盾構(gòu)機(jī)下穿建筑群施工技術(shù)

中鐵十五局集團(tuán)有限公司城市軌道交通工程公司

摘要：本文結(jié)合盾構(gòu)機(jī)穿越3號線3102標(biāo)翠田左線翠竹菀小區(qū)11棟80年代的舊房屋的施工實(shí)際，總結(jié)了盾構(gòu)機(jī)穿越建筑群的施工技術(shù)，對今后類似工程的施工具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地鐵；建筑群；盾構(gòu)施工

1.工程概況

我單位承建的深圳地鐵3號線3102標(biāo)翠田左線區(qū)間全長1200.8m，本區(qū)間設(shè)計范圍內(nèi)隧道自田貝站南端頭始發(fā)，沿翠竹路左轉(zhuǎn)至大頭嶺，后右轉(zhuǎn)穿越大頭嶺、翠竹苑居民小區(qū)、東門北路至翠竹站東端。

本區(qū)間設(shè)計范圍里程ZDK10+165.970～ZDK11+374.800（含短鏈16.138m）。全區(qū)間有盾構(gòu)開挖盾構(gòu)襯砌隧道和礦山法開挖盾構(gòu)襯砌隧道兩種隧道，其中：ZDK10+165.970～ZDK10+635.000和ZDK11+022.000～ZDK11+374.800為盾構(gòu)開挖盾構(gòu)襯砌隧道，ZDK10+635.000～ZDK11+022.000為礦山法開挖盾構(gòu)襯砌隧道。

盾構(gòu)開挖盾構(gòu)襯砌隧道長821.83m（單洞）；礦山法開挖盾構(gòu)襯砌隧道長387m（單洞）。

區(qū)間在ZDK10+470.117和ZDK11+017.5處共設(shè)2處聯(lián)絡(luò)通道，在ZDK10+470.117處聯(lián)絡(luò)通道中間設(shè)區(qū)間排水泵房，在ZDK11+017.5處設(shè)礦山法施工橫通道，在橫通道端頭設(shè)施工豎井。

本區(qū)間所處地段建筑物多，地下管線多，交通繁忙，盾構(gòu)穿越東門北路北側(cè)翠竹菀住宅小區(qū)約13棟建筑，其中6層的建筑物10座，4層的建筑物1座，1層的建筑物2座。

盾構(gòu)施工至此須采取先進(jìn)有效的盾構(gòu)施工技術(shù)措施才能保證地面建筑物以及地下管線的安全。如圖1為3102標(biāo)段工程平面示意圖。

圖1 3102標(biāo)段工程平面示意圖

2.工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

區(qū)間依據(jù)地質(zhì)勘察報告、補(bǔ)充地質(zhì)勘察報告及盾構(gòu)工作井的開挖記錄，從上到下依次為人工填土層、淤泥質(zhì)粘性土層、砂層、殘積土粘性層、花崗片麻巖。巖石強(qiáng)度變化較大，全、強(qiáng)風(fēng)化巖層大部分強(qiáng)度在20～40Mpa，最大強(qiáng)度最大值為193.4Mpa，平均150 Mpa。其中進(jìn)入翠竹菀小區(qū)有將近191m，平均強(qiáng)度150 Mpa的花崗麻片巖。100m上軟下硬地質(zhì)，施工難度很大。

根據(jù)地下水的賦存條件，沿線地下水主要有兩種類型：一是松散土層孔隙水，二是基巖裂隙水。圖2為小區(qū)地質(zhì)圖。

圖2 小區(qū)地質(zhì)圖

3.沿線建（構(gòu)）筑物及管線情況

3.1翠竹小區(qū)房屋基礎(chǔ)資料調(diào)查情況（見表1、表2、圖3）根據(jù)《翠竹站～田貝站區(qū)間總平面圖》可知：翠田區(qū)間隧道下穿翠竹路后，過康寧醫(yī)院進(jìn)入礦山法隧道，出礦山法隧道穿翠竹苑小區(qū)，經(jīng)東門北路到達(dá)翠竹站。

翠竹苑小區(qū)受隧道施工影響共有13座建筑物，其中6層的建筑物10座，1層的建筑物2座，4層建筑物1座。

區(qū)間隧道穿越的地下管線眾多，但管徑均較小。主要管線有：給水、燃?xì)?、電力、電信、雨水、污水等。但污水管管徑大（一般均為?00混凝土管），且埋置深度均在3.0m左右，距隧道頂距離較近，施工過程中尤其要加強(qiáng)對距離隧道凈距小于10m范圍內(nèi)的管線監(jiān)測和保護(hù)。由于水泥砂漿抹口的砼管道對沉降最為敏感，故其允許沉降量可作為地下管線控制的基準(zhǔn)。

