盾構(gòu)穿越臨近建構(gòu)筑物施工控制技術(shù)

盾構(gòu)穿越臨近建(構(gòu))筑物施工控制技術(shù)一、概況分析xx軌道交通XX線xx標曲陽路站～虹口足球場站區(qū)間隧道沿線附近的建筑物有虹口足球場、魯迅公園中的越虹橋、人工湖、假山及中原證券大廈、曲陽小區(qū)、梅園村酒家、沙涇港橋等，其中中原證券大廈離隧道平面位置約為6米，其中在砂性土全段面中穿越沙涇港橋樁基，樁基底隧道底板凈距不足2米，沙涇港橋樁基主要分布在下行線第970環(huán)第～1010環(huán)之間，隧道河處覆土約為12米。近距離穿越以上構(gòu)筑物，為減小對其影響，我們利用了對正面加注泡沫劑、加固臨近建筑結(jié)構(gòu)、控制盾構(gòu)推進參數(shù)、采取信息化施工等一系列相應(yīng)措施，順利的通過了施工風險地段。圖一、盾構(gòu)近距離穿越沙涇港橋樁基二、結(jié)構(gòu)加固及處理措施2.1在盾構(gòu)穿越臨近建（構(gòu)）筑物時，為防止建（構(gòu)）筑物變形，必須考慮對結(jié)構(gòu)加固及其他處理措施，加固措施可以考慮地基改良、基礎(chǔ)加固、隔斷防護等。我們在選擇這些防護加固方法時，除應(yīng)考慮施工的難易、安全性、經(jīng)濟性、工期、環(huán)境條件等之外，還借鑒了以往的施工實例經(jīng)驗。最重要的是必須根據(jù)每個建（構(gòu)）筑物現(xiàn)場的實際情況選擇最為合適的加固方案。在盾構(gòu)穿越魯迅公園越虹橋和曲陽小區(qū)時，我們采用在地面跟蹤注漿的方式來進行對建筑物的加固。根據(jù)具體情況，首先須進行鉆孔設(shè)計，內(nèi)容包括位置、排數(shù)、深度和斜度；其次須確定注漿順序和次數(shù)，一般第一次是外圍注漿，形成一道屏障，防止以后注漿漿液流失，然后進行地基加固注漿。在加固上述兩處建（構(gòu)）筑物時，首先在其樁基邊布置了2排劈裂注漿孔，孔距為1.0米，孔深具體數(shù)值是由現(xiàn)場具體標高而定的，先施工外排的注漿孔，注漿深度設(shè)計約為4米；在內(nèi)側(cè)布置一排斜孔，注漿厚度設(shè)計約2.0米，待地鐵盾構(gòu)穿過時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，如影響較大時，則進行跟蹤注漿。注漿量：根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，一般每米注漿200L左右。注漿壓力及時間：注漿壓力和時間是影響注漿效果的重要因素。充填注漿壓力初始值很?。s0.01-0.05MPa），注漿到結(jié)束時可達到0.2-0.4MPa，并加入速凝劑使?jié){液的凝固時間控制在1-3小時之內(nèi)。壓密注漿的壓力稍高，但不大于0.5Mpa。漿液的要求：注漿的漿液要有一定的粘度，凝固要快，收縮要小，對土體的加固作用明顯；壓密注漿的漿液要坍塌度要小，依靠壓力對周圍土體產(chǎn)生擠壓作用。采用的配合比為：水：水泥：水玻璃=0.5：1：0.032.2在穿越全段面砂層砂涇港橋樁基分布區(qū)時，為控制正面穩(wěn)定和地面安全，通過正面注入泡沫劑已改良土體，保持正面穩(wěn)定和土壓平衡，保護地表和橋面安全。泡沫注入?yún)?shù)：設(shè)定土倉壓力2.6Bar,推進速度2-3cm/min，泡沫用量15-21L/環(huán)，各推進參數(shù)如圖二所示：三、盾構(gòu)推進參數(shù)控制3.1盾構(gòu)正面土壓力控制在盾構(gòu)穿越過程中必須嚴格控制切口土壓力，在確保盾構(gòu)正面沉降控制良好的情況下，推進時設(shè)置梯度壓力以盡量減少土壓力的波動。使盾構(gòu)均衡勻速施工，以減少盾構(gòu)施工對地面的影響。根據(jù)本區(qū)間的臨近穿越經(jīng)驗認為實際設(shè)定的壓力應(yīng)在理論值的數(shù)值上加0.2—0.3Bar（即預(yù)備壓），即為理論值的105～115%，推進階段必須將實測的地面沉降值與盾構(gòu)推進諸要素進行分析研究，以保持盾構(gòu)機前的地面沉降在（-2mm，+2mm）之間來控制和調(diào)整設(shè)定土壓力。拼裝環(huán)號推進速度（mmm/minn）土倉壓力(baar)總推力(t)主刀盤扭矩(bbar)出土情況及有否否流砂98023-282.54123889無99022-282.53123590無100025-312.42124588無101026-302.31123585無102024-322.26123987無103022-292.24124089無104026-322.20123891無105021-252.21125090無106020-282.20124492無107024-282.20124193無圖二、過砂涇港橋加注泡沫各技術(shù)參數(shù)圖三、盾構(gòu)穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)土壓設(shè)定推進施工時，要經(jīng)常監(jiān)視土倉壓力值并且控制千斤頂?shù)耐七M速度、出土螺旋機的轉(zhuǎn)數(shù)及出土閥門的大小。