盾構(gòu)穿越淺基礎(chǔ)群房基礎(chǔ)加固及沉降控制

劉洪亮

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司第五工程有限公司 天津 300855）

1 工程概況

廣州市軌道交通十八號(hào)線和二十二號(hào)線中，番南中間風(fēng)井～PN1盾構(gòu)井區(qū)間穿越群房，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，區(qū)間左線起止里程ZDK38+431.639～ZDK36+728.551，區(qū)間長(zhǎng)度為1703m；右線起止里程YDK38+437.628～YDK36+727.461，區(qū)間長(zhǎng)度為1710.7m。盾構(gòu)機(jī)從中間風(fēng)井始發(fā)向PN1盾構(gòu)井掘進(jìn)。沿線主要先后下穿蔡二村村房、市新路沿街商鋪、番禺大道高架橋、甘棠村房等，區(qū)間線路平面最小半徑為1600m，最大縱坡為18‰。

番南中間風(fēng)井～番南1號(hào)盾構(gòu)井盾構(gòu)區(qū)間穿越蔡二村地質(zhì)情況依次為：填土層，平均厚度2m；粉質(zhì)黏土層，平均厚度6m；泥質(zhì)粉砂巖層，平均厚度4m；巖石全風(fēng)化帶，平均厚度15m；盾構(gòu)機(jī)穿越的地層為巖石全風(fēng)化帶，本層主要由泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、粗砂巖、礫巖組成。巖芯呈堅(jiān)硬土狀或密實(shí)土狀，浸水易軟化崩解，壓縮性中等-低。隧道埋深25～28m。地下水位-2.1m。

2 穿越房屋技術(shù)難點(diǎn)

預(yù)穿越的房屋均為淺基礎(chǔ)房屋，且房齡較長(zhǎng)，基礎(chǔ)多為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下地層以粉質(zhì)粘土及礫質(zhì)粘土為主，盾構(gòu)通過(guò)時(shí)對(duì)地層的擾動(dòng)及地下水位的降低均會(huì)造成房屋沉降或結(jié)構(gòu)開裂，影響建筑物結(jié)構(gòu)安全及使用。因此，本工程房屋沉降控制是最大的技術(shù)難點(diǎn)。

3 解決難點(diǎn)措施

3.1 加固注漿

房屋底部基礎(chǔ)注漿加固關(guān)鍵技術(shù)在于注漿壓力控制，既不能使基礎(chǔ)抬升過(guò)大，也不能壓力過(guò)小，效果不顯著[1]。地層中的壓力控制是關(guān)鍵[2]。以某棟3層框架房屋為例，根據(jù)地層參數(shù)建立有限元模型，房屋結(jié)構(gòu)平面幾何尺寸為12m×18m，獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約為2 m，第一層房屋高為4m，其余層高均為3m?？蚣苤航孛娉叽鐬?500 mm×500 mm，梁截面尺寸為400 mm×600 mm，各層樓板厚度均為100 mm。土體本身既具有彈性又存在塑性，且在對(duì)新建隧道進(jìn)行盾構(gòu)開挖施工時(shí)，既需要表現(xiàn)出土體的彈性變形又需要變現(xiàn)出其塑性變形[3]，土層部分選擇的本構(gòu)模型為Mohr-Coulomb彈塑性模型，土體物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。模型整體高度45m，土層三維模型橫向80m，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向60m，計(jì)算的地層應(yīng)力云圖如圖1所示，盾構(gòu)機(jī)通過(guò)前注漿壓力按云圖應(yīng)力控制。

表1 土體物理力學(xué)參數(shù)表

圖1 提前加固應(yīng)力控制云圖

3.2 房屋變形修復(fù)

盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后，根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，房屋最大沉降15.1mm，見(jiàn)圖2。需要注漿進(jìn)行修復(fù)，在計(jì)算模擬施工過(guò)程中，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)到隧道縱深40m時(shí)，在距離地表10m處注漿（注漿過(guò)程用一瞬時(shí)注漿壓力代替，大小為0.65-0.7MPa）。結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 盾構(gòu)機(jī)通過(guò)建筑物30m后的沉降云圖

圖3 注漿修復(fù)后的變形云圖

3.3 信息化施工

盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整及注漿施工均需要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最重要的就是準(zhǔn)確性、及時(shí)性[4]。如果用人工測(cè)量，從數(shù)據(jù)采集、整理，到反饋施工，最少需要1-2h，而注漿施工幾十分鐘就可能使基礎(chǔ)隆起或地表開裂，因此，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性非常重要[5]。本工程根據(jù)實(shí)際情況，建立了采用了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用壓差式靜力水準(zhǔn)儀代替了人工監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)客戶端，使施工管理人員及時(shí)掌握數(shù)據(jù)，達(dá)到了真正的信息化施工的目的。見(jiàn)圖4。

圖4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.4 盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)調(diào)整

盾構(gòu)穿越房屋時(shí)，盾構(gòu)埋設(shè)28m，頂部壓力0.33MPa,根據(jù)地質(zhì)情況及監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將盾構(gòu)機(jī)參數(shù)調(diào)整為：刀盤扭矩4500-5500kN,刀盤轉(zhuǎn)速1.8rpm，總推力3500-4000t，推進(jìn)速度50-60mm/min；同步注漿6m3/環(huán)（1.6m），二次注漿3.1m3/環(huán)。

4 技術(shù)實(shí)施

盾構(gòu)穿越房屋前對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了加固，盾構(gòu)機(jī)刀盤距離基礎(chǔ)20m時(shí),基礎(chǔ)開始隆起。刀盤在基礎(chǔ)正下方時(shí)，基礎(chǔ)最大隆起+5mm，刀盤通過(guò)基礎(chǔ)后基礎(chǔ)開始下降。盾尾距離基礎(chǔ)25m時(shí)，基礎(chǔ)最大沉降達(dá)到了-17mm，沉降數(shù)據(jù)偏大，開始啟動(dòng)注漿修復(fù)工作。同時(shí)手機(jī)客戶端每分鐘觀測(cè)一次基礎(chǔ)變形值，直到基礎(chǔ)上升9mm后停止注漿，盾尾通過(guò)基礎(chǔ)50m后，基礎(chǔ)沉降已穩(wěn)定，最大沉降最終穩(wěn)定在-7.4mm。圖5為房屋JGW-027、JGW-028基礎(chǔ)歷時(shí)沉降曲線圖。

圖5 房屋沉降歷時(shí)曲線圖

5 結(jié) 語(yǔ)

廣州地鐵十八號(hào)線番南區(qū)間已穿越了部分群房，已穿越的群房最大沉降控制在了10mm以內(nèi)，技術(shù)措施實(shí)施效果非常顯著，確保了建筑物的結(jié)構(gòu)安全及正常使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可在同類工程施工中推廣使用。