盾構(gòu)隧道穿既有建筑施工過程控制研究

楊凱鈞

（廣州城市職業(yè)學校，廣東 廣州 510000）

因盾構(gòu)法施工有著挖掘速度快、施工安全性高、孔洞成型標準、不影響地表交通和地下管線設施等優(yōu)勢被廣泛應用于隧道施工中[1]。城市地鐵建設常位于交通流量大和建筑群體多的區(qū)域，盾構(gòu)隧道施工時往往需要穿越既有建構(gòu)筑物底部，若對掘進過程控制不到位將導致地表沉陷嚴重，甚至出現(xiàn)房屋倒塌[2]。如何把控盾構(gòu)隧道施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)，從而減小因盾構(gòu)施工引起的地表變形，保證既有建構(gòu)筑的安全，值得研究。

1 盾構(gòu)隧道穿既有建構(gòu)筑物施工工序與流程

前期應充分了解建構(gòu)筑物及地下管線的布置情況，合理制定施工方案及做好現(xiàn)場管理；分析施工參數(shù)設置是否得當，對地面預加固和預埋注漿管進行步驟劃分[3]。

利用電力隧道及污水管線增設注漿孔，并根據(jù)實際地質(zhì)和掘進狀況對隧道周圍土體進行注漿加固和預埋注漿管[4]；結(jié)合工程場地條件并經(jīng)過系列的試驗確定注漿壓力、注漿量等掘進參數(shù)，且在加固后對地表穩(wěn)定性和抗壓強度進行系統(tǒng)的評價，使地表和建構(gòu)筑物安全可靠[5]。

盾構(gòu)隧道穿越建筑物時，應根據(jù)側(cè)穿位置、角度預先設定好掘進方案，并對穿越建筑物的區(qū)域和隧道周圍土體進行地層注漿加固；通過沉降監(jiān)測結(jié)果對建筑物及地表的穩(wěn)定性進行分析，并考慮是否需要對其進行跟蹤注漿[6]。盾構(gòu)法隧道穿越既有建構(gòu)筑物的具體施工流程如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)隧道穿既有建構(gòu)筑物施工流程

2 工程案例分析

2.1 工程概況

依托工程是某地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道穿越商業(yè)樓，所穿建筑為地上3 層的混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎形式為柱下獨立基礎，基礎最大埋深為8.3m，隧道埋深為11.7m，隧道開挖直徑6.28m，管片外徑6.0m，管片厚度300mm，該建筑物位于R=350mm 曲線段，線路坡度-25.324‰，區(qū)間隧道與商業(yè)樓的斷面關(guān)系如圖2 所示。通過巖土勘察可知所穿區(qū)域和深度范圍內(nèi)多為雜填土與黏土，主要賦存著上層滯水（一）和弱承壓水（三）兩層地下水，上層水位埋深0.45～6.00m、下層水位埋深7.7～9.2m。

2.2 施工重點及難點

試掘進結(jié)束后便進行施工，缺乏類似施工經(jīng)驗；R=350m 屬于小半徑，穿越建筑物時其盾構(gòu)姿勢控制難度大、糾偏困難，且管片之間容易發(fā)生錯臺，這有可能導致管片碎裂。

2.3 施工過程控制

圖2 區(qū)間隧道與商業(yè)樓斷面關(guān)系圖（單位：mm）

先根據(jù)試掘進階段的經(jīng)驗及建筑物荷載初定土壓力值，并依據(jù)檢測數(shù)據(jù)判定土壓是否異常。盾構(gòu)推力受盾構(gòu)掘進速度和刀盤扭矩直接影響，在確保反力架安全的情況下，適當增加盾構(gòu)推力，摸索出最佳的推力值。出土量對刀盤正面土壓力和開挖面的穩(wěn)定至關(guān)重要，控制排土量是控制地表變形的重要措施，而出土量的大小取決于輸送機的轉(zhuǎn)速，這就要求協(xié)調(diào)好螺旋傳輸機轉(zhuǎn)速與千斤頂推進速度之間的關(guān)系，保證土壓平衡。同步注漿時注漿壓力和注漿量要根據(jù)監(jiān)測值實時調(diào)整，并總結(jié)適用的取值。

2.4 監(jiān)測分析

先將推進階段的施工參數(shù)繪制成圖，以便直觀地反映出盾構(gòu)時各監(jiān)測位置的建筑物沉降量。建筑物沉降統(tǒng)計表如圖3 所示，建筑沉降曲線圖如圖4 所示，地表沉降統(tǒng)計表如圖5 所示。

由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知：通過對盾構(gòu)施工過程的合理控制，地表沉降與建筑物沉降量均控制在合理范圍內(nèi)，除個別監(jiān)測點位累計沉降值偏大外，其余均為4mm，證明掘進參數(shù)設置合理，施工過程控制得當。

3 盾構(gòu)隧道穿既有建筑經(jīng)驗總結(jié)

案例中的盾構(gòu)隧道能否順利穿過既有建筑，主要取決于施工過程控制是否到位。在盾構(gòu)機穿過既有建筑之前準備工作充分，對盾構(gòu)穿越土層的地質(zhì)水文條件進行了研究，前期對施工參數(shù)的設置及地表沉降規(guī)律進行了總結(jié)并根據(jù)監(jiān)測值對參數(shù)進行合理調(diào)整，尤其是對同步注漿量的優(yōu)化，使盾構(gòu)隧道安全地穿越了既有建筑。具體采取的方法如下：依據(jù)監(jiān)測結(jié)果設定和調(diào)整土壓力值，保持切口前方土體穩(wěn)定；對注漿量、注漿壓力、注漿位置進行調(diào)整，優(yōu)化同步注漿參數(shù)，控制好土體后期沉降；進行成果分析，結(jié)合設置的施工參數(shù)和土體沉降規(guī)律掌握盾構(gòu)隧道穿越建筑物的各項施工參數(shù)。對施工工況和施工管理的把控也尤為重要：嚴格控制盾構(gòu)姿勢和減小糾偏量，以減少對周圍土體的擾動而引起的沉降；盾構(gòu)機盾構(gòu)時應盡可能地減少停機，控制推進速度和保持勻速推進是關(guān)鍵，盾構(gòu)操作人員要做到施工全過程的跟蹤服務，出現(xiàn)問題及時解決；做好信息化施工，通過數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)對推進的實時情況進行監(jiān)控，對各種信息進行分析，及時調(diào)整施工參數(shù)，將指令傳達給施工班組，指導盾構(gòu)推進施工。

圖3 建筑物沉降統(tǒng)計表

圖4 建筑沉降曲線圖

圖5 地表沉降統(tǒng)計表

4 結(jié)束語

盾構(gòu)隧道穿越既有建構(gòu)筑物時，施工過程控制是保證地表穩(wěn)定和建筑安全的最有效手段，其關(guān)鍵在于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實時調(diào)整土壓力、注漿壓力、注漿量和注漿位置等掘進參數(shù)，并做好信息化施工管理，對施工過程做到全程跟蹤，確保盾構(gòu)掘進有序進行。