富水粉砂地層盾構(gòu)多次下穿淺基礎(chǔ)建筑群沉降控制施工技術(shù)

摘?要：杭州地鐵6號線中～偉區(qū)間由中鐵三局集團(tuán)有限公司承建，隧道下穿杭州市濱江區(qū)聯(lián)莊一、二區(qū)北側(cè)，隧道施工中嚴(yán)格控制了土倉壓力、注漿參數(shù)、盾構(gòu)姿態(tài)等，經(jīng)施工過程中對隧道管片、地表、房屋的監(jiān)測情況，盾構(gòu)隧道、地表、房屋監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主判定本工法有利于盾構(gòu)下穿建筑物群，確保了杭州地鐵在亞運會前順利開通，本文主要探討了施工中富水粉砂軟弱地層盾構(gòu)多次下穿條形淺基礎(chǔ)建筑物群沉降控制施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：工程概況;施工工藝;操作要點

1 工程概況

杭州地鐵6號線SG6-7標(biāo)中鐵三局集團(tuán)有限公司承建，位于杭州市濱江區(qū)東北角，中醫(yī)藥大學(xué)站～偉業(yè)路站區(qū)間左線總長1532.288m、右線總長1513.833m;盾構(gòu)隧道下穿聯(lián)莊二區(qū)左線起始里程ZDK13+608.128，結(jié)束里程ZDK13+788.391（穿越總環(huán)數(shù)252環(huán)）;右線起始里程YDK13+600.056，結(jié)束里程YDK13+891.604（穿越總環(huán)數(shù)252環(huán)）;最小埋深9.1m，根據(jù)建筑物調(diào)查報告，聯(lián)莊一、二區(qū)為農(nóng)村自建房，房屋高度為5～7m，磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為條形淺基礎(chǔ)。

根據(jù)地面測繪，本區(qū)間隧道沿線建筑物多低層建筑，臨近隧道的建（構(gòu)）筑物有50余幢。盾構(gòu)下穿建（構(gòu)）筑物風(fēng)險大，中～偉區(qū)間穿越東方通信科技大廈，聯(lián)莊一區(qū)，聯(lián)莊二區(qū)等建筑物群，特別是聯(lián)莊一區(qū)和聯(lián)莊二區(qū)主要為條形淺基礎(chǔ)自建房屋，基礎(chǔ)埋深一般0.5～1.0m。其位于區(qū)間線路正上方，增加了施工的難度。鑒于以上工程特點，我們采取了富水粉砂軟弱地層盾構(gòu)多次下穿條形淺基礎(chǔ)建筑物群沉降控制施工工法，保證盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物群無房屋開裂，變形等嚴(yán)重影響。

2 關(guān)鍵技術(shù)及施工特點

2.1 關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）提前運用MIDAS GTS NX軟件計算出不同房屋高度，不同地面荷載，不同穿越角度，不同穿越地質(zhì)，多次擾動情況下所需要控制的推力、出土量、掘進(jìn)速度等施工參數(shù)，在施工過程中嚴(yán)格按照控制參數(shù)進(jìn)行推進(jìn)施工;

（2）通過盾構(gòu)試掘進(jìn)得出適合的盾構(gòu)施工參數(shù)，并將施工參數(shù)總結(jié)分析指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)施工;

（3）嚴(yán)格控制同步注漿參數(shù)，針對軟弱粉砂地質(zhì)提前測算出注漿參數(shù)，過程中嚴(yán)格控制，保證對上側(cè)建筑物無影響;

（4）盾構(gòu)推進(jìn)前，對建筑物進(jìn)行鑒定并確定變形控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，過程中嚴(yán)格按照監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行盾構(gòu)參數(shù)微調(diào)，同時做好監(jiān)測方案及應(yīng)急預(yù)案。

2.2 施工特點

（1）通過對建筑物進(jìn)行鑒定并確定變形控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，在盾構(gòu)施工過程中嚴(yán)格按照確定好的變形控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，確保周邊土體穩(wěn)定，進(jìn)而減少周邊構(gòu)筑物的位移和變形;

（2）通過建立完善的監(jiān)控量測系統(tǒng)，及時定期進(jìn)行監(jiān)測，過程中加強控制，保證對周邊構(gòu)筑物無明顯影響;

（3）根據(jù)地面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握不同地層中盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)和地表沉降的相關(guān)關(guān)系，確定合適的施工參數(shù)，提高盾構(gòu)施工效率，并起到土體穩(wěn)定效果。

