淺談盾構(gòu)在復(fù)雜填海區(qū)穿越建筑物的控制技術(shù)措施及應(yīng)用

1、淺談盾構(gòu)在復(fù)雜填海區(qū)穿越建筑物的控制技術(shù)措施及應(yīng)用淺談盾構(gòu)在復(fù)雜填海區(qū)穿越建筑物的控制技術(shù)措施及應(yīng)用 摘要：介紹了在深圳地鐵2號線施工過程中，盾構(gòu)在復(fù)雜填海區(qū)穿越淺基建筑群的控制技術(shù)。通過在盾構(gòu)機施工前后采取的控制技術(shù)措施，克服了填海區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)及地下水受潮汐影響大等工程難題，成功地穿越了淺基磚混結(jié)構(gòu)建筑群。 關(guān)鍵詞：地鐵，盾構(gòu)，穿越，建筑群，控制技術(shù) Abstract: this paper introduces in shenzhen metro line 2 construction process, the shield in the complex of buildings acro

2、ss the shallow and reclamation control technology. Through the shield construction in before and after the technical measures to control, overcome the reclamation complex geological and groundwater is big tides engineering problem, successfully through the shallow base brickconcrete building complex

3、. Key words: the subway, shield, through, buildings, control technology 中圖分類號：U455.43文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 1、 概述 地鐵主要在城市市區(qū)穿行，地鐵施工就不可避免會影響到地面的建構(gòu)筑物，尤其區(qū)間隧道經(jīng)常需下穿建筑物。一旦施工過程中，對建筑物的沉降控制不好，往往造成建筑物的傾斜、開裂甚至倒塌的事故。現(xiàn)在盾構(gòu)機在隧道施工中的應(yīng)用越來越廣泛，采用盾構(gòu)技術(shù)，對地表的沉降影響較小，安全性較高。但在復(fù)雜的填海區(qū)，地質(zhì)復(fù)雜、地下水受潮汐的影響大，且地表為淺基磚混結(jié)構(gòu)的建筑物，對沉降尤其敏感，下穿時需采取針對性的控制技術(shù)

4、措施，才能確保安全穿越。 2、工程概況 深圳地鐵某標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間東水區(qū)間土建工程范圍包括區(qū)間隧道以及區(qū)間隧道范圍的聯(lián)絡(luò)通道、泵房土建工程。區(qū)間左線長1061.718m，右線長1057.35m，區(qū)間單線隧道總長2119.068m，設(shè)置區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房一座。 本區(qū)間左右線為分修的兩條單線隧道，位于南水路和蛇口步行街下方。線路從水灣站出發(fā)，沿南水路向東穿行，經(jīng)過蛇口步行街向南偏東方向穿行，直至東角頭站。左、右線線間距為12.013.2m。 東區(qū)間主要穿越礫（砂）質(zhì)粘土層，基底為礫（砂）質(zhì)粘土，地下水豐富，頂板砂層地段易涌水，局部鉆孔和礫（砂）質(zhì)粘土見強中等風(fēng)化巖碎塊，上部建筑物以天然地基為主。盾構(gòu)區(qū)

5、間右線無正穿的建筑物，盾構(gòu)區(qū)間左線正穿約10棟建筑物，主要為磚混結(jié)構(gòu)，層數(shù)45層，基礎(chǔ)主要為條形基礎(chǔ)，埋深約23m。 3. 盾構(gòu)穿越建筑物技術(shù)措施及實施效果 3.1 工程重難點 該區(qū)間隧道主要穿越礫砂、礫質(zhì)粘土層，部分隧道圍巖中存在球狀風(fēng)化體，球狀風(fēng)化體的體積相對較小，在事前的地質(zhì)鉆探過程中難以精確地全部勘察清楚，因此在盾構(gòu)施工過程中，往往在較松軟的介質(zhì)，如殘積的砂質(zhì)粘性土中，會突然碰到小體積的非常堅硬的球狀體；將會造成隧道管片破損、隧道中心線偏移盾構(gòu)機損壞、盾構(gòu)機停機等許多難以預(yù)料的問題，同時地下水較豐富，區(qū)間隧道從多根管線和多棟淺基礎(chǔ)民用建筑下方穿越，現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，區(qū)間上方淺基建筑及管線建

6、成時間長，已有老化、破損情況，對地面沉降非常敏感。在掘進過程中不慎，土體塌方導(dǎo)致地面沉降，引起隧道上方管線、建筑物不均勻沉降和開裂，或上方土體隆起，危及管線及建筑安全。 3.2.1到達建筑物前的準(zhǔn)備工作 (1)收集盾構(gòu)掘進參數(shù) 為了使盾構(gòu)安全、順利的旁穿或下穿本標(biāo)段建筑物，盾構(gòu)在掘進時收集掘進技術(shù)參數(shù) (如土壓、推進速度、同步注漿量、注漿壓力、漿液配比、二次補漿的位置、頻率、注入量、漿液材料選擇和注入壓力等)，提前為左線盾構(gòu)下穿和側(cè)穿建筑物做準(zhǔn)備。 通過對盾構(gòu)推進參數(shù)的試驗和分析，為盾構(gòu)安全、順利的旁穿或下穿建筑物提供切實可行的包括土壓、推進速度、同步注漿量、注漿壓力、漿液配比以及二次補漿的位

