盾構(gòu)區(qū)間下穿老舊住宅樓的對應(yīng)措施及沉降分析

張全秀劉成偉

（1.石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司，河北石家莊050000;2.中鐵第六勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津300300）

隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)在城市布局中越來越密，盾構(gòu)下穿既有住宅小區(qū)的情況也越來越多。鑒于很多住宅小區(qū)比較老舊，抵抗變形的能力較弱，因此，通過采取必要的措施減少盾構(gòu)對建筑物的影響顯得尤為重要。

1 工程概況

石家莊市城市軌道交通2號線一期工程東三教站-東崗頭站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間下穿平安小區(qū)、紅樓商場及裝潢廠宿舍共10棟50年代至80年代的住宅小區(qū)及商場，下穿長度約245m。大部分建筑物為條形基礎(chǔ)，無圈梁、結(jié)構(gòu)柱等抗變形結(jié)構(gòu)，經(jīng)過專業(yè)鑒定機(jī)構(gòu)鑒定，多數(shù)建筑物為Du級（危險級），下穿安全風(fēng)險最大。

本區(qū)間縱斷面呈“V”形坡，隧道頂距建筑物基礎(chǔ)凈約15.5～16.5m，拱部地層為粉細(xì)砂，地下水位位于盾構(gòu)管片以下。

圖1 區(qū)間平面圖

2 盾構(gòu)采取的針對性措施

為了減少東三教站-東崗頭站區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)對下穿的平安小區(qū)、紅樓商場及裝潢廠宿舍的影響，最大限度地降低施工風(fēng)險，保證建筑物的安全，本區(qū)間在洞內(nèi)和洞外除常規(guī)措施外還采取了一些針對性的措施。

2.1 對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)埋注漿管

對盾構(gòu)掘進(jìn)過程中可能導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)較大變形的情況，作為應(yīng)急預(yù)案，在建筑物基礎(chǔ)下方預(yù)埋48×4mm袖閥管。對建筑物沉降、傾斜及裂縫進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果確定是否對建筑物地基進(jìn)行注漿，若測得變形速率超過規(guī)定值，則對建筑物周邊1m及基礎(chǔ)下5m范圍進(jìn)行注漿加固，袖閥管水平間距為1m，漿液采用水泥漿，注漿壓力為0.4～0.8MPa。

下穿前一個月，對建筑物進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查并拍照，對裂縫等外觀做好記錄；下穿過程中，對建筑物進(jìn)行不間斷巡視。

2.2 設(shè)置試驗段

為了保證盾構(gòu)能夠順利下穿建筑物段，根據(jù)地質(zhì)及水文條件，在下穿建筑物前，選取與風(fēng)險源相似的地層作為試驗段，本區(qū)間左、右線均設(shè)置120m長的試驗段，參考其他工地相似地層的施工參數(shù)，初步確定試驗段的掘進(jìn)參數(shù)，并根據(jù)地表沉降和施工參數(shù)的曲線關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)。掘進(jìn)過程中須嚴(yán)格按照要求的掘進(jìn)速度均衡勻速，過程中加強(qiáng)監(jiān)測信息聯(lián)動，嚴(yán)格控制好掘進(jìn)速度、出土量、土倉壓力、同步注漿量等參數(shù)，根據(jù)地面監(jiān)測結(jié)果，采取二次注漿及跟蹤補(bǔ)注漿等輔助措施，減少地表隆沉，減小盾構(gòu)施工對地面建筑物的影響。

（1）通過試驗段，收集盾構(gòu)機(jī)在粉細(xì)砂地層中的各種施工參數(shù)，總結(jié)出適應(yīng)粉細(xì)砂④1層和粉質(zhì)黏土⑤1層的最優(yōu)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，確保盾構(gòu)施工安全、快速掘進(jìn)和對環(huán)境的影響最小。

（2）利用試驗段的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)分析總結(jié)粉細(xì)砂地層的沉降變化規(guī)律，為后續(xù)盾構(gòu)通過風(fēng)險源提供預(yù)測分析，盡量減少對周圍環(huán)境的影響。

（3）通過在試驗段掘進(jìn)過程中的數(shù)據(jù)采集與分析處理，確定最合理的掘進(jìn)參數(shù)、泥漿特性參數(shù)等施工指標(biāo)對周圍環(huán)境影響的范圍及大小，為穿越風(fēng)險源積累經(jīng)驗，保障其安全。

