軟土地層盾構(gòu)法下穿多層淺基民宅施工變形控制

王立玲 （中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023）

0 前言

在地鐵區(qū)間隧道施工中，盾構(gòu)法已成為主流施工方法。在盾構(gòu)施工過程中對地層變形控制非常重要，否則可能會引起地表過大變形，從而危及周邊環(huán)境安全。本文依托杭海城際鐵路工程許村鎮(zhèn)—余杭高鐵站區(qū)間工程，總結(jié)了盾構(gòu)下穿多層淺基礎(chǔ)民宅施工過程中地層變形控制技術(shù)，即通過采用對民宅淺基礎(chǔ)底部地層實(shí)施注漿加固及改進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)等措施，保證了軟土地層中盾構(gòu)下穿淺基民宅施工安全。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)情況

盾構(gòu)下穿建筑物部位為軟土地層，隧道埋深約15.7m，土層分布自上而下分別為④1 淤泥質(zhì)黏土、⑤2 粉質(zhì)黏土、⑥2 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑦2- 1 粉質(zhì)黏土夾粉土。各土層物理力學(xué)參數(shù)詳見表1。該建設(shè)場地地層土體具有壓縮性高、強(qiáng)度低等特性，其中淤泥質(zhì)粘土層呈流塑性，工程性質(zhì)差，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中地層變形控制難度大。

1.2 建筑物分布情況

本盾構(gòu)下穿施工共涉及六棟多層民宅，為砌體結(jié)構(gòu)，抗變形能力差。且盾構(gòu)下穿于建筑群一側(cè)，更易造成建筑物不均勻沉降變形，從而導(dǎo)致房屋開裂。盾構(gòu)隧道與民宅群空間位置關(guān)系見圖1。盾構(gòu)隧道與民宅平面與剖面位置關(guān)系見圖2。圖3 為民宅實(shí)景。

圖1 盾構(gòu)隧道與民宅空間位置關(guān)系

圖2 盾構(gòu)隧道與民宅平面與剖面位置關(guān)系

圖3 民宅實(shí)景

2 變形控制措施

2.1 民宅基底軟土層注漿加固措施

注漿加固技術(shù)是減小軟土地基變形的有效措施。大量工程實(shí)踐表明，適當(dāng)?shù)牡鼗庸虒刂频鼗冃?、保護(hù)周邊環(huán)境、降低工程造價(jià)具有重要意義。

針對本工程淺基礎(chǔ)民宅上部為砌體結(jié)構(gòu)，抗變形能力差，采用袖閥管預(yù)注漿加固方式進(jìn)行軟土地層的預(yù)加固。

盾構(gòu)下穿部位地層物理力學(xué)參數(shù) 表1

預(yù)注漿孔位沿房屋周邊布置，采取單排布置，孔間距1.5m，采取分序孔注漿，間隔跳孔方式進(jìn)行注漿。注漿范圍為隧道正上方及其兩側(cè)1.0 倍隧道洞徑區(qū)域內(nèi)的民宅基底下軟土層。

預(yù)注漿孔布置方式：在受影響民宅兩側(cè)沿建筑物輪廓線外2.0m 依次布設(shè)注漿孔位,注漿孔與水平面成45°傾角。注漿范圍內(nèi)所有注漿管要伸入房屋邊線內(nèi)側(cè)2.0m，注漿管垂直方向深度為4m。注漿孔布置及加固范圍如圖4 所示。

注漿方式：采用單臺注漿泵同步注漿，先注雙液漿封孔，再注單液漿。注漿泵工作壓力不大于0.4MPa，以防對民宅上部結(jié)構(gòu)造成過大隆起變形。

圖4 注漿孔布置及加固范圍

2.2 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化

為盡可能降低盾構(gòu)施工對民宅的影響，確保盾構(gòu)施工時(shí)周邊環(huán)境安全，在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，采取了以下控制措施：

①嚴(yán)格土壓管理。精確控制土倉壓力，真正實(shí)現(xiàn)開挖面土壓平衡，確保開挖面穩(wěn)定。根據(jù)盾構(gòu)施工進(jìn)入民宅段前一段推進(jìn)參數(shù)總結(jié)，在該段盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，土倉壓力設(shè)定為2～2.4bar，較正常段略高0.2bar，推進(jìn)過程中土壓波動(dòng)值控制在0.1～0.2bar；

②合理設(shè)定推進(jìn)速度，保持穩(wěn)定推進(jìn)速度。刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為0.8～1.0 轉(zhuǎn)，刀盤扭矩控制在800～1300kN·m，總推力為13500kN，較正常段高200～400kN；

③加強(qiáng)隧道管片背后間隙注漿管理，采用適宜的管片背后注漿措施，適時(shí)進(jìn)行同步注漿和二次注漿及時(shí)填充襯砌背后間隙，地層中以粉土、粉質(zhì)粘土為主，下穿民宅時(shí)采用克泥效工法，克泥效使用濃度為450kg/m，注入率為130%，注漿壓力控制在2.7～3.2bar；

④嚴(yán)格出土量管理，防止開挖面超挖，原則上按理論出土量出土，實(shí)際出土量控制不得大于理論出土量的98%；

⑤控制好盾構(gòu)姿態(tài)，盡可能少糾偏，以減少對地層的擾動(dòng)，在盾構(gòu)穿越房屋前，盡量將盾構(gòu)軸線及管片預(yù)先調(diào)整到位，避免穿越過程中多次大幅糾偏，若非糾不可，則應(yīng)勤糾慢糾，每環(huán)不得超過3.0mm；

⑥重視土倉內(nèi)土體改良，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在摩擦角大、透水性強(qiáng)的地層中掘進(jìn)，難以保證開挖面的穩(wěn)定，所以必須高度重視土倉內(nèi)土體的改良效果；

⑦地面及民宅變形監(jiān)測為2～3h 一次，并做好記錄。

3 實(shí)施效果

3.1 地表沉降變化分析

經(jīng)過對地表監(jiān)測點(diǎn)沉降量的分析，盾構(gòu)穿越房屋過程中單次沉降變化量均在±3mm 內(nèi)，滿足現(xiàn)場控制要求。

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)對比

圖7 為ZD77 監(jiān)測斷面實(shí)測與模擬沉降量，圖8 為ZD78 監(jiān)測斷面實(shí)測與模擬沉降量。監(jiān)測結(jié)果表明，經(jīng)隧道洞內(nèi)、洞外采取綜合變形控制措施后，現(xiàn)場地表橫向斷面沉降為不均勻沉降，ZD77- 6 最大累計(jì)沉降量為- 23.4mm，ZD77- 1 最小沉降量- 3.2mm，滿足現(xiàn)場控制要求，保證了隧道上部民宅結(jié)構(gòu)安全。

圖5 ZD77 斷面沉降變化曲線

圖6 ZD78 斷面沉降變化曲線

圖7 ZD77 監(jiān)測斷面實(shí)測與模擬沉降量

圖8 ZD78 監(jiān)測斷面實(shí)測與模擬沉降量

4 結(jié)語

近接施工安全與否與地層變形控制程度直接相關(guān)，本工程盾構(gòu)施工過程中對既有建筑物的保護(hù)其關(guān)鍵就在于對地層變形控制。施工結(jié)果表明，本工程施工過程中所采取的民宅基底注漿加固、盾構(gòu)施工過程中的土壓控制、管片后及時(shí)注漿（克泥效工法）等地層變形綜合控制措施有效地減少了對地層的擾動(dòng)，地層變形控制效果明顯，保證了軟土地層盾構(gòu)施工過程中的周邊環(huán)境安全，可為類似工程施工提供參考。