7、置、頻率、注入量、漿液材料選擇和注入壓力等技術(shù)參數(shù)和措施。 (2)刀具配置 刀盤是利用了土壓平衡盾構(gòu)機在混合含水地層開挖隧道的經(jīng)驗和技術(shù)的成果進行設(shè)計的。刀盤輻條上安裝了標(biāo)準(zhǔn)刮刀和先行撕裂刀。刀具的形狀和位置便于開挖和排渣。 3.2.2 盾構(gòu)通過建筑物過程中掘進控制技術(shù)措施 根據(jù)其他標(biāo)段在深圳盾構(gòu)穿越建筑物的施工經(jīng)驗，結(jié)合相對應(yīng)的初始試驗段地表沉降情況，從以下幾方面采取措施，降低隧道上方土層的沉降量。 1、合理設(shè)置土壓力，防止超挖 在盾構(gòu)推進的過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整土壓力值，從而科學(xué)合理的設(shè)置土壓力值及相宜的推進速度等參數(shù)，防止超挖，以減少對土體的擾動。 盾構(gòu)即將穿越的海馬樓、南水步行街

8、商鋪、華達大廈等建筑物，盾構(gòu)覆土厚度為10.11m13.29m ，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)要求高,所以在這種情況下要適當(dāng)提高正面土壓力的設(shè)定值,一般正面土壓力設(shè)定值為刀盤中心地層的靜止土壓力值的1.4倍,并根據(jù)沉降監(jiān)測結(jié)果進行適量的微調(diào)。 2、土的改良 使得盾構(gòu)機能順利通過砂質(zhì)粘土、全強花崗巖復(fù)雜地段，為了有效地改良渣土性能，盾構(gòu)機上配備分別獨立的泡沫注入系統(tǒng)，膨潤土添加系統(tǒng)，用以在不同地層中掘進時改良渣土的性能。 3、穿越時降低推進速度，保證推進速度的恒定、穩(wěn)定，嚴格控制盾構(gòu)推進方向，減少糾偏，特別是大量值糾偏。 盾構(gòu)推進速度對地面的隆沉變形有明顯的影響。 盾構(gòu)推進速度與正面土倉壓力、千斤頂推力、土體性

9、質(zhì)等因素有關(guān)，一般應(yīng)綜合考慮。 穿越時的推進速度控制在1030mm/min，日掘進量為6-8環(huán)。過快的推進速度，將增加對土體的擾動。 嚴格控制出土量,做到進尺量與出土量的均衡,考慮到本區(qū)間開挖斷面基本為全斷面砂質(zhì)粘土和全強風(fēng)化巖,每次出土?xí)r將出土量保持與車斗上沿持平，并通過試驗計算出土的松散系數(shù)，使每環(huán)出土量符合計算值。除量的控制外,還要對堅持對每環(huán)土樣進行地質(zhì)水文分析,發(fā)現(xiàn)與開挖斷面地質(zhì)情況不符時,則馬上采取措施。 在推進至建筑物之前將盾構(gòu)的姿態(tài)調(diào)整到最佳狀態(tài)，在盾構(gòu)機穿越建筑物前，對控制網(wǎng)及井下、隧道內(nèi)的測量控制點進行復(fù)測。在確認無誤的情況下，盾構(gòu)機根據(jù)測得的姿態(tài)，將軸線誤差調(diào)整到小于10

10、mm，以準(zhǔn)確的姿態(tài)進行推進。 由于施工機械的精度、人工控制的誤差、土層的不均勻性以及盾構(gòu)本身設(shè)計軸線的曲率變化等原因，盾構(gòu)推進過程中其軸線不可能始終與隧道軸線平行，即盾構(gòu)姿態(tài)會隨盾構(gòu)的推進而變化。盾構(gòu)姿態(tài)的變化包括水平姿態(tài)變化以及豎直姿態(tài)變化，其變化將在盾構(gòu)四周產(chǎn)生空洞區(qū)和擾動擠壓區(qū)，對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。 在穿越建筑物的推進過程中，間隔一定距離測量一次盾構(gòu)機的姿態(tài)偏差，盾構(gòu)操作手根據(jù)偏差及時調(diào)整盾構(gòu)機的推進方向，盡可能減少糾偏，特別是要杜絕大量值糾偏，適當(dāng)降低推進速度，從而保證盾構(gòu)機平穩(wěn)地穿越建筑物。 4、采取合理的注漿措施 （1）由于同步注漿為流動的單液漿液，注入時是完全沒有自立性的物體，容

