粉細(xì)砂層復(fù)合盾構(gòu)二次穿越老舊建筑物施工措施分析

潘璐 陳沖 萬超

摘 要 針對淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層特點，結(jié)合福州二號線水部站-紫陽站雙線區(qū)間盾構(gòu)分別近距側(cè)穿和下穿橡膠廠宿舍危樓工程實例，分析了在高靈敏土層中下穿老舊建筑物的掘進(jìn)參數(shù)控制及相關(guān)措施。通過合理設(shè)置掘進(jìn)參數(shù)，并輔助渣土改良、二次注漿、克泥效措施，加強(qiáng)監(jiān)控量測和信息反饋頻率，有效控制了二次穿越造成的房屋基礎(chǔ)疊加擾動影響，實現(xiàn)老舊建筑物的二次成功穿越。

關(guān)鍵詞 粉細(xì)砂層;掘進(jìn)參數(shù);沉降控制;施工措施

前言

隨著地鐵施工的快速發(fā)展，城市中建（構(gòu)）筑物、管線繁多，在區(qū)間線路設(shè)計時往往會避開不了這些風(fēng)險源。尤其是穿越粉細(xì)砂層時，地層滲透系數(shù)較大，難以控制開挖面的穩(wěn)定以及盾體和盾尾后管片與土體之間的建筑空隙的填充。因此，根據(jù)本工程案例總結(jié)的掘進(jìn)參數(shù)和有效的控制措施，對以后類似施工具有指導(dǎo)意義。

1工程概況

福州二號線水部站-紫陽站盾構(gòu)區(qū)間右線長1139.708m、左線長1145.05m，采用開挖直徑6.48米海瑞克復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工。

右線在195～240環(huán)（總計55.2m）范圍內(nèi)側(cè)穿樓房，左線在195～240環(huán)（總計55.2m）范圍內(nèi)正下穿樓房。隧頂覆土深度14.6～15.5m，平面曲線為緩和曲線。盾構(gòu)隧道主要穿越地層為<2-4-5>淤泥質(zhì)粉細(xì)砂。地層含水量大、滲透性強(qiáng)、自穩(wěn)性差。

所穿越該樓房為五層磚混結(jié)構(gòu)，約建于1978年，地下基礎(chǔ)為磚砌條形基礎(chǔ)，埋深1.5米，基礎(chǔ)底部土質(zhì)為人工填土。該房屋墻體空鼓脫落較多，墻體承載力削弱，房屋整體向北傾斜。

2穿越建筑物總體籌劃

盾構(gòu)機(jī)開挖過程中，粉細(xì)砂的流失和軟土的側(cè)向擠出，若得不到及時填充，則極容易造成地表沉降，導(dǎo)致建筑物開裂甚至倒塌。為確保順利下穿，分四個階段進(jìn)行施工：第一階段：區(qū)間右線試驗段掘進(jìn);第二階段：區(qū)間右線側(cè)穿建筑物掘進(jìn);第三階段：區(qū)間左線試驗段掘進(jìn);第四階段：區(qū)間左線下穿建筑物掘進(jìn)。

3盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制

3.1 掘進(jìn)速度

盾構(gòu)機(jī)在穿越過程中，需勻速通過，嚴(yán)禁出現(xiàn)非正常停機(jī)。掘進(jìn)速度控制在35～40mm/min。

3.2 趨勢控制

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)趨勢越大，會使開挖面積越大，從而導(dǎo)致地表沉降。趨勢宜控制在：-4<水平趨勢<4，-4<垂直趨勢<4。

3.3 土倉壓力

根據(jù)試驗段的數(shù)據(jù)分析總結(jié)，并估算建筑物整體重量，設(shè)定切實可行的土倉壓力，土倉壓力值控制為：①181～190環(huán)：土倉建壓1.8～2.0bar②191～250環(huán)：土倉建壓2.1～2.3bar③251環(huán)之后：土倉建壓1.9～2.1bar

三個階段土倉壓力保持均一、穩(wěn)定，根據(jù)地層變化，及時調(diào)整。正常停機(jī)，土倉建壓至2.4bar。

3.4 刀盤轉(zhuǎn)速

刀盤轉(zhuǎn)動越快，對前方土體擾動越大，所以刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.0～1.2rpm。

3.5 出渣量

嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖，每環(huán)出渣量嚴(yán)格控制在37～39m3。

4房屋沉降控制措施

4.1 同步注漿

同步注漿每方配合比設(shè)定為水泥：粉煤灰：膨潤土：砂：水=92：486：65：899：398。稠度應(yīng)該滿足122±5mm。同步注漿方量為7m3，注漿壓力2～3bar，結(jié)合推進(jìn)速度，壓力和流量雙控。

