淺談盾構(gòu)穿越民房建筑群施工工藝

1、<p>　　淺談盾構(gòu)穿越民房建筑群施工工藝</p><p>　　摘要：由于居民房屋的地基基礎(chǔ)強(qiáng)度較小，房屋群較為密集，而盾構(gòu)施工中土壓的擴(kuò)散對地面的沉降影響較為敏感，因此對于盾構(gòu)施工中地面的沉降控制極為重要。文中以上海地鐵13號線下行線穿越沙河村房屋群為例，分析了盾構(gòu)隧道穿越房屋群的主要風(fēng)險(xiǎn)和施工關(guān)鍵控制技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：房屋群；土壓平衡；二次注漿；深孔注漿；

2、沉降控制 </p><p>　　中圖分類號： TV142 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　1．前言 </b></p><p>　　隨著地鐵行業(yè)在城市建設(shè)中加速發(fā)展和盾構(gòu)法在地鐵行業(yè)的廣泛應(yīng)用，人們關(guān)注其引起的沉降問題日益增強(qiáng)，如何對盾構(gòu)施工引起的沉降進(jìn)行預(yù)測并提出相應(yīng)的技術(shù)措施成為盾構(gòu)行業(yè)的重要課題。在盾構(gòu)對到施工中，對建筑物基

3、礎(chǔ)的影響主要有三個(gè)方面：1）盾構(gòu)掘進(jìn)引起的底層損失造成的沉降,具體表現(xiàn)為地應(yīng)力的損失；2)盾構(gòu)施工中出土量超方引起隧道拱部坍塌引起的地面沉降：3）盾構(gòu)施工中會存在地質(zhì)資料、建筑物基礎(chǔ)收集資料與事實(shí)不符而造成的施工措施選擇不當(dāng)引起的地面沉降。 </p><p><b>　　2.工程概況 </b></p><p>　　本區(qū)間工程華江路站～金沙江西路站區(qū)間從華江路站東端頭井

4、始發(fā)至金沙江西路站西端頭井，起止里程上行右線為YK0+471.1～YK1+596.5，全長約1125.4m，設(shè)計(jì)襯砌環(huán)數(shù)937環(huán)，下行左線起止里程為ZK0+471.1～ZK1+597.619，全長約1126.519m，設(shè)計(jì)襯砌環(huán)數(shù)938環(huán)。本區(qū)間最小平面曲線半徑為350m。區(qū)間縱坡為“V”字形，最大坡度為26‰，最小坡度為2‰，最小豎曲線半徑3000m，隧道頂部埋深為9.2m～17m。在里程ZK0+952.708處設(shè)聯(lián)絡(luò)通道、泵站一座，

5、類礦山法施工。工程總造價(jià)4869.1638萬元（含旁通道）。施工情況及開竣工時(shí)間見圖1。 </p><p>　　圖1施工情況進(jìn)度圖 </p><p>　　沙河村居民房屋大多數(shù)為1-2層的磚混結(jié)構(gòu)，條形淺埋基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬約為1m，埋深在1.5m左右，基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)簡單，部分樓房局部存在裂縫。 </p><p>　　穿越段隧道覆土約16.1米，影響范圍為下行線530環(huán)～73

6、0環(huán)，盾構(gòu)主要在第④層淤泥質(zhì)粘土、第⑤1-1層粘土及第⑤1-2層粉質(zhì)粘土之中。第④層、第⑤1層土具有高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度、低滲透性的飽和軟粘性土，具有較高的靈敏度和觸變特性，在動(dòng)力作用下極易破壞土體結(jié)構(gòu)，使土體強(qiáng)度驟然降低，變形量增加的特性。 </p><p>　　3.盾構(gòu)穿越房屋時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)： </p><p>　　保持土壓平衡正面平衡壓力值的設(shè)定是土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)施工的關(guān)鍵，掘進(jìn)

7、過程中應(yīng)嚴(yán)格控制土倉壓力，盡量保持土壓平衡。土倉壓力理論計(jì)算應(yīng)根據(jù)地下水情況、土層重度、埋深等常規(guī)參數(shù)，計(jì)算盾構(gòu)機(jī)正面平衡壓力為1.3Mpa實(shí)地穿越過程中，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，水文地質(zhì)和監(jiān)測報(bào)表數(shù)據(jù)，將土倉壓力動(dòng)態(tài)范圍設(shè)定在1.2±0.1bar，靜態(tài)時(shí)1.4±0.1bar； </p><p>　　3.1控制掘進(jìn)速度和出土量 </p><p>　　盾構(gòu)掘進(jìn)的速度主要受盾構(gòu)