（4）盾構(gòu)掘進(jìn)施工全過程須嚴(yán)格受控。工程技術(shù)人員根據(jù)地質(zhì)變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測量數(shù)據(jù)信息，正確下達(dá)每班掘進(jìn)指令，并即時跟蹤調(diào)整。盾構(gòu)機(jī)操作人員須嚴(yán)格執(zhí)行指令，謹(jǐn)慎操作，對初始出現(xiàn)的小偏差應(yīng)及時糾正，應(yīng)盡量避免盾構(gòu)機(jī)走“蛇”形，控制每次糾偏量，盾構(gòu)機(jī)一次糾偏量不宜過大，以減少對地層的擾動，并為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。

2.3 采用克泥效工法

克泥效工法是將高濃度的泥水材料與塑強(qiáng)調(diào)整劑（即水玻璃）兩種液體分別以配管壓送到指定位置，再將此兩種液體以適當(dāng)比例混合成高黏度塑性膠化體后，再通過徑向孔注入的一種新型工法。克泥效工法可以很好地解決盾構(gòu)施工過程中第3階段的沉降（盾殼與開挖土體之間的空隙產(chǎn)生的沉降），在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，同步進(jìn)行克泥效漿液的注入，使盾殼與土體填充密實，且減小盾殼與土體的摩擦，減少對土體的擾動。

為了減少盾構(gòu)推進(jìn)對土體的擾動，減少建筑物的變形，該區(qū)間試驗段和下穿建筑物段落均采用克泥效工法?？四嘈浔葹椋核Ａ?20:1，克泥效用量為400kg/m3，水玻璃波美比Be40，比重為1.38～1.39。施工時同步由盾構(gòu)機(jī)的徑向孔隨推進(jìn)同步每環(huán)向盾構(gòu)機(jī)的盾體外注入克泥效，及時填充開挖直徑和盾體之間的空隙，同時控制注入壓力和注入量；地面同步監(jiān)測地面的沉降，及時調(diào)整。

3 建筑物沉降監(jiān)測方案

由于盾構(gòu)下穿的10棟建筑物均為50年代至80年代的老舊住宅小區(qū)及商場，且部分建筑物被鑒定為Du級（危險級），因此,對建筑物變形極為敏感，若出現(xiàn)較大變形，可能直接影響建筑物的安全。為了掌握盾構(gòu)推進(jìn)過程中建筑物的動態(tài)，需要全程對其進(jìn)行監(jiān)控。盾構(gòu)下穿期間，除了對建筑物進(jìn)行全天候巡視外，還應(yīng)對建筑物的沉降、差異沉降及傾斜進(jìn)行監(jiān)測。

對建筑物沉降監(jiān)測點布置應(yīng)能明顯反應(yīng)建筑物變形的豎向結(jié)構(gòu)上，且便于觀測和保護(hù)。

（1）布置范圍為盾構(gòu)埋深45°角范圍內(nèi)。

（2）建筑物的四角，沿建筑物每10m處或者每隔2～3根柱基上。

（3）變形縫或者開裂處兩側(cè)。

考慮到下穿建筑物年代久遠(yuǎn)，各項變形控制值均從嚴(yán)要求，其中沉降控制值為15mm，沉降速率控制值為2mm/d；監(jiān)測時間段為盾構(gòu)靠近前30m，盾尾拖出后50m范圍內(nèi)。當(dāng)沉降值和沉降速率均超過監(jiān)控量測控制值的70%或二者之一超過控制值的85%時，進(jìn)行黃色預(yù)警；當(dāng)沉降值和沉降速率均超過監(jiān)控量測控制值的85%或二者之一超過控制值的100%時，進(jìn)行橙色預(yù)警；當(dāng)沉降值和沉降速率均超過監(jiān)控量測控制值的100%或?qū)崪y變化速率出現(xiàn)急劇增長時，進(jìn)行紅色預(yù)警。

4 建筑物沉降監(jiān)測結(jié)果分析

目前，該區(qū)間左右線均已順利洞通，未出現(xiàn)一次預(yù)警。根據(jù)監(jiān)測反饋的信息，所有建筑物的沉降值大部分在0～4mm之間，拱頂?shù)某两迭c也在2～4mm之間，遠(yuǎn)低于沉降要求的控制指標(biāo)；相較于本區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)段落，拱頂大部分地表沉降值在5～8mm之間，下穿平安小區(qū)、紅樓商場及裝潢廠宿舍段落的建筑物變形得到很好的控制。表1是其中一棟建筑物所有監(jiān)測點在盾構(gòu)下穿過程中的時間和沉降值。東三教站-東崗頭站盾構(gòu)區(qū)間順利下穿老舊小區(qū)和商場，未對建筑物造成大的影響，更未影響建筑物的安全，也驗證了該段采取的施工措施是合理可行的。當(dāng)盾構(gòu)遇到復(fù)雜環(huán)境時，根據(jù)實際情況采取有針對性的措施非常重要，該工程的成功也為后續(xù)類似工程積累了寶貴經(jīng)驗。

表1 8號建筑物測點與沉降值