實際施工土壓所用參數(shù)如圖四所示。3.2推進速度控制盾構(gòu)機推進速度是盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物的一個重要參數(shù)，過度的擠壓，勢必產(chǎn)生土倉內(nèi)外壓力差，增加對土層的擾動，過多積土會造成較大壓力對樁基不利。在穿越砂涇港橋時，推進中控制在2～3cm/min，這樣使盾構(gòu)推進所產(chǎn)生的應(yīng)力充分釋放，避免了由于推進應(yīng)力過大或過于集中造成土體破壞；也使樁基下土體的擾動降到最低，也有利于盾構(gòu)糾偏。由于隧道埋深和砂性土斷面分布差別，故控制盾構(gòu)推進的速度也有不同。另外，推進過程中需密切注意千斤頂油壓的變化，并加強盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測。拼裝環(huán)號推進速度（mmm/minn）土倉壓力(baar)泡沫注入量（LL）姿態(tài)是否正常97023-262.5116.5正常98523-282.4917.2正常99022-292.4018.5正常100022-282.3418.5正常101023-272.2819.1正常圖四、穿越砂涇港橋樁基時主要技術(shù)參數(shù)3.3盾構(gòu)姿態(tài)控制盾構(gòu)在穿越樁基過程中，要小幅度、均勻糾偏，均衡勻速施工，盡量縮短穿越時間，減少施工產(chǎn)生的影響。在穿越砂涇港樁基分布段時盾構(gòu)姿態(tài)變化曲線都較為緩和且變化范圍都在允許范(-50mm，+50mm)之內(nèi)。穿越沙涇港橋時盾構(gòu)姿態(tài)如圖五所示。3.4、同步注漿和二次注漿控制對于盾尾后的地面沉降和隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可以通過同步注漿以及后期補壓漿的控制來達到理想結(jié)果。同步注漿主要用于填充盾構(gòu)與隧道之間產(chǎn)生的建筑空隙，同時對隧道結(jié)構(gòu)也起到保護作用。同步注漿量原則上依據(jù)理論計算值，但實際施工中注漿量為理論建筑空隙的140％～250％，需根據(jù)施工情況和實時地面沉降監(jiān)測結(jié)果進行及時調(diào)整。注漿壓力最終確定為0.5～0.6MPa，注漿時間應(yīng)掌握在管片脫離盾尾。在穿越砂涇港段注漿量整體都比鄰近段有所提高，由于此處穿越土層砂性較高、孔隙比較大、易產(chǎn)生流變。實際施工中，在剛進入樁基分布區(qū)時同步注漿量大多為2.5m3左右，是理論值的175％，根據(jù)沉降監(jiān)測結(jié)果及施工情況，部分地段調(diào)整到2.8m3，是理論值的200％；本區(qū)域同步注漿量根據(jù)沉降結(jié)果大都控制在2.1～2.4m3之間，是理論值的145％16～0％。注入量如圖七所示。圖五、穿越沙涇港橋時盾構(gòu)姿態(tài)控制可硬性漿液漿液投料量(公公斤)/1.225m3備注水泥粉煤灰砂SY-1ND-105水1251150260135.2400注：每拌1.25m3；水泥：425#普硅；粉煤灰：三級灰；砂：細度模數(shù)0.7。圖六、同步注漿漿液初步配比環(huán)號同步注漿量（mm3）注漿壓力（baar）環(huán)號同步注漿量（mm3）注漿壓力（baar）9702.500.510252.300.59752.550.510302.20.0.59802.550.610352.180.59852.600.610402.250.59902.600.510452.300.59952.700.510502.400.510002.700.610552.500.510052.800.610602.500.510102.800.610652.550.510152.600.510702.500.510202.500.5圖七、穿越砂涇港橋時同步注漿量和注漿壓力隧道內(nèi)進行二次注漿砂涇港橋由于盾構(gòu)推進時同步注漿的漿液在填補建筑空隙時可能會存在一定間隙，且漿液的收縮變形也存在地面沉降的隱患，因此在隧道掘進的同時，根據(jù)地面建筑物和隧道的監(jiān)測情況，則需在隧道內(nèi)通過管片注漿孔進行壁后雙液注漿來保護建筑物。