表1 地面建筑物一覽表

序號對應(yīng)里程建筑物名稱與線路

關(guān)系與隧道

關(guān)系層數(shù)結(jié)構(gòu)類型基礎(chǔ)

類型預(yù)加固

方法

1CK10+275翠竹苑小區(qū)4、5、6棟左右線從下方穿越與隧道凈距12m6磚混條形基礎(chǔ)袖閥管注漿加固

2CK10+344翠竹苑泵房左右線從下方穿越與隧道凈距13m1磚混天然基礎(chǔ)袖閥管注漿加固

3CK10+349翠竹苑

管理處左右線從下方穿越與隧道凈距16m1磚混天然基礎(chǔ)袖閥管注漿加固

此段地層中，隧道范圍內(nèi)為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖地層且隧道范圍內(nèi)存在沙層，且隧道上部有4米的淤泥層，盾構(gòu)穿越此范圍對土體的擾動大，由于房屋的基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，整體性不強(qiáng)，地下水豐富，在掘進(jìn)過程中極易造成房屋內(nèi)部出現(xiàn)裂縫、局部不均勻沉降等，需提前加固處理。

4CK10+392翠竹苑16、17棟左右線從下方穿越與隧道凈距17m6磚混筏板袖閥管注漿加固

5CK10+408翠竹苑

18棟左線從下方穿越與隧道凈距20m6磚混筏板基礎(chǔ)

6 翠竹苑

32棟右線從下方穿越與隧道凈距22m6磚混筏板基礎(chǔ)

7CK10+530翠竹苑

44、45棟左右線從下方穿越與隧道凈距23m6磚混筏板基礎(chǔ)

8CK10+580翠竹苑

48棟左右線從下方穿越與隧道凈距26m6磚混毛石基礎(chǔ)

9 翠竹苑

60棟左右線從下方穿越與隧道凈距29m4磚混毛石基礎(chǔ)

此段地層中，隧道范圍內(nèi)為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖地層且隧道范圍內(nèi)為上軟下硬地層，盾構(gòu)穿越此范圍對土體的時對掘進(jìn)施工參數(shù)不易控制，房屋的基礎(chǔ)形式不明，前期調(diào)查結(jié)果可能為筏板、毛石基礎(chǔ)，地下水豐富在掘進(jìn)過程中地面建筑物沉降較難控制，需提前加固處理。

表2 沿線主要管線調(diào)查一覽表

序號管線

名稱對應(yīng)里程與線路

關(guān)系數(shù)量處理

措施與隧道

關(guān)系管徑

（m）備注

1雨水管YDK11+044.5～YDK11+374.8下方斜穿1加固與隧道凈距8m1翠田區(qū)間

2雨水管YDK11+044.5～YDK11+374.8下方斜穿1加固與隧道凈距8m1.2翠田區(qū)間

圖3 線路穿過建筑物平面

3.2 翠竹小區(qū)房屋探挖揭露基礎(chǔ)及管線分布情況

因?yàn)榇渲褫倚^(qū)是80年代建的房屋基礎(chǔ)情況資料不是齊全清楚，如果基礎(chǔ)不明就會給盾構(gòu)施工帶來極大地風(fēng)險。為確保房屋竣工資料的真實(shí)性，我項目部和翠竹苑小區(qū)管理處協(xié)商，施工前分別對小區(qū)4、5、6號樓進(jìn)行基礎(chǔ)開挖，探明基礎(chǔ)真實(shí)情況。4、5、6號樓開挖2m后發(fā)現(xiàn)有條形基礎(chǔ)，高度為40cm，向下繼續(xù)開挖1m，并在條形基礎(chǔ)下向房屋側(cè)掏空80cm，長度方向近1m，沒有發(fā)現(xiàn)樁基，我們邀請物探專家、設(shè)計、監(jiān)理進(jìn)行樁基探明，都一直認(rèn)為沒有樁基。對16、17、18、32、44、45號樓基礎(chǔ)同樣進(jìn)行了開挖發(fā)現(xiàn)為伐板基礎(chǔ)和房屋基礎(chǔ)圖紙相符。對48、60號樓基礎(chǔ)進(jìn)行開挖發(fā)現(xiàn)為毛石基礎(chǔ)。

