn)行高壓旋噴樁加固，左線通過；工況4——進(jìn)行高壓旋噴樁加固，雙線通過。

通過數(shù)值模擬，得到盾構(gòu)開挖前、后的沉降差，即盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地面最大沉降。4個(gè)工況同一斷面(泵房中間位置5.0 m處)的地表沉降曲線(沿橫向，即垂直于盾構(gòu)掘進(jìn)方向)如圖2所示。

a) 工況1

b) 工況2

c) 工況3

d) 工況4圖2 盾構(gòu)施工引起的地表沉降曲線

由圖3可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 未采取加固措施時(shí)，工況1的地表沉降槽曲線呈左右對(duì)稱的V形，最大地表沉降值為-9.41 mm；工況2的地表沉降槽曲線則呈左右對(duì)稱的W形，最大值為-11.07 mm，略大于前者，說明雙線盾構(gòu)施工存在著相互影響。

(2) 采用高壓旋噴樁加固后，工況3的地表沉降槽曲線基本呈左右對(duì)稱的V形，形狀不如工況1有規(guī)律，高壓旋噴樁后面的沉降值明顯減小，最大地表沉降值為-8.91 mm，略小于工況1；工況4的地表沉降槽曲線基本呈左右對(duì)稱的W形，形狀也不如工況3規(guī)則，最大地表沉降值為-10.66 mm，也略小于工況2。

(3) 隧道兩側(cè)4D之外區(qū)域的地表沉降為零，地表最大沉降發(fā)生在兩個(gè)盾構(gòu)隧道的正上方區(qū)域，也就是說，地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工的影響區(qū)域主要集中在每個(gè)盾構(gòu)隧道中心線左右兩側(cè)的4D范圍之內(nèi)。

通過計(jì)算得到的4個(gè)不同工況下地表與泵房的最大沉降數(shù)值如表3所示。

表3 地表與泵房最大沉降數(shù)值(數(shù)值模擬)

由表3可以看出，未采取加固措施時(shí)，泵房為I級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，泵房的最大最大傾斜率為0.79 ‰。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[8]，最終確定泵房的最大傾斜率控制值為1.0%，地面累計(jì)沉降控制值為-15.0 mm，沉降速率報(bào)警值為-2.0 mm/d，最大累計(jì)沉降控制值為-12.0 mm。表3給出的計(jì)算結(jié)果中，未采取加固措施時(shí)泵房的最大沉降為-9.06 mm，接近報(bào)警值12.0 mm；而采取加固措施后，最大沉降減小至-3.31 mm，降低了62.4%，加固效果非常理想，滿足了相關(guān)規(guī)范[8]的要求。

4 盾構(gòu)施工過程控制措施

為確保盾構(gòu)能夠安全側(cè)穿污水泵站，在掘進(jìn)之前對(duì)污水泵站及污水管采取保護(hù)措施，嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)測手段，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析動(dòng)態(tài)調(diào)整給定的施工技術(shù)措施。

4.1 污水泵站預(yù)加固措施

現(xiàn)場勘察和相關(guān)調(diào)查資料顯示，污水泵站基礎(chǔ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，污水泵站基礎(chǔ)尺寸為10 m×10 m，盾構(gòu)隧道從污水泵站南側(cè)側(cè)面穿過。控制措施為對(duì)污水泵站區(qū)域和隧道正上方污水管進(jìn)行加固，具體加固形式如圖3所示。

圖3 污水泵站加固示意圖

加固方式選擇旋噴樁加固，水平加固范圍為沿隧道平行方向長30 m、寬1.5 m，豎向加固范圍為從隧道底下3 m至頂，高壓旋噴樁與盾構(gòu)外邊線的距離為0.8 m。污水管加固為寬度從左側(cè)3 m到右線右側(cè)3 m范圍，斜向打孔，角度控制在45°～60°，加固長度為為21 m，加固深度約為3.7 m。加固后的土體應(yīng)有良好的均勻性、止水性、自立性及穩(wěn)定性。其滲透系數(shù)k≤1.0×10-7cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥1.0 MPa。

根據(jù)前期掘進(jìn)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，旋噴時(shí)的技術(shù)參數(shù)設(shè)為：水壓力26～30 MPa，流量70～80 L/min；壓縮空氣壓力0.6～0.8 MPa，流量1～3 m3/min；水泥漿壓力1.5～2 MPa，流量90 L/min，水灰比1:1；旋噴管提升速度8～12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8～12 r/min；水嘴直徑16 mm，噴嘴夾角180°；水泥用量70.65 kg/m。