3 工藝流程

3.1 試掘進(jìn)階段施工

在試掘進(jìn)過程中要將盾構(gòu)機(jī)調(diào)試到合理范圍進(jìn)行模擬階段的測試，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)穿越該類土層的效果，及時記錄盾構(gòu)機(jī)的最佳參數(shù)，觀察地表沉降情況并根據(jù)以往的施工經(jīng)驗控制地面沉降。在施工過程中要根據(jù)實際情況不斷調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)參數(shù)，并一直關(guān)注地表變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過調(diào)整施工技術(shù)與盾構(gòu)機(jī)的工作參數(shù)，為盾構(gòu)穿越條形基礎(chǔ)建筑物群做好準(zhǔn)備。

3.2 試推進(jìn)階段的施工監(jiān)測

在試推進(jìn)階段要對施工情況做好監(jiān)測，觀察盾構(gòu)掘進(jìn)對附近地區(qū)地面及地下建筑物的影響，提前做好預(yù)警措施。試推進(jìn)對于整個工程來說至關(guān)重要，通過試推進(jìn)可以做好的監(jiān)測結(jié)果，可以為今后的工程提供指導(dǎo)。在對地表變形監(jiān)測中，可以沿著軸線的方向設(shè)置沉降監(jiān)測的點，并且在橫斷面也設(shè)置監(jiān)測點，這樣監(jiān)測的數(shù)據(jù)比較全面;對于地下管線也要進(jìn)行監(jiān)測，按照規(guī)定的距離對地下管線設(shè)置監(jiān)測點;此外，對軸線兩側(cè)的建筑物進(jìn)行觀察，對有可能影響到的建筑物布置沉降監(jiān)測點。按要求每天不少于2次記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于作業(yè)頻繁的階段要密切關(guān)注并記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.3 正常推進(jìn)

經(jīng)過試驗段的推進(jìn)，已經(jīng)在掘進(jìn)過程中對盾構(gòu)機(jī)調(diào)整好了參數(shù)，因此，可以在現(xiàn)有的施工技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷完善施工技術(shù)，按照優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行施工推進(jìn)。在施工的過程中要加強對地下管線，軸線方向及軸線兩側(cè)的沉降監(jiān)測，密切關(guān)注監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保地面隆沉應(yīng)控制在±5mm范圍內(nèi)。并且根據(jù)施工及地面沉降情況規(guī)劃推進(jìn)里程。

在正常推進(jìn)過程中要注重出土量及渣土改良，出土量是影響地面沉降的重要因素之一，施工過程中，根據(jù)地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整出土量，同時，可通過向土倉內(nèi)添加泡沫劑對渣土進(jìn)行改良，增加渣土的流塑性，控制螺旋輸送機(jī)出土的穩(wěn)定性，避免渣土出倉時出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，造成土倉內(nèi)壓力波動加大。

3.4 注重管片拼裝

本盾構(gòu)隧道工程管片拼裝采用已經(jīng)運用成熟的錯縫拼裝工藝。

在隧道工程中，管片拼裝至關(guān)重要，相適應(yīng)的拼裝方式可以極大的增強隧道的使用壽命及防水效果。管片在出廠時須經(jīng)嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗，并達(dá)到設(shè)計強度。管片進(jìn)入現(xiàn)場后，堆放不得超過三層，并在每層之間擱置點處設(shè)置木襯墊。擱置點應(yīng)上下對齊。凡有缺角、損邊、麻面的管片不得下井拼裝。拼裝時應(yīng)環(huán)面平整，環(huán)向螺栓易穿。管片拼裝應(yīng)有效控制速度，防止拼裝時管片的碰撞，導(dǎo)致管片邊角的脫落或環(huán)面的落差較大，產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

3.4.1 清理管片

為保證涂抹黏結(jié)劑的黏結(jié)力，管片上遺留的油漬、灰塵、污物等必須用鋼絲刷、毛刷等工具對管片進(jìn)行清潔處理，特別是管片的防水槽及管片端面的處理。并檢查管片的型號、外觀及密封材料的粘貼情況，管片表面不得出現(xiàn)裂縫、破損、掉角等現(xiàn)象。如有損壞，必須修復(fù)才可拼裝。

3.4.2 管片糾偏

盾構(gòu)縱坡的控制一般采用穩(wěn)坡法、豎曲線推進(jìn)時，有時由于曲率半徑過小，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)無法完全按照設(shè)計曲線推進(jìn)，由此將對后續(xù)管片的拼裝產(chǎn)生影響。

我們采取在豎曲線出現(xiàn)上述情況時粘貼石棉橡膠板進(jìn)行曲率糾正，但是石棉橡膠板的粘貼厚度必須在設(shè)計允許范圍之內(nèi)，否則將引起隧道的環(huán)向滲漏。