4.2 二次注漿

按照6小時沉降量達(dá)到1mm、日沉降量達(dá)到3mm標(biāo)準(zhǔn)，則立刻進(jìn)行二次注漿。在拱頂90°范圍（14、15、1、2點位）開孔注漿，漿液采用單液漿，水灰比0.8～1：1，每兩環(huán)進(jìn)行一次注漿，多點少量，注漿壓力不超過0.3MPa，注漿量為每孔注入1m3。如果沉降量趨勢未減小，則進(jìn)行注雙液漿，水泥漿：水玻璃=1：1。之后均在管片脫出盾尾后4環(huán)進(jìn)行二次注雙液漿，每環(huán)均要注，注漿位置為頂部15點位或1點位，注漿量為1m3。

4.3 注入克泥效

通過中盾徑向孔注入克泥效，在刀盤泵啟動后，開始注入，保證注漿壓力在0.4～0.6MPa，按照0.6m3水、300kg克泥效拌漿。

4.4 監(jiān)測措施

（1）監(jiān)測項目。①周邊地表監(jiān)測點及建（構(gòu)）筑物監(jiān)測點的沉降值;②建筑物監(jiān)測點沉降量最大值與最小值的差值;③同一橫斷面建筑物監(jiān)測點的差值。

（2）監(jiān)測頻率。①地表監(jiān)測。a.地表日沉降變化速率不超過3mm或累計差異沉降量不超過10mm時，每6小時一次;b.日沉降變化速率達(dá)到3mm或累計差異沉降量達(dá)到10mm時，每4小時一次;c.日沉降變化速率達(dá)到8mm或累計差異沉降量達(dá)到20mm時，每3小時一次。②房屋監(jiān)測。房屋監(jiān)測采用靜力水準(zhǔn)儀實施24小時不間斷自動監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)每5秒更新一次，可在移動終端查看數(shù)據(jù)。

5各階段數(shù)據(jù)情況

5.1 右線試驗段掘進(jìn)

右線1～100環(huán)試驗段中，前30環(huán)沉降量最大達(dá)到35.44mm，30～100環(huán)累計沉降量最小為6.67mm，最大為18.33mm。盾構(gòu)機(jī)脫出加固體，掘進(jìn)參數(shù)需及時調(diào)整，調(diào)整后參數(shù)如下：

5.2 右線側(cè)穿建筑物掘進(jìn)

該段掘進(jìn)過程中，加入克泥效輔助措施，根據(jù)地層埋深及地表沉降量將掘進(jìn)參數(shù)重新做了優(yōu)化，參數(shù)如下：

最終監(jiān)測出地表累計沉降量最小值為6.87mm，最大值為9.32mm。建筑物所有監(jiān)測點累計沉降量均在2mm內(nèi)，沉降量在合格范圍內(nèi)。

5.3 左線試驗段掘進(jìn)

始發(fā)掘進(jìn)前拆除刀盤開挖半徑最大的兩把邊緣滾刀，使刀盤開挖半徑減小2cm左右，減小開挖輪廓與盾殼間隙。

結(jié)合中盾徑向孔注入克泥效，試驗段從140環(huán)至170環(huán)，掘進(jìn)參數(shù)如下：

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示左線140環(huán)～170環(huán)累計沉降量最大值為27.83，mm，最小值為2.94mm。

原因分析：①前150環(huán)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備故障率較高，間斷性停機(jī)時間較長;②且右線在左線之前始發(fā)，已對土體累加擾動。

5.4 左線下穿建筑物掘進(jìn)

正下穿施工中，掘進(jìn)參數(shù)基本與試驗段一致，建筑物沉降累計變化量最小值為-0.12mm，最大值為-6.82mm。所有監(jiān)測點累計沉降量均在8mm內(nèi)，房屋無變形。

6結(jié)束語

經(jīng)過四個階段的施工分析，對精密控制沉降主要有以下幾點總結(jié)：①減小開挖半徑，減小開挖輪廓與盾殼間隙;②根據(jù)地層土質(zhì)、埋深變化以及地表、建筑物實時沉降數(shù)據(jù)及時分析調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù);③通過中盾徑向孔向盾殼外注入克泥效可以填充土體與盾殼之間的建筑空隙;④嚴(yán)格把控現(xiàn)場同步注漿配比與方量，現(xiàn)場每環(huán)取樣測稠度;⑤確保管片止水條粘貼及拼裝質(zhì)量合格，防止管片滲漏水產(chǎn)生;⑥在盾尾后7環(huán)每兩環(huán)在管片4點位、12點位及16點位進(jìn)行管片壁后注漿;⑦管片脫出盾尾15環(huán)則進(jìn)行二次注雙液漿加快漿液凝固及穩(wěn)定;⑧建立地面視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將盾構(gòu)機(jī)PDV參數(shù)顯示與VMT測量導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)至地面監(jiān)控室顯示屏上，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)地下地上雙監(jiān)控;⑨采用靜力水準(zhǔn)儀，在建筑物上布設(shè)監(jiān)測點，數(shù)據(jù)直接反饋至移動終端。監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整至每5秒更新一次。⑩加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備維修保養(yǎng)，減小設(shè)備故障率。