4.2 盾構(gòu)掘進(jìn)控制措施

4.2.1 掘進(jìn)線距控制

由于左右線盾構(gòu)隧道同時(shí)掘進(jìn)且距離間距太小時(shí)對(duì)污水泵站的影響較大，因此，施工過程中要嚴(yán)格制定控制措施，確保左右線距離在控制范圍內(nèi)。其目標(biāo)是保證先施工引起的隧道地表沉降穩(wěn)定后再施工的另外一條線，間隔時(shí)間不少于1個(gè)月。這樣可以充分保證地面的穩(wěn)定和泵站的沉降、位移及傾斜可控。

4.2.2 渣土改良措施

完整的渣土改良方案有利于隧道的快速和勻速施工，不留下安全隱患。泡沫劑的使用是常見的改良方法，但泡沫劑的使用成本是關(guān)鍵。泡沫劑可以依據(jù)刀盤扭矩和出渣情況來隨時(shí)調(diào)整參數(shù)和配比,并通過盾構(gòu)機(jī)上的泡沫系統(tǒng)注入。根據(jù)盾構(gòu)第24—35環(huán)使用泡沫劑的試用情況,確定泡沫劑的使用參數(shù)調(diào)整如下：原參數(shù)為泡沫原液3%、水97%，修正為泡沫原液2%、水98%。泡沫劑使用參數(shù)的調(diào)整可保證每環(huán)泡沫劑注入量為200～400 L/m3，確保渣土的改良效果，使得出土比較順暢，不僅控制了地表的沉降，同時(shí)也降低了對(duì)刀具和其他設(shè)備的損耗。

4.2.3 施工參數(shù)控制

盾構(gòu)機(jī)在黏質(zhì)粉土地層中掘進(jìn)，刀盤扭矩和螺旋機(jī)扭矩會(huì)偏大，切削的渣土表現(xiàn)出表面光滑核心不吸水現(xiàn)象，造成渣土在皮帶上打滑而壓住皮帶。為此，可加分散型泡沫劑改良渣土，并設(shè)刀盤扭矩為2 300～2 600 kN·m，推力為1 300～1 500 t，螺旋機(jī)扭矩為50～65 kN·m，掘進(jìn)速度為65～75 mm/min。

4.2.4 同步注漿

為了使同步注漿漿液不對(duì)管片造成損壞，施工之前需嚴(yán)格制定試驗(yàn)措施，保證漿液在理論情況下滿足要求。設(shè)漿液配合比=水∶水泥∶砂∶粉煤灰∶彭潤土=7.6∶1∶17.8∶8∶1.6；注漿體積量按照計(jì)算值的1.3～1.8倍，即Q=3.3～4.5 m3為合理值，壓力控制在0.25～0.3 MPa。

4.2.5 二次注漿

盾構(gòu)在通過風(fēng)險(xiǎn)源期間提前制定特殊管片，管片中間增設(shè)增設(shè)補(bǔ)注漿孔，同時(shí)劃定增設(shè)注漿孔的范圍，及時(shí)完成補(bǔ)充注漿。通過試驗(yàn)研究和理論分析確定，多次補(bǔ)充注漿從盾尾后第4環(huán)管片開始依次注漿，壓力依照比同步注漿壓力稍高出0.01～0.03 MPa進(jìn)行控制，同時(shí)補(bǔ)注漿管應(yīng)帶有止逆閥。試驗(yàn)漿液參數(shù)為：補(bǔ)充漿液體積比=水泥漿∶水玻璃=2∶1；質(zhì)量比=水∶水泥=1∶1。

4.3 盾構(gòu)姿態(tài)控制措施

4.3.1 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整

盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的變化直接影響到土體原始應(yīng)力的變化，因此掘進(jìn)姿態(tài)控制是盾構(gòu)施工技術(shù)的重點(diǎn)。實(shí)際上，掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)呈蛇形前進(jìn)，此時(shí)如果盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡上下波動(dòng)和左右波動(dòng)幅度過大，會(huì)加劇土層擾動(dòng)，造成地表土體變化，影響土體的原始應(yīng)力，引起地表沉降。因此，在掘進(jìn)過程中應(yīng)控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)，做到緩糾慢調(diào)，使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軸線擬合設(shè)計(jì)軸線，軸線偏差控制在±50 mm以內(nèi)。一旦出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)停機(jī)，待制定合理的糾偏方案，再按照方案逐步糾偏，并根據(jù)需要設(shè)置合適的掘進(jìn)速度。

