富水、粉土、粉砂地層中地鐵盾構(gòu)穿越建筑物施工與管理

金春榮

【摘要】通過對蘇州軌道交通2號線盾構(gòu)施工中的技術(shù)與管理經(jīng)驗的總結(jié)，歸納出在富水、粉土、粉砂地層中盾構(gòu)穿越建筑物施工技術(shù)與管理經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)；地表沉降

引言

地鐵盾構(gòu)隧道施工對周邊建筑物的影響一直是地鐵工程建設(shè)者所關(guān)注的問題，尤其是近年來全國許多城市地鐵線路的大量修建，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中穿越建筑物不斷增多，該問題越發(fā)突出。目前在盾構(gòu)施工過程中對建筑物的保護(hù)主要通過1）對建筑物預(yù)加固或施工隔離樁2）對盾構(gòu)掘進(jìn)過程的各項參數(shù)控制，從而達(dá)到減小對地層的擾動來實現(xiàn)。

蘇州軌道交通2號線盾構(gòu)施工過程中，借鑒現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)管理中的ABC管理方法、調(diào)度會議制度和調(diào)度報告制度等方法加以管理；對地層及周邊環(huán)境分析；對進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備、注漿材料加以管控，從而達(dá)到了在整個地鐵盾構(gòu)施工過程中，對地面眾多建筑物保護(hù)的目的。

1、工程概況

蘇州市軌道交通2號線線路全長約25.556km，其中有15個區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，長度約13.4雙線公里。沿線多數(shù)區(qū)間下穿居民小區(qū)、工廠、市保護(hù)性建筑等共400余幢。施工環(huán)境復(fù)雜，工程安全風(fēng)險控制難度大。

線路地層層序自上而下依次為：①3素填土、③1粘土、③2層粉質(zhì)粘土、④1粉土、④2粉砂、⑤4粉質(zhì)粘土、⑥1粘土、⑥2粘質(zhì)粘土、⑥3粉質(zhì)粘土、⑦粉質(zhì)粘土夾粉土、⑧1粉質(zhì)粘土。隧道主要位于④1粉土、④2粉砂層，其中粉砂層含量占約70%；含水量高、約36%，盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中盾尾容易產(chǎn)生涌水、突泥現(xiàn)象。

2、盾構(gòu)穿越建筑物段沉降控制區(qū)域劃分

在對地面沉降計算中，最廣泛的是利用Peck曲線預(yù)測沉降槽；Peck在分析大量地表沉降觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了地表沉降槽符合正態(tài)分布曲線的概念。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，隧道沉降一般在軸線10m范圍內(nèi)是盾構(gòu)掘進(jìn)時主要影響區(qū)域，據(jù)此考慮，將隧道線路上方有無建筑物作為不同控制要求的區(qū)分點。同時根據(jù)盾構(gòu)施工對建筑物影響程度又細(xì)分為A區(qū)和B區(qū)（A區(qū)定義為盾構(gòu)穿越建筑物前10環(huán)以及盾構(gòu)穿越建筑物后管片脫出盾尾10環(huán)加上建筑物本身寬度三者之和，B區(qū)定義為盾構(gòu)穿越建筑物前10環(huán)到前20環(huán)間的范圍）。

3、盾構(gòu)設(shè)備要求

（1）盾構(gòu)機(jī)額定扭矩大于4000KN.m，額定推力大于3200t；（2）盾構(gòu)刀盤為面板式或復(fù)合式，開口率在28%～43%；（3）具備超前注漿功能（刀盤上布置有超前探測孔）；（4）螺旋輸送機(jī)有2道以上的土壓計；（5）土艙內(nèi)裝有3個及以上的土壓計；（6）刀盤上有4個以上添加劑注入口；（7）盾尾密封3道及以上，密封刷為國內(nèi)具有良好信譽(yù)的知名品牌；（8）如采用鉸接式盾構(gòu)機(jī)，必須為主動鉸接，具有1MPa及以上防水能力；（9）推進(jìn)千斤頂最大可伸長量相等。

4、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工

4.1盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)：對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行自檢，保證盾構(gòu)機(jī)工作狀態(tài)良好；穿越建筑物段掘進(jìn)施工過程中，盾構(gòu)機(jī)不允許停機(jī)。

4.2土倉壓力的設(shè)定：通過將盾構(gòu)土倉內(nèi)的實際土壓值Pi與設(shè)定土壓值P0進(jìn)行比較，將設(shè)定土壓值P0控制在以下范圍內(nèi)：（水壓力+主動土壓力）4.3排土控制：合理的掘進(jìn)速度控制在3cm/min左右，防止在富水、粉砂地層產(chǎn)生局部坍塌。

4.4渣土改良：添加鈉基膨潤土制成的泥漿，當(dāng)粉砂斷面大于1/2時，添加量應(yīng)大于20kg/環(huán)；禁止使用肥皂水。

4.5盾尾刷：每次盾構(gòu)始發(fā)前，重新更換3道盾尾刷。

4.6盾尾油脂：盾尾油脂必須使用滿足盾尾密封要求的優(yōu)質(zhì)油脂，使用量原則上不小于35kg/環(huán)。

4.7盾構(gòu)姿態(tài)控制與糾偏：（1）姿態(tài)控制。①盾構(gòu)掘進(jìn)曲線段，盾首或盾尾垂直偏差的絕對值不大于30mm，水平偏差的絕對值不大于28mm，盾首或盾尾偏差（水平或垂直）絕對值之和不大于40mm；②盾構(gòu)掘進(jìn)直線段，盾首或盾尾偏差（水平或垂直）絕對值之和不大于30mm。（2）常用的糾偏方法。①采用千斤頂推力修正；②采用楔形襯砌環(huán)修正。

