深圳地鐵下穿兒童醫(yī)院宿舍樓盾構(gòu)技術(shù)研究

趙守憲

(中國鐵建十六局集團(tuán)北京軌道交通工程有限公司，北京101100)

城市地鐵下穿重要建筑物(如火車站、商場等)在我國較常見［1］［2］，工程界也積累了相對較成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。而深圳地鐵3號線下穿深圳兒童醫(yī)院宿舍樓樁基礎(chǔ)段，具有突出難度，主要體現(xiàn)在穿越地層為全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖土體物理力學(xué)參數(shù)變化大，對盾構(gòu)參數(shù)要求嚴(yán)格，而且下穿兒童醫(yī)院宿舍樓段隧道位于轉(zhuǎn)彎段，難以保證隧道的連續(xù)快速掘進(jìn)。基于此，在對該下穿地層詳細(xì)勘察的基礎(chǔ)上，分析盾構(gòu)施工對既有建筑物的影響，提出系統(tǒng)的盾構(gòu)參數(shù)，為類似工程提供技術(shù)參考。

1 工程概況

深圳地鐵3號線福田至少年宮區(qū)間YCK6+833.0～YCK6+869.0(ZCK6+840～ZCK6+868)里程段，下穿深圳兒童醫(yī)院宿舍樓樁基礎(chǔ)，該樓為1997年修建，建筑基礎(chǔ)為獨(dú)立沉管灌注樁基礎(chǔ)，樁徑480 mm，樁長15 m，樁頂設(shè)獨(dú)立承臺，承臺高1.2 m，建筑物在地面層沒連接體系，2～8層為框架結(jié)構(gòu)。樁底距地面深度約為16.2 m，此處隧道(拱頂)埋深約為22.5 m，樁底距離隧道拱頂凈距約為4.8～5.8 m。隧洞直徑為5.4 m，管片采用通用型襯砌管片，錯縫拼裝，隧道外徑6.0 m，如圖1、圖2所示。

2 工程地質(zhì)特征

根據(jù)不同的巖、土類別，巖土不同的成因時(shí)代，巖土不同的狀態(tài)，結(jié)合本工程地質(zhì)斷面，劃分巖土層。從上而下分為4個(gè)巖土層(圖2)，其中對該下穿工程影響較大的主要為以下幾層。

2.1 ＜6－2＞礫(砂)質(zhì)黏性土

灰褐、棕紅及褐黃色等，硬塑狀，局部可塑狀。土質(zhì)較均勻，含少量石英質(zhì)粗砂礫，由下伏花崗巖殘積而成。巖芯呈土柱狀。主要呈透鏡狀分布于區(qū)間兩端沖洪積層之下、基巖面之上，厚 1.1～17 m，埋深 5.7～20.5 m。ρ=1.62～1.99 g/cm3，天然快剪凝聚力 c=19.5 ～35.1 kPa，φ =12.6°～32.0°，固結(jié)快剪凝聚力 c=21.8～41.4 kPa，φ=21°～28.5°，α=0.18 ～ 0.84 MPa－1，Es 0.1 ～ 0.2=2.81 ～ 8.89 MPa，屬中～高壓縮性土。

圖1 深圳地鐵3號線福田至少年宮區(qū)間下穿兒童醫(yī)院平面示意

2.2 ＜12－1＞全風(fēng)化花崗巖

灰白、褐紅、褐黃、褐灰色等，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)可辨析，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀，遇水軟化。礦物成分除石英質(zhì)殘留外，其他已基本風(fēng)化呈土狀。場地內(nèi)層狀分布于殘積土之下，厚0.6～16.8 m，埋深6.3－28.3 m。ρ=1.51～2.04 g/cm3，天然快剪凝聚力 c=12.7 ～40.0 kPa，φ=11.1°～36.0°，固結(jié)快剪凝聚力 c=30.9～51.4 kPa，φ=23.6°～36.4°，α0.1～0.2=0.15 ～0.92 MPa－1，屬中 ～ 高壓縮性土。