4.3.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制

為了減少盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)波動(dòng)對(duì)地層的擾動(dòng)，在穿越污水泵站過程中應(yīng)做到： ① 提前了解設(shè)計(jì)曲線(如轉(zhuǎn)彎半徑、設(shè)計(jì)坡度)，做到心中有數(shù)，有的放矢； ② 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)之前檢查測量系統(tǒng)是否工作正常，如有異常及時(shí)通知測量人員完成校準(zhǔn)； ③ 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)盡可能使盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)線和設(shè)計(jì)軸線接近。通常做法是通過計(jì)算機(jī)將盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際位置和姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行比較，找出偏差數(shù)值后進(jìn)行修正，使盾構(gòu)機(jī)位置和姿態(tài)盡可能保持穩(wěn)定。盾構(gòu)姿態(tài)控制值為：垂直-20～0 mm、水平0～20 mm。如果超出控制范圍立即匯報(bào)并停止掘進(jìn)，得到新的掘進(jìn)指令后再進(jìn)行掘進(jìn)。

4.3.3 地面沉降監(jiān)測

建筑物沉降、地表沉降及水平位移為主要監(jiān)測項(xiàng)目。通過24 h巡視查看地面是否存在下陷，泵身是否產(chǎn)生裂縫。掘進(jìn)期間，24 h觀測水位，如泵站內(nèi)積水應(yīng)及時(shí)抽排，確保泵站內(nèi)無水。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

5.1 旋噴時(shí)數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示泵房在旋噴加固過程中無變形，說明旋噴加固措施安全合理。

5.2 盾構(gòu)穿越數(shù)據(jù)分析

在地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工之前，對(duì)污水泵房及盾構(gòu)對(duì)應(yīng)地表布設(shè)沉降監(jiān)測點(diǎn)，部分測點(diǎn)如圖4所示。

盾構(gòu)左線在2005年3月28日—4月12日側(cè)穿泵房，右線在4月22日—5月2日側(cè)穿泵房。左線盾構(gòu)施工時(shí)，控制掘進(jìn)速度，對(duì)地表和泵房進(jìn)行沉降監(jiān)測分析，獲得經(jīng)驗(yàn)參數(shù)后，右線盾構(gòu)掘進(jìn)速度適當(dāng)加快。盾構(gòu)掘進(jìn)期間泵房沉降曲線如圖5所示。

3月29日，盾構(gòu)刀盤距建筑物10 m時(shí)，建筑物沉降呈上抬趨勢(shì)，最大累計(jì)值為0.82 mm。4月1日，刀盤下穿建筑物時(shí)段，泵房沉降呈明顯下沉趨勢(shì)，日變量最大值為-1.03 mm(測點(diǎn)JCJ-1)。4月2日，盾構(gòu)拼裝至第68環(huán)，刀盤位于第72環(huán)，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)已完全拖出污水泵房，污水泵房的沉降日變化量有所增大，最大日變量為-0.69 mm。4月9日，污水泵房的沉降測點(diǎn)數(shù)值呈持續(xù)增長趨勢(shì)，日變化量為0.10 mm。4月10日—4月12日，污水泵房沉降變化速率在緩慢減小。4月12日后，數(shù)據(jù)顯示泵房沉降趨于穩(wěn)定，最大沉降值為-2.81 mm。

圖4 污水泵房及地表沉降監(jiān)測點(diǎn)布置圖

圖5 污水泵房沉降曲線

4月22日，右線盾構(gòu)側(cè)穿污水泵房期間，污水泵房的沉降在逐漸增大。5月7日，污水泵房的沉降變化逐漸趨于穩(wěn)定，但測點(diǎn)JCJ-1的沉降變化值依然是最大，為-3.77 mm。根據(jù)施工工序安排，右線盾構(gòu)施工時(shí)，由于其他因素，造成污水泵房的沉降變化值為-0.96 mm。

盾構(gòu)隧道雙線依次側(cè)穿污水泵房時(shí)(對(duì)應(yīng)于數(shù)值模擬的工況4)的沉降監(jiān)測主要依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)。盾構(gòu)隧道由于存在對(duì)稱性，地面布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)也相應(yīng)存在對(duì)稱性，因此，本次研究分析主要選取斷面測點(diǎn)為DB75-1—DB75-6，共6個(gè)測點(diǎn)。對(duì)地表沉降值進(jìn)行匯總，并繪制雙線側(cè)穿后地表沉降曲線圖，如圖6所示。