8、設(shè)備進(jìn)出土速度的限制，若進(jìn)出土速度不協(xié)調(diào)，極易出現(xiàn)正面土體失穩(wěn)和地表沉降等不良現(xiàn)象；出土量的多少、快慢與設(shè)定的土壓力值密切相關(guān)。根據(jù)以往盾構(gòu)掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)段收集的施工參數(shù)，設(shè)定盾構(gòu)穿越建筑物期間的正常速度控制在30～40mm/min之間，考慮曲線段對出土量的影響，出土量控制在37.5m3/環(huán)，最大值控制在38.0m3/環(huán)以內(nèi)。在盾構(gòu)穿越建筑物過程中，嚴(yán)格控制出土量，做到進(jìn)尺量與出土量平衡，在此速度下保證盾構(gòu)機(jī)均衡、勻速、連續(xù)推進(jìn)，嚴(yán)禁盾

9、構(gòu)機(jī)無故停滯；如出現(xiàn)推進(jìn)速度突慢突快等異常變化時(shí)要加強(qiáng)出土量觀察，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)解決。 </p><p>　　3.2控制盾構(gòu)糾偏幅度 </p><p>　　在盾構(gòu)穿越沙河村房屋群地段，盾構(gòu)軸線正好位于R=350m的曲線段，因此必須預(yù)先控制好盾構(gòu)姿態(tài)，嚴(yán)格控制單次糾偏幅度，做到“勤測勤糾”，每次糾偏量應(yīng)盡量小，確保楔形塊的環(huán)面始終處于曲率半徑的徑向豎直面內(nèi)，使糾偏均勻、穩(wěn)定，最終將姿態(tài)控制在&

10、#177;50mm以內(nèi)。 </p><p>　　3.3嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量 </p><p>　　保持土壓平衡和嚴(yán)格控制同步注漿質(zhì)量是確保地面、建筑物沉降的重要措施?？紤]盾構(gòu)同步注漿后漿液失水固結(jié)、盾構(gòu)推進(jìn)開挖斷面大于管片外徑、部分漿液需劈裂到周圍地層的影響，采用理論計(jì)算值的150%～200%進(jìn)行同步注漿，同步注漿應(yīng)在確保漿液質(zhì)量的前提下，嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量雙平衡，即注漿壓力

11、與水土壓力平衡，注漿量與掘進(jìn)進(jìn)尺平衡?？紤]以上因素，在穿越房屋期間，同步注漿量控制在3．5～4．5m3/環(huán)，注漿壓力根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整在2.5～3bar。 </p><p><b>　　3.4二次注漿 </b></p><p>　　后方管片的持續(xù)反力作用，盾構(gòu)管片與周圍土體的應(yīng)力場將重新微調(diào)，力求達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。因此局部土體與管片相互間將產(chǎn)生間隙，二次注漿的作用就

12、是對該部分間隙進(jìn)行填充，注漿時(shí)應(yīng)根據(jù)地面、建筑物監(jiān)測的沉降、隆起變形情況，確定注漿的數(shù)量和壓力大小，二次注漿采用雙液漿并按量少次多的原則進(jìn)行注射，持續(xù)至監(jiān)測顯示建筑物穩(wěn)定為止，漿液配合比與以上同步注漿雙液漿配合比相同。 </p><p>　　由于穿越房屋群處于較大的下坡段（-27.5‰），在下坡段同步注漿很難達(dá)到預(yù)定的注漿效果，隧道上部漿液會根據(jù)持續(xù)的下坡順勢往盾體前部流串，因此隧道頂部漿液將不夠飽滿，隧道同土體

13、之間會形成一定的空隙，空隙的存在就會導(dǎo)致土體的沉降，從而影響房屋的沉降。 </p><p>　　1、做好二次補(bǔ)注漿，二次注漿點(diǎn)位為每環(huán)管片的上半部分兩個(gè)點(diǎn)位（吊裝孔兼做注漿孔），封頂塊除外。 </p><p>　　2、施做止?jié){環(huán)，止?jié){環(huán)采用雙液漿（水玻璃+水泥漿），在盾尾通過后5環(huán)處施做，注漿壓力控制在0.3Mpa以內(nèi)，不得過大。待注漿壓力超過0.3Mpa后立即停止，后及時(shí)清洗注漿管。 &