3.5 速度控制及姿態(tài)糾偏

在穿越施工過程中，盾構(gòu)推進(jìn)速度及姿態(tài)的調(diào)整對土體擾動有很大關(guān)聯(lián)，本工況掘進(jìn)速度應(yīng)勻速且避免較大波動，擬定穿越段施工平均掘進(jìn)速度為20mm/min，并盡量減少由于機(jī)電故障、管片運輸，非及時出土等方面造成的非工序性停頓。

在下穿施工中應(yīng)避免過大、過急糾偏，做到根據(jù)平面曲線，提前預(yù)判，結(jié)合轉(zhuǎn)彎環(huán)管片及管片貼超緩和糾偏，以減小對建構(gòu)筑物群的影響。盾構(gòu)推進(jìn)速度放慢至20mm/min以內(nèi)，保證整個開挖過程對地層擾動最小，同時螺旋機(jī)出土速度也要做相應(yīng)調(diào)整，以確保掌子面土體的穩(wěn)定。

4 操作要點

4.1 推進(jìn)速度控制

根據(jù)施工的實際情況，推進(jìn)速度控制在20～40mm/min為宜，為保持穩(wěn)定狀態(tài)，每日推進(jìn)8環(huán)左右。

4.2 同步注漿

擬采用的同步注漿配比（配成1m3漿液）。

施工過程中嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，嚴(yán)格控制漿液配比，使?jié){液和易性好，泌水性小，為減小漿液的固結(jié)收縮，試驗室定期取樣，進(jìn)行配合比的優(yōu)化。

推進(jìn)單環(huán)管片造成的理論建筑空隙為：

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

此次施工杜絕對建筑物群加固的情況，節(jié)省了對建筑物群采取加固措施的任務(wù)。采用本工法，建筑物群取消加固措施，與同區(qū)域相似盾構(gòu)下穿建筑物群工程比較，節(jié)約了加固施工中大量的人力、物力、財力及工期的投入，直接經(jīng)濟(jì)效益800萬元。

5.2 社會效益

（1）施工技術(shù)對下穿條形基礎(chǔ)建筑物群等條件下的隧道下穿施工進(jìn)行了總結(jié)，為以后類似施工條件下的盾構(gòu)下穿建筑物群施工積累經(jīng)驗。

（2）本工程位于杭州市聯(lián)莊二區(qū)、一區(qū)附近，直接影響到人們正常生活，隧道施工中，本項目嚴(yán)格控制隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加強對隧道、聯(lián)莊的監(jiān)測，確保了其正常的使用功能，業(yè)主給予了高度評價，贏得了良好的社會效應(yīng)。

5.3 節(jié)能、環(huán)保效益

粉質(zhì)地層條件下盾構(gòu)隧道下穿建構(gòu)筑物群施工工法成功實現(xiàn)了對建筑物群的保護(hù)，降低了盾構(gòu)下穿施工對緊鄰聯(lián)莊二區(qū)及聯(lián)莊一區(qū)的影響效應(yīng)，避免了加固冒漿對環(huán)境河流的破壞污染，減少了施工對附近居民生產(chǎn)生活帶來的干擾，取得了較好的環(huán)保、節(jié)能效益。

6 工程應(yīng)用情況及推廣應(yīng)用前景

本施工技術(shù)采用多者相結(jié)合的控制辦法，隆沉最大值控制在1mm范圍內(nèi)，改進(jìn)了以往盾構(gòu)機(jī)下穿建筑物群，沉降過大的弊端。在未加固建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的情況下平穩(wěn)穿越，為安全下穿建筑物群提供了寶貴的經(jīng)驗。此技術(shù)適用于在不同房屋高度，不同地面荷載，不同穿越角度，不同穿越地質(zhì)情況中土壓平衡盾構(gòu)下穿越建（構(gòu)）筑物群施工。

結(jié)論

盾構(gòu)下穿建筑物在理論方面的目前較為完備，主要集中在二次注漿、間隙性跟蹤注漿、袖閥管注漿等，但在對粉砂地層中盾構(gòu)參數(shù)控制方面研究較少，同時在查閱相關(guān)資料顯示，采取的注漿加固措施對隧道沉降的控制效果一般，對此，本文運用MIDAS GTS NX軟件預(yù)先對下穿房屋群進(jìn)行數(shù)值模型分析，得出盾構(gòu)參數(shù)，過程中嚴(yán)格控制施工參數(shù)，穿過后持續(xù)監(jiān)測等方式進(jìn)行控制，沉降控制起到了明顯的效果，可為以后粉砂地層中類似工程提供借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉成，管會生，謝友慧，宋穎鵬.盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)和糾偏曲線研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2019（04）.

[2]陸進(jìn)文.軟弱地層盾構(gòu)斜穿既有建筑物沉降控制技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010：78-81.

作者簡介：秦亮（1980—?），男，湖北興山縣人，本科，高級工程師，研究方向：隧道與地下工程。