2.3 ＜12－2－1＞強(qiáng)風(fēng)化花崗巖

褐灰、褐黃、褐紅等色，局部夾暗黑色。巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀，微含角礫狀強(qiáng)風(fēng)化碎石，手可折斷，遇水軟化崩解。場地內(nèi)層狀分布于＜12－1＞之下，厚度變化大，局部缺失，厚0.5～28.7 m，埋深10.5－37 m，部分鉆孔未揭穿該層。ρ=1.71～1.95 g/cm3，天然快剪凝聚力 c=21.7～54.7kPa，φ =21.9 ～ 33.2°，固 結(jié) 快 剪 凝 聚 力 c=31.0～44.9 kPa，φ=28.5°～35.3°，α=0.1 ～0.2=0.27 ～0.65 MPa－1，Es=2.69 ～6.26 MPa，屬中 ～ 高壓縮性土。

圖2 深圳地鐵3號線福田至少年宮區(qū)間下穿兒童醫(yī)院斷面

3 盾構(gòu)參數(shù)設(shè)置

(1)保倉壓。推進(jìn)過程中保持土壓0.16 MPa，出土量控制在每環(huán)53～57 m3，以減小上覆巖土體沉降。

(2)低擾動。下穿過程中總推力1 000～1 200 t，刀盤扭矩控制在1 700～2 000 kN·m(10～12 MPa)，以減小對周圍地層的擾動。

(3)推進(jìn)速度控制在30 mm/min，一定土倉壓力下，推進(jìn)速度越快，對總推力和刀盤扭矩要求越大，而且同步注漿跟不上推進(jìn)。推進(jìn)速度越慢，其由于穿越過慢，機(jī)身對土體擾動越大，綜合考慮選擇30～40 mm/min。

(4)勤注漿。每環(huán)同步注漿控制在7 m，及時(shí)填補(bǔ)盾尾間隙，勤打密封油脂，杜絕盾尾漏漿。減小第四階段由于盾尾土體應(yīng)力釋放造成的沉降，同步注漿壓力4 bar，通過后及時(shí)的二次主雙液漿。

(5)泡沫劑用量4～5環(huán)/桶

(6)根據(jù)兒童醫(yī)院宿舍樓基礎(chǔ)特性，確定一級警戒值:樓體最大沉降=50 mm;樓體最大傾斜=1‰。并采用以下保警體系:

①三級報(bào)警值

0＜樓體最大沉降＜50/3 mm;0＜樓體最大傾斜＜1/3000

②二級報(bào)警值

50/3 mm≤樓體最大沉降≤100 mm/3;1/3 000≤樓體最大傾斜≤2/3000;

③一級報(bào)警值

100 mm/3≤樓體最大沉降≤50 mm;2/3 000≤樓體最大傾斜≤1‰。

4 結(jié)論

(1)深圳地鐵3號線福田至少年宮區(qū)間下穿兒童醫(yī)院主要的難度在于花巖巖全強(qiáng)風(fēng)化層巖土力物理力學(xué)參數(shù)變化大及穿越段為曲線通過。

(2)盾構(gòu)推進(jìn)過程中倉壓宜保持為0.16 MPa，出土量為每環(huán)53～57 m3，達(dá)到了減小上覆巖土體沉降的良好效果。

(3)考慮到曲線段的推進(jìn)速度及其對上覆土層的擾動，推進(jìn)速度宜控制為30～40 mm/min，下穿過程中總推力取為1 000～1 200 t，刀盤扭矩控制在1 700～2 000kN·m。

［1］洪開榮.盾構(gòu)隧道穿越廣州火車站站場的設(shè)計(jì)與施工［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002，39(6):34－37

［2］張鳳祥，朱合華，傅德明，等.盾構(gòu)隧道［M］.北京:人民交通出版社，2004