液漿的配比如下：水泥粉煤灰水稠度13適量9～11圖八、砂涇港橋二次注漿液漿配比要求漿液滿足泵送要求，泌水率<3‰，漿液一天強度≥0.2Mpa，28天的強度≥3Mpa，并確保在列車振動和7°地震下不液化。壁后補壓漿的壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)而定。并根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿量及注漿參數(shù)，從而使地層變形量減至最小。四、沉降監(jiān)測方案4.1監(jiān)測點的布設(shè)1）1）本工程鄰近建（構(gòu)）筑物的沉降點布設(shè)時我們考慮到監(jiān)測對象的特定情況，諸如重要性、距離遠近、結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式等。如由于隧道施工過程對周邊建(構(gòu))筑物（如曲陽小區(qū)、魯迅公園內(nèi)的越虹橋和假山）影響較大并可能導致裂縫甚至傾斜的，則進行裂縫、傾斜監(jiān)測，以確保其安全。根據(jù)建筑物情況及重要程度，在每個建筑物上面至少設(shè)置二個觀測點，測量其位移、傾斜等。2）砂涇港橋沉陷測點布置在砂涇港橋處隧道軸線上每隔5m布置一沉降測點，并在垂直隧道軸線方向上各布置2排橫向監(jiān)測點，以便于在施工過程中根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時優(yōu)化調(diào)整各類施工參數(shù)，確保地面安全。圖九、砂涇港橋沉降檢監(jiān)測點布置圖4.2監(jiān)測頻率設(shè)定1）施工前所得的初始數(shù)據(jù)為三次觀測平均值，以保證原始數(shù)據(jù)的準確性。2）建筑物變形測量應(yīng)在盾構(gòu)開挖面附近每天進行1-2次，待盾構(gòu)穿越后，變形趨于穩(wěn)定時，逐漸減少監(jiān)測次數(shù)，并恢復(fù)正常監(jiān)測，待地面變形穩(wěn)定一周后方可停止監(jiān)測。3）對于重要建筑物應(yīng)采用自動記錄儀和警報裝置控制地面建筑物變形的措施。4.3地表沉降監(jiān)測結(jié)果：盾構(gòu)推過該區(qū)段一周后對地面累計沉降進行監(jiān)測。累計沉降量均在（-30mm，+10mm）之內(nèi)，在垂直隧道軸線方向布置的2排橫向監(jiān)測點204、210點的沉降也均在在（-30mm，+10mm）之內(nèi)，如圖十、十一、十二所示。可以看出，盾構(gòu)切口尚未到達監(jiān)測點時，隨著盾構(gòu)的穿越和盾尾注漿，有些監(jiān)測點有一定隆起。當盾尾已完全穿越監(jiān)測點時各點沉降逐漸回落且趨于緩和?？梢钥闯?，通過后期補壓漿，各監(jiān)測點后期沉降得到了有效控制，后期沉降都在允許范圍內(nèi)，且變化范圍比允許范圍小很多。土壓平衡盾構(gòu)在樁基下穿越的施工技術(shù)取得了預(yù)期的效果。圖十、盾構(gòu)穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)后地面累計沉降量圖十一、盾構(gòu)穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)監(jiān)測點204沉降圖圖十二、盾構(gòu)穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)監(jiān)測點210沉降圖4.4信息化動態(tài)施工管理在盾構(gòu)穿越期間，專職人員晝夜對橋面進行沉降監(jiān)測，及時觀察結(jié)構(gòu)的變形情況。采用先進的通信手段，將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確地反饋給中央控制室，中央控制室根據(jù)地面所反映的情況，進行正確判斷，及時通知各子系統(tǒng)調(diào)整施工參數(shù)，確保盾構(gòu)順利穿越沙涇港橋樁基。五、結(jié)束語從本工程的施工情況和經(jīng)驗來看，認為在xx地區(qū)盾構(gòu)鄰近建筑物時施工，須落實專項技術(shù)措施，歸結(jié)有以下幾點：(1)須對重點保護的建筑物進行詳細認真地調(diào)查，調(diào)查包括建筑物竣工資料調(diào)查、建筑物現(xiàn)場勘查，以獲取反映真實情況的第一手資料。(2)靈活機動、因地制宜，合理優(yōu)化施工方案。(3)通過重要建筑時須加強沉降觀測頻率，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)，如土壓