11、易流失到尾隙處的其他部位，因而注入的區(qū)域，特別是管片背面的上頂部位很難充填到，如圖2-1，加上同步注漿漿液固結(jié)時間較長，容易受到地下水的稀釋，致使早期強度下降，使得隧道上方的土體向未充填到的空隙滑動、坍塌，從而導(dǎo)致地表產(chǎn)生較大的沉降。 圖2-1 同步注漿模式圖 如前所述，同步注漿后，在管片背后將留下未充填到的部位4(見圖2-1)，在采取同步注漿后，采用二次補漿的方法及時充填該部位，達到充填完全的目的，如圖2-2。 圖2-2 二次補漿模式圖 （2）同步注漿配比(單位Kg) 水泥（kg） 粉煤灰（kg） 膨潤土（kg） 砂（kg） 水（kg） 外加劑 80140 380240 6050 71093

12、0 460470 按需要根據(jù)試驗加入 根據(jù)刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計算出一環(huán)管片空腔的注漿量。 V=/4×L×（D12- D22） 式中：V 一環(huán)注漿量（m3） L 一環(huán)距離（m） D1 刀盤外徑（m）D2 管片外徑（m） 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，可得： V=/4×1.5×（6.282-62）=4.04m3/環(huán) （3）每環(huán)的壓漿量一般為空隙的120200，根據(jù)以往盾構(gòu)推進的相關(guān)經(jīng)驗及深圳地鐵前期盾構(gòu)推進經(jīng)驗，一般每環(huán)的注漿量為建筑空隙的120%，即4.8m3即可滿足地面沉降的要求。但考慮到沿線建筑物地面沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高，盾構(gòu)穿越樓群期間盾構(gòu)推進同步注漿量控

13、制在5.05.5m3，注漿損耗率以10%計。另外考慮到隧道開挖斷面土層富含水,水壓較高,故注漿壓力是在注漿處水土壓力的基礎(chǔ)上提高12kg/cm2,并應(yīng)使?jié){液不進入土倉和壓壞管片或不因注漿壓力過大造成地面隆起。 綜合各項因素,注漿壓力控制在0.2Mpa0.4Mpa。膠凝時間控制在5h以內(nèi)。 （4）二次注漿時間原則上在管片退出臺車前進行，正常10環(huán)補漿一次，可根據(jù)實際情況調(diào)整。 二次注漿單獨配備注漿泵，注漿前鑿穿管片吊裝孔外側(cè)保護層，安裝專用注漿接頭。二次注漿采用水泥水玻璃雙液漿，注漿壓力一般為0.20.4MPa。 5、控制好盾構(gòu)姿態(tài)，確保盾尾間隙均勻 盾構(gòu)推進過程中的同步注漿及二次補漿是控制地面

14、沉降的主要因素，以往的經(jīng)驗顯示，盾構(gòu)推進過程中的盾構(gòu)姿態(tài)不好易造成盾尾處漏漿，地面沉降，因此在盾構(gòu)穿越建筑物地區(qū)期間，確保盾構(gòu)推進軸線與設(shè)計軸線相吻合，盾尾四周間隙均勻。另外通過加大盾尾油脂壓注量來防止?jié){液通過盾尾流失。同時油脂全部采用北京合東雙和上海斯科琦油脂，預(yù)計每掘進4環(huán)，將用一桶油脂。 6、加強施工過程管理，確保盾構(gòu)連續(xù)穿越 盾構(gòu)推進過程中長時間的停機易造成地面大量的沉降，為了確保24小時連續(xù)推進，在穿越前對盾構(gòu)機及其它輔助設(shè)備進行一次全面的徹底的檢修。對盾構(gòu)機上現(xiàn)存的機械故障和缺陷，會同設(shè)備供應(yīng)商和專家共同檢測修理，并對可能產(chǎn)生的故障預(yù)先做好修理準(zhǔn)備，對主要設(shè)備零件備件，減少在過建筑物段停機檢修的風(fēng)險。 同步注漿注漿管全部疏通，確保過建筑物期間正常注漿。 盾尾油脂汽閥檢查，能正常開啟關(guān)閉。 集中潤滑檢查。 冷卻水管檢查。 對分別通往開挖倉面、土倉、螺旋輸送機的各路泡沫管進行疏通,保證膨潤土、泡沫能及時輸送。 所有油、水管檢查，排除滲漏。 輔助設(shè)備，包括行車、電瓶車、拌漿機、運漿車全面檢查加油。 7、在盾構(gòu)機試驗段階段，對盾構(gòu)的各個工藝流程尤其是注漿工藝進行24小時監(jiān)控，及時記錄實際發(fā)生的各項數(shù)據(jù)。 3.2.3建筑物地表沉降控制指標(biāo)