5、同步注漿及二次補(bǔ)漿

同步注漿使用準(zhǔn)厚漿，正常段每環(huán)注漿率210%；在盾構(gòu)穿越建筑物段，每環(huán)注漿率不小于240%。在盾構(gòu)穿越建筑物段（AB區(qū)）或沉降量達(dá)報警值時，開始二次補(bǔ)漿。二次補(bǔ)漿使用水泥、水玻璃雙液漿，每環(huán)注漿量控制值為不小75%的注漿率。

6、管理制度

6.1盾構(gòu)機(jī)驗收制度：三次進(jìn)行檢查驗收：（1）第一次驗收：盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入施工現(xiàn)場前進(jìn)行第一次驗收，驗收通過后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場（滿足合同對盾構(gòu)規(guī)定要求）；（2）第二次驗收：盾構(gòu)機(jī)在現(xiàn)場組裝完成后、始發(fā)前進(jìn)行第二次檢查驗收（滿足施工前準(zhǔn)備要求）；（3）第三次驗收：盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入盾構(gòu)穿越建筑物段前進(jìn)行第三次檢查驗收（滿足穿越建筑物段施工對機(jī)況的要求）。

6.2現(xiàn)場值班制度：（1）現(xiàn)場值班人員由業(yè)主、監(jiān)理和施工單位三方共同組成。盾構(gòu)掘進(jìn)到達(dá)控制區(qū)B區(qū)前30環(huán)時，施工單位上報現(xiàn)場值班人員安排，上報的現(xiàn)場值班人員必須有現(xiàn)場指揮權(quán)。（2）進(jìn)入AB區(qū)后，參建各方需24小時現(xiàn)場值班，值班人員不得離開值班監(jiān)控室。如有特殊情況時需離開施工現(xiàn)場，施工、監(jiān)理單位值班人員必須向業(yè)主值班人員請假；業(yè)主人員必須向部門負(fù)責(zé)人請假。（3）各方負(fù)責(zé)人及以上人員，須對管理區(qū)域內(nèi)的值班情況進(jìn)行巡查，主要檢查值班人員的到位情況。

6.3會議制度：（1）現(xiàn)場碰頭會：盾構(gòu)進(jìn)入AB區(qū)后，現(xiàn)場每日召開碰頭會。會議由施工、監(jiān)理、建設(shè)單位現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員參加，對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行協(xié)商解決。（2）專題會議：如現(xiàn)場協(xié)商不能確定解決方案，由施工、監(jiān)理、建設(shè)單位主要負(fù)責(zé)人召開專題會議，必要時可召開專家咨詢會。

6.4安全警示制度：地表及建筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)實行預(yù)警值、報警值和控制值三級警示制度，具體變形控制標(biāo)準(zhǔn)和管理方法見下表1（非AB區(qū)沉降標(biāo)準(zhǔn)按相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求執(zhí)行）。

6.5突發(fā)事故應(yīng)急與緊急疏散：（1）盾構(gòu)穿越建筑物的風(fēng)險因素眾多，常見風(fēng)險因素：加固質(zhì)量差或效果不佳，導(dǎo)致建筑物沉降過大，影響工程及人身安全；盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)設(shè)定不合理，導(dǎo)致開挖面失穩(wěn)，嚴(yán)重者可導(dǎo)致塌方；同步注漿和二次補(bǔ)注漿量不足，導(dǎo)致建筑物沉降過大；（2）突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案。發(fā)生突發(fā)事故時，為能迅速、高效、有序地開展救護(hù)及善后工作，及時采取切實有效的措施控制事態(tài)的發(fā)展，最大限度地降低財產(chǎn)損失和人員傷亡，必須制訂專項應(yīng)急救援預(yù)案。

7、結(jié)語

蘇州軌道交通2號線地下段盾構(gòu)隧道施工于2010年9年開始，到2012年9完成，歷時2年；建設(shè)過程中通過采用借鑒工業(yè)企業(yè)中ABC管理方法、調(diào)度會議制度和調(diào)度報告制度等加以管理；重點通過對地層及周邊環(huán)境分析、對進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備、注漿材料提出了明確的要求并規(guī)定了各項管理制度，從而達(dá)到了在整個地鐵盾構(gòu)施工過程中對地面眾多建筑物保護(hù)的目的，此類管理方法與技術(shù)可以借鑒到其他城市地鐵線路盾構(gòu)施工時應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇州軌道交通2號線盾構(gòu)施工管理辦法.蘇州市軌道交通有限公司，2010.11

[2]蘇州軌道交通2號線盾構(gòu)施工技術(shù)要求.蘇州市軌道交通有限公司，2010.11

[3]徐盛華，陳子慧.現(xiàn)代企業(yè)管理學(xué).北京：清華大學(xué)出版社，2004（7）316-317 345-346