圖6 雙線側(cè)穿后地表沉降曲線

實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析顯示，雙線側(cè)穿后地表的沉降曲線與污水泵房的沉降曲線相似，其累計(jì)沉降曲線如圖6所示。通過圖6可以看出，沉降量最大累計(jì)值為-8.65 mm，但累計(jì)沉降量隨隧道軸線垂直距離的增大而減小。圖6中沉降監(jiān)測點(diǎn)依次為DBZ75-1、DBZ75-2、DBZ75-3、DBZ75-4，與隧道軸線距離由近到遠(yuǎn)，沉降值累計(jì)最大依次為-1.89 mm、-3.19 mm、-6.38 mm、-9.51 mm。通過圖7可以看出，越靠近隧道中心線，沉降量變化越大，與地表沉降槽曲線的數(shù)值模擬曲線相一致。盾構(gòu)隧道左線在4月2日—4月8日穿越污水泵房時(shí)，地表沉降變化最大沉降量為-6.90 mm；盾構(gòu)隧道右線在4月25日—5月1日穿越污水泵房時(shí)，最大地表沉降量為-9.51 mm，同時(shí)地表產(chǎn)生瞬間(增加)沉降值(-2.86 mm)，說明盾構(gòu)隧道左右線同時(shí)施工或者依次施工時(shí)相互之間存在影響。

由圖5和圖6可知，實(shí)測左線穿越泵房時(shí)的泵房和地表沉降曲線大致可劃分為以下4個(gè)階段：

(1) 第1階段是在盾構(gòu)到達(dá)該斷面之前。此時(shí)若盾構(gòu)控制土壓不足或過大(期間總推力一直保持在1 100～1 400 t)，則該斷面正前方因土體塑性變形引起建筑物和地表的隆起或沉降，最大變化量在1～-2 mm之間。

(2) 第2階段是盾構(gòu)機(jī)在通過該區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)。由于區(qū)間線路軸線的糾偏、刀盤對(duì)土體的超欠挖、盾構(gòu)設(shè)備與土體的摩檫等原因，引起建筑物和地表沉降，最大變化量在-2～-3 mm之間。

(3) 第3階段是盾構(gòu)機(jī)通過該斷面后。由于土體產(chǎn)生彈塑性變形，襯砌后面的空隙不能及時(shí)充填，造成地層應(yīng)力釋放，進(jìn)而引起建筑物和地表沉降。該階段是地表沉降變形最大階段，最大日變量在-3～-4 mm之間。因此，盾體脫出管片之后，應(yīng)根據(jù)變化量及時(shí)進(jìn)行二次注漿，阻止周圍土體再次下沉。

(4) 第4階段是盾構(gòu)機(jī)通過該斷面后發(fā)生的后續(xù)沉降。后續(xù)沉降在砂性土或密實(shí)硬黏性土中基本不會(huì)發(fā)生，而在軟弱黏性土地層中最為明顯。本文實(shí)例場地地質(zhì)條件屬于前者，故地表后續(xù)沉降量微小。

圖5和6中實(shí)測泵房和地表最大沉降分別為-3.77 mm和-9.51 mm，與數(shù)值模擬結(jié)果-3.43 mm和-9.06 mm基本接近。通過對(duì)比分析，兩者數(shù)據(jù)相差不大，表明數(shù)值模擬是合理的，所制定的盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源控制措施是可行的。

6 結(jié)論

(1) 污水泵房為混凝土結(jié)構(gòu)，屬II級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，與左線隧道的豎向凈距為5.16 m，水平凈距為3.24 m。為保證盾構(gòu)施工的安全，采取了在泵房與盾構(gòu)隧道之間設(shè)置高壓旋噴樁的加固措施。

(2) 采用FLAC 3D軟件建立三維模型，計(jì)算設(shè)置和不設(shè)置高壓旋噴樁時(shí)盾構(gòu)和地表的最大沉降。計(jì)算結(jié)果表明，采取高壓旋噴樁加固措施后，泵房最大沉降-3.43 mm，減少了62.4%，有效地控制了泵房沉降和變形。

(3) 盾構(gòu)隧道掘進(jìn)完成后，通過對(duì)泵房和地表的監(jiān)測顯示，污水泵房周邊地表的最大沉降量為-9.51 mm，污水泵房的最大沉降量為-3.77 mm，均未達(dá)到預(yù)警值上限，說明對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行的高壓旋噴樁預(yù)加固措施有效。