軟土地區(qū)盾構(gòu)長(zhǎng)距離下穿群房施工技術(shù)

杜玉奇

（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300000）

1 工程概況

天津地鐵4號(hào)線某區(qū)間段長(zhǎng)度為1 342 m，為左右線平行布置區(qū)間。該區(qū)間段由A站始發(fā)、B站接收，區(qū)間曲線半徑為2 000 m。左右線相鄰距離11.4～14.5 m，由A至B線路縱斷面整體呈上坡趨勢(shì)。線路出A站后，首先以短距離2‰的下坡，左右線先后以3.968‰、8‰的坡度上坡，而后以短距離2‰的下坡到達(dá)區(qū)間線路設(shè)計(jì)終點(diǎn)B站。區(qū)間結(jié)構(gòu)頂上覆土厚度約為11～17 m。

區(qū)間盾構(gòu)沿規(guī)劃均富路，經(jīng)宜白路、宜趙路、長(zhǎng)安道，沿線長(zhǎng)距離穿越宜興埠鎮(zhèn)大量老舊平房 （1倍盾構(gòu)直徑影響范圍內(nèi)124棟），區(qū)間所穿越的平房均為磚砌結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)，修建年代較早 （20世紀(jì)90年代），區(qū)間盾構(gòu)平面示意圖見圖1。

圖1 天津地鐵某區(qū)間盾構(gòu)平面示意圖

2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)

天津地區(qū)地下為軟弱土層，本區(qū)間垂直方向1.67～-39.9 m主要分布土層見表1。其中盾構(gòu)區(qū)間土質(zhì)主要為：⑥4粉質(zhì)黏土、⑦粉質(zhì)黏土、⑦1黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑧11黏土、⑧24粉質(zhì)砂土、⑨11黏土、⑨1粉質(zhì)黏土，其地質(zhì)剖面圖如圖2所示。地層巖性特征見表1。

圖2 天津地鐵某區(qū)間段地質(zhì)剖面圖

續(xù)表1

3 重難點(diǎn)分析

（1） 軟土地層穩(wěn)定性差：本項(xiàng)目區(qū)間段大部分位于飽和粉質(zhì)土地層中，地下水水量富足，地質(zhì)土層自穩(wěn)能力較差，觸變性及流變性較高，極易引起盾構(gòu)頂部建筑發(fā)生變形、沉降，為本地鐵盾構(gòu)區(qū)間的主要控制難點(diǎn)。

（2） 區(qū)間段內(nèi)存在特殊地層：區(qū)間段貫穿路線局部路段存在夾雜液化地層，盾構(gòu)施工需特別注重土倉(cāng)壓力控制及盾構(gòu)密封性控制，避免液化地層流動(dòng)引起地面陷穴及突然沉降[1]。

（3） 盾構(gòu)頂部地面建筑物老舊、密集：區(qū)間上方地面為大量密集老舊平房，年代較久且局部房屋破損嚴(yán)重，房屋自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，對(duì)地面沉降敏感，極易發(fā)生開裂破壞。

（4） 盾構(gòu)區(qū)間下穿距離較長(zhǎng)，施工影響范圍大：區(qū)間段距離全長(zhǎng)1 342 m，全線上方均為老舊建筑物，影響范圍大，施工全線過(guò)程變形控制難度大。

4 軟土盾構(gòu)施工技術(shù)措施

4.1 土倉(cāng)壓力控制

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試推并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，現(xiàn)場(chǎng)土倉(cāng)壓力計(jì)算如下式所示：

式中：

P—土倉(cāng)壓力上限值（kPa）；P1—地下水壓力（kPa）；P2—靜止土壓力（kPa）；

P3—被動(dòng)土壓力，一般取 20 kPa；γw—水的容重 （kN/m3）；

h—地下水位以下的隧道頂埋深（m）；

K0—靜止土壓力系數(shù)，對(duì)于粉質(zhì)黏土，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告取值0.32～0.64；

γ—土的容重（kN/m3）；

H—隧道頂埋深（m）。

軟土區(qū)盾構(gòu)下穿平房建筑時(shí)，施工土倉(cāng)壓力施工控制在1.2～2.0 bar，根據(jù)地面監(jiān)測(cè)情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整盾構(gòu)相關(guān)掘進(jìn)參數(shù)。

4.2 盾構(gòu)長(zhǎng)距離穿越平房建筑物控制措施

（1） 全線盾構(gòu)機(jī)作業(yè)前，項(xiàng)目施工單位應(yīng)調(diào)查平房建筑的狀況，必要時(shí)進(jìn)行保全性房屋鑒定，便于后期對(duì)比分析；

（2） 嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)應(yīng)保持勻速、連續(xù)行駛，驅(qū)動(dòng)速度控制在35～40 mm/min；土倉(cāng)壓力值不超過(guò)0.2 bar；盾構(gòu)機(jī)穿越頂部建筑物施時(shí)，土倉(cāng)壓力值增加0.1 bar；穿越管道的壓力應(yīng)減小0.1 bar，刀盤扭矩為2 200 N·m。