開挖區(qū)域均有多種淺埋管線，如多根排水管、煤氣管道。開挖揭露管線情況如圖4所示。

圖4 建筑物基礎(chǔ)揭露及管線揭露

4.翠竹小區(qū)房屋段鉆孔及揭露地質(zhì)情況

為了降低盾構(gòu)施工風(fēng)險，施工前對小區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行了補(bǔ)充地質(zhì)勘查鉆孔，給盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時參數(shù)確定提供真實(shí)切合地質(zhì)情況的掘進(jìn)參數(shù)。為盾構(gòu)機(jī)安全通過小區(qū)房屋提供保證。地質(zhì)鉆孔布置見圖5，祥勘取芯部分照片如圖6所示

圖5 小區(qū)房屋地質(zhì)鉆孔布置圖

圖6 詳勘取芯照片

5. 盾構(gòu)下穿小區(qū)期間的施工措施

5.1下穿前對小區(qū)部分建筑進(jìn)行預(yù)加固

已查明有13座建筑物基礎(chǔ)位于隧道正上方且基礎(chǔ)坐落在回填土上，埋深較淺。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況得知，結(jié)合翠～田區(qū)間右線施工經(jīng)驗(yàn)，地質(zhì)勘察報告不能完整反映該區(qū)間地質(zhì)狀況，盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中易造成局部土體坍塌現(xiàn)象和房屋沉降量大，存在安全隱患。為保證施工安全及施工的順利進(jìn)行，必須對此房屋基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)加固處理。針對上述情況，決定對ZDK10+343.641至ZDK10+401.641（翠竹苑小區(qū)4、5、6、16、17號樓及小區(qū)管理處）采用袖閥管注漿法施工，對該段土體進(jìn)行加固處理，增強(qiáng)地基的自穩(wěn)性。

加固土體3～4天單軸極限抗壓強(qiáng)度≥1.0Mpa。注漿間距為1000m，梅花形布置如圖7，對房屋基礎(chǔ)范圍下方土體進(jìn)行輻射型注漿加固處理，形成具有復(fù)合地基，以達(dá)到穩(wěn)固土體的預(yù)期目的。注雙液漿，其配比為水灰比1：1，水泥漿：水玻璃漿液體積比1：0.6。水玻璃原液（35-40BE），注漿參數(shù)：注雙液漿孔直徑￠46mm、漿液擴(kuò)散半徑：1m、漿液凝結(jié)時間：15min以內(nèi)，注漿壓力1-2bar，注漿量以實(shí)際方量為準(zhǔn)。注漿加固剖面圖如圖8所示。

圖7 袖伐管施工平面布置圖

圖8 袖伐管注漿加固剖面

5.2 下穿前施工準(zhǔn)備

（3）過小區(qū)施工方案及相關(guān)技術(shù)交底必須通過在項目部、施工隊組織專題學(xué)習(xí)，確保技術(shù)方案落實(shí)和傳達(dá)到所有的施工技術(shù)人員及作業(yè)人員。

（4）盾構(gòu)機(jī)刀盤距離第一棟房屋前有計劃的進(jìn)行盾構(gòu)設(shè)備的維修和保養(yǎng)，確保推進(jìn)系統(tǒng)完好、注漿系統(tǒng)（4路管路必須暢通，保證注漿量）、盾尾密封等完好，并備足常用備件，確保盾構(gòu)機(jī)能以良好的狀態(tài)進(jìn)行小區(qū)房屋段施工。

（5）有計劃的進(jìn)行換刀，換刀前通過管片經(jīng)向注漿封堵管片水源，再根據(jù)開倉程序及換刀方案進(jìn)行換刀。由于根據(jù)地質(zhì)祥勘資料，盾構(gòu)過小區(qū)房屋段隧道洞身地層為微風(fēng)化花崗麻片巖，計劃換刀位置地層相對較好選擇，無需提前對換刀位置地層進(jìn)行處理，但為確保換到位置的安全，地層是否需加固根據(jù)取芯補(bǔ)堪情況判斷確定。換刀及刀具檢查必須在安全的位置進(jìn)行，必要時必須通過輔助措施對地層進(jìn)行加固處理，以保證施工的安全。根據(jù)前期掘進(jìn)情況選擇適合該地層的刀具廠家，保證道具質(zhì)量。根據(jù)地質(zhì)情況選擇全斷面硬巖結(jié)束前換刀，更換一盤全新刀具。此位置經(jīng)地面取心驗(yàn)證和地質(zhì)圖相符。