14、lt;/p><p>　　3、止?jié){環(huán)施做完成后對5環(huán)以外管片每間隔2環(huán)進(jìn)行補(bǔ)注漿（單液水泥漿），注漿壓力控制在1Mpa，在壓力超過1Mpa后停止注漿。 </p><p><b>　　4、漿液配比 </b></p><p><b>　　3.5三次注漿 </b></p><p>　　在對成型隧道的后期監(jiān)測中，

15、發(fā)現(xiàn)部分地段后期沉降仍有繼續(xù)，為更好的控制地面沉降，對累計(jì)沉降超過30mm的點(diǎn)位采取三次補(bǔ)注漿措施，漿液類型為雙液漿。漿液配比技術(shù)參數(shù)同二次注漿雙液漿配比。 </p><p><b>　　3.6深孔注漿 </b></p><p>　　為確保地表房屋群安全、穩(wěn)定，需對沉降點(diǎn)較大的房屋部位進(jìn)行深孔注漿加固，將成型隧道周邊的土體空隙填充密實(shí)；點(diǎn)位沉降超過3.3mm的為JCJ

16、-55、56、57、58、66、67、90、194、195，房屋為2層，對應(yīng)管片環(huán)數(shù)為：630~634環(huán)，687~698環(huán)；此次補(bǔ)充注漿范圍為下行線630~634環(huán)、687~698環(huán)，具體注漿控制要求如下： </p><p>　　1、深孔注漿從630、632、634環(huán)、687、689、690、692、694、696、698環(huán)，采用單液漿，漿液比例為1:1。注漿點(diǎn)位為每環(huán)管片的拱部，每環(huán)一個(gè)點(diǎn)位（封頂塊除外）。 &

17、lt;/p><p>　　2、注漿管采用Φ32普通焊管鋼管，壁厚6.0mm，單節(jié)管長1.2m，頭部呈尖嘴圓錐型（10cm），前80cm四周加工成梅花型注漿孔，孔間距100mm，孔徑5mm。 </p><p>　　3、注漿壓力控制在1.5Mpa，在壓力超過1.5Mpa后停止注漿。 </p><p>　　4、注漿孔最后必須用雙液漿封堵，以防后期漏水，并用封孔蓋封孔。按1:2稀

18、釋的水玻璃：水泥漿=1:1進(jìn)行封孔 </p><p><b>　　3.7沉降監(jiān)測 </b></p><p>　　設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)和報(bào)警值以下行線盾構(gòu)500環(huán)至760，隧道軸線外側(cè)3m范圍內(nèi)的地面建筑物為沉降監(jiān)測對象。在居民樓外墻基礎(chǔ)上30cm位置敏感部位或每隔5～8m布設(shè)一個(gè)沉降監(jiān)測點(diǎn)?？紤]建筑物建造年代久遠(yuǎn)、基礎(chǔ)構(gòu)造埋深淺、結(jié)構(gòu)類型簡單和局部存在裂縫等現(xiàn)狀，為防止不均勻沉

19、降產(chǎn)生不良后果，將軸線監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)變形報(bào)警值設(shè)定為±30mm，建筑物監(jiān)測點(diǎn)單次變形報(bào)警值設(shè)定為±3mm。監(jiān)測范圍、頻率在盾構(gòu)掘進(jìn)施工至距建筑物前方5Om時(shí)，開始實(shí)施建筑物監(jiān)測，盾尾穿越建筑物超過30m且沉降數(shù)據(jù)變化正常后，可減少對建筑物的監(jiān)測頻率，進(jìn)入正常監(jiān)測。穿越期間監(jiān)測頻率2h/次，正常監(jiān)測頻率8h/次。 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p&g

20、t;<p>　　1、由于采取了上述技術(shù)措施，隧道上方地面累計(jì)沉降控制在了1.5cm以內(nèi)，做到了沿線房屋基礎(chǔ)無沉降、墻體無裂紋。 </p><p>　　2、通過理論知識和工程類比法，指出了在穿越房屋過程中，如何選擇好的施工參數(shù)和控制沉降的方法。 </p><p>　　3、所提供的方法簡單、直觀，實(shí)踐性強(qiáng)，可盾構(gòu)施工中有效控制房屋沉降，對類似的工程施工具有指導(dǎo)意義。 </p

21、><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】周文波盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及其應(yīng)用.北京：中國建筑工業(yè)出版社2004 </p><p>　　【2】黃昭明軟土地基與地下工程.中國建筑工業(yè)出版社2005.7（第二版） </p><p>　　【3】張庭華土壓平衡土倉壓力控制技術(shù)研究.鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005（8）