（3） 為保證盾構(gòu)穿越液化地層的密封性能良好，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)的盾構(gòu)尾油。盾尾噴油量≥50 kg/圈，盾尾密封壓力≥5.0 bar，以防盾尾泄漏[2]。

（4） 為保證盾構(gòu)機(jī)行駛穩(wěn)定姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)“認(rèn)真整改，少整改”，減少因姿態(tài)調(diào)整引起的地質(zhì)土層擾動(dòng)，盾構(gòu)機(jī)在糾偏時(shí)偏，糾偏幅度應(yīng)控制在4 mm/環(huán)。

（5） 同步灌漿稠度的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，同步灌漿的水泥含量應(yīng)≥120 kg/m3，稠度應(yīng)≤11，灌漿初凝時(shí)間≤6 h，灌漿壓力應(yīng)控制在2.6～3.4 bar。

（6） 將鈉基膨潤(rùn)土或高分子聚合物材料注入筒倉(cāng)及掌心面，提高開挖面工作性和穩(wěn)定性。

（7） 根據(jù)地表沉降值及盾構(gòu)環(huán)滲漏情況，在盾尾后5-8圈及時(shí)跟進(jìn)二次灌漿，灌漿方式采用雙槳灌注，灌漿壓力范圍為3～5 bar。

（8） 根據(jù)監(jiān)測(cè)資料，及時(shí)增加監(jiān)測(cè)頻率，調(diào)整土倉(cāng)壓力、灌漿壓力、灌漿量等開挖參數(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采取保護(hù)措施：在監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置明顯標(biāo)志；定期對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢查。協(xié)調(diào)參與方的保護(hù)；及時(shí)重置和讀取監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保監(jiān)測(cè)正常。

5 安全保障措施

5.1 人員保障

（1） 項(xiàng)目配備有經(jīng)驗(yàn)的管理人員和勞務(wù)協(xié)作隊(duì)伍；

（2） 盾構(gòu)機(jī)司機(jī)、門吊司機(jī)、電瓶車司機(jī)、管片拼裝手、同步注漿等關(guān)鍵崗位必須進(jìn)行崗前培訓(xùn)、考核，取得上崗證書。此外還制定高風(fēng)險(xiǎn)崗位提示卡，讓一線作業(yè)人員掌握各自崗位業(yè)務(wù)知識(shí)。

5.2 設(shè)備保障

（1） 本區(qū)間盾構(gòu)機(jī)采用中鐵裝備CTE6400型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，性能評(píng)估合格后方可使用；

（2） 配備2個(gè)班組機(jī)修人員對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行檢修、保養(yǎng)工作，保持盾構(gòu)均速、快速施工，避免非正常停機(jī)；

（3） 列車編組為采用1輛電機(jī)車 + 4輛渣車 （16 m3） +1輛砂漿車 （8 m3） + 2輛管片，每個(gè)盾構(gòu)機(jī)配備2個(gè)列車編組，保證盾構(gòu)機(jī)能夠勻速、快速施工；

（4） 盾構(gòu)機(jī)第6節(jié)臺(tái)車上配備雙液注漿加固機(jī)械，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

5.3 管理措施

（1） 制定盾構(gòu)隧道專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，有針對(duì)性地進(jìn)行演練，提高作業(yè)人員的整體應(yīng)急能力和響應(yīng)能力；

（2） 盾構(gòu)機(jī)配備項(xiàng)目部技術(shù)人員，實(shí)時(shí)控制推進(jìn)速度、土壓力、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、分段姿態(tài)、同步灌漿量等關(guān)鍵參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)異常，可以在第一時(shí)間糾正；

（3） 試驗(yàn)段取斷面起點(diǎn)200 m，根據(jù)施工監(jiān)測(cè)確定盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)；

（4） 為加強(qiáng)盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為首的應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組，實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)班子制度，建立嚴(yán)格的管理制度，強(qiáng)調(diào)職責(zé)分工；

（5） 項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)預(yù)警、響應(yīng)和危險(xiǎn)。明確各成員在應(yīng)急救援項(xiàng)目中的作用和任務(wù)，熟悉各自崗位的應(yīng)急要點(diǎn)。發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí)，應(yīng)立即召開預(yù)警與響應(yīng)會(huì)議，研究處置方案，及時(shí)采取處置措施。處置后，被處置人確認(rèn)處置效果，并按照相關(guān)管理規(guī)定及時(shí)履行消防控制程序。

6 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了軟土地區(qū)盾構(gòu)長(zhǎng)距離下穿平房建筑物施工技術(shù)，施工過(guò)程關(guān)鍵控制點(diǎn)如下：①為確保地表平房建筑的穩(wěn)定，軟土區(qū)土倉(cāng)壓力應(yīng)維持1.2～2.0 bar，并根據(jù)地面監(jiān)測(cè)情況，及時(shí)修正掘進(jìn)參數(shù)；②推進(jìn)速度控制在30～40 mm/min（ 保持勻速、快速）；③土倉(cāng)壓力變化值范圍不超過(guò)0.2 bar，穿越多層建筑物在理論的基礎(chǔ)上提高0.1 bar左右壓力，穿越有壓管線在理論的基礎(chǔ)上減小0.1 bar左右壓力。