盾构区间近接建筑物施工的沉降监测分析

刘 伟

(中铁十七局集团第六工程有限公司，福建福州350014)

长沙大河西先导区雷梅片区地下配套交通一期工程土建施工2标的主要工程内容为两站两区，即：文化艺术中心站、梅溪湖东站，文化艺术中心站～梅溪湖东站～望城坡站区间。梅溪湖东站～望城坡站区间(以下简称望梅区间)右线起终点里程为YDⅡK12+127.2～YDⅡK12+932.666，区间长805.466 m；左线起终点里程为ZDⅡK12+127.200～ZDⅡK12+932.666，区间长827.673 m(长链22.207 m)。隧道内径5 400 mm，衬砌厚度300 mm。区间采用盾构法施工，采用两台盾构机由望城坡站西端始发，掘进至梅溪湖东站过站。望梅区间先后穿越了箭弓山小区、长沙市特殊教育学校，并近距离通过锦新苑和广厦新苑。

望梅区间场区内的地层主要为：杂填土、素填土、第四系全新统冲积层粉质黏土、第四系上更新统冲积层粉质黏土、圆砾、第四系残积层粉质黏土及元古界板溪群板岩类基岩。区间隧道穿越的地层为粉质黏土、强风化板岩、中风化板岩、微风化板岩，底岩层稳定。

本文通过对望梅区间盾构下穿及近接12栋建筑物的沉降监测结果分析，判定房屋是否处于危险状态。

1 房屋与隧道的相对位置关系

图1为重点监测的12栋房屋的沉降测点布置示意图，在这12栋房屋中，盾构穿越房屋8～11号楼的正下方，其余建筑物距区间隧道的最小距离分别为2.33～12 m不等，其中，房屋4号楼与区间隧道之间的最小水平净距为2.33 m。图2为房屋7号楼、8号楼与区间隧道之间的位置关系。图3为房屋9号楼与区间隧道之间的位置关系。

2 盾构穿越房屋时的沉降监测

2.1 控制基准

隧道施工引起的地表沉降和隆起应控制在环境允许的范围以内，一般为+10～-30 mm，对于房屋，应更加严格，选取为+8～-24 mm，并且单次变化量不应超过5 mm/d。目前，我国建筑物安全状态评判标准是按照建筑物基础沉降(局部倾斜)和整体倾斜进行评判，在GB 50007-2002《建筑地基基础设计规范》中对于房屋整体倾斜的允许值为：Hg≤24m时为0.003；当24m＜Hg≤60m时为0.004。其中Hg为自室外起算的建筑物高度，倾斜为基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。

图1 沉降观测点布置示意

图2 房屋7号楼、房屋8号楼与隧道之间的位置关系

2.2 监测结果

2012年9月18日至2013年2月1日期间，对12栋房屋进行了沉降观测。图4为12栋房屋的沉降监测结果。图中负值表示沉降，正值表示隆起。

图3 房屋9号楼与隧道之间的位置关系

2.3 结果分析

由以上监测结果可知：

(1)房屋1号楼、2号楼、3号楼、5号楼、6号楼、9号楼、10号楼、11号楼、12号楼未出现较大沉降，变化值均在+2～-5 mm以内；房屋4号楼、7号楼、8号楼出现较大沉降，房屋4的最大沉降点为FW-04#-04，沉降值为-9.60 mm，房屋7号楼的最大沉降点为FW-07#-02，沉降值为-13.03 mm，房屋8号楼的最大沉降点为FW-08#-05，沉降值为-22.50 mm。

(2)由房屋4号楼、7号楼、8号楼的沉降监测可知，在盾构掘进过程中，右线隧道开挖引起的建筑物沉降量占最终沉降量的主要部分，因此在施工中应加强对先开挖隧道周边的监控，确保地面建筑物的安全。

2.4 校核

2.4.1 整体倾斜

对房屋4号楼进行最大整体沉降校核，FW-4#-03(-3.79 mm)与FW-4#-4(-9.60 mm)之间沉降差值最大，倾斜大小为0.000 6＜0.003，满足规范要求。

对房屋7号楼进行最大整体沉降校核，FW-7#-01(-2.06 mm)与FW-7#-2(-13.03 mm)之间沉降差值最大，倾斜大小为0.001＜0.003，满足规范要求。

对房屋8号楼进行最大整体沉降校核，FW-8#-05(-22.50 mm)与FW-8#-07(-1.86 mm)之间沉降差值最大，倾斜大小为0.000 9＜0.003，满足规范要求。

2.4.2 沉降速率

就沉降速率而言，FW-4#-4的最大沉降速率为-2.81 mm/d；FW-7#-2的最大沉降速率为-4.46 mm/d；FW-8#-05的最大沉降速率为-8.10 mm/d。

2.4.3 校核结论

房屋4号楼、7号楼的单次沉降绝对值均小于5 mm/d，满足控制基准，但房屋8号楼的单次最大沉降为-8.10 mm/d，应及时采取措施。

图4 房屋沉降监测结果

3 工程措施

为了使地铁隧道施工引起的建筑物沉降和倾斜控制在预先设定的控制基准内，采取了工程措施如下：

(1)盾构施工前先核查建筑物基底的实际标高和基础形式。

(2)在盾构穿越工程中，严格控制土仓压力及与之相关的施工参数(推进速度、出土量等)。在推进过程中，须特别注意调整推进速度与出土量，使土仓压力控制在较小的范围内波动，以减小对土体的扰动，控制沉降。

(3)盾构掘进时的建筑物保护，同步注浆是关键。要严格控制注浆压力、同步注浆量及注浆质量。

(4)加强监测。监测是施工效果的直接反应，是施工安全的保障。施工时加强对建筑物和地表的沉降监测，根据监测结果调整施工、设计参数。根据监测资料及时进行二次补压浆，控制好建筑物的后期沉降和不均匀沉降，特别是不均匀沉降的控制是保护建筑物的关键。

(5)制定应急预案。在施工过程中不可预见的情况也有可能发生，为此，在工程施工中要做好施工应急预案。须根据工程施工现场和周围环境等具体情况，制定针对地表建筑物的应急保护工作。

通过监测结果的分析，这些措施在盾构下穿建筑物的推进过程中保证建筑物安全是可行的。

4 结论

(1)房屋1号楼、2号楼、3号楼、5号楼、6号楼、9号楼、10号楼、11号楼、12号楼变化值均在+2～-5 mm以内；房屋4号楼、7号楼、8号楼出现较大沉降，房屋4号楼的最大沉降点为FW-#04-04，沉降值为-9.60 mm，房屋7号楼的最大沉降点为FW-#07-02，沉降值为-13.03 mm，房屋8号楼的最大沉降点为FW-#08-05，沉降值为-22.50 mm。

房屋4号楼出现较大变化是由于距隧道最小水平净距为2.33 m，土体受扰动大引起的沉降。房屋7号楼、房屋8号楼出现较大沉降的原因是由于盾构隧道在这一区段地质情况为软弱不均，且房屋8号楼在隧道的正上方，基础与隧道的最小垂直距离为2.72 m。

沉降值和倾斜均未超过控制基准，房屋8号楼的最大单次沉降为-8.10 mm，大于控制基准，应采取措施。

(2)由房屋4号楼、7号楼、8号楼的沉降监测可知，在盾构掘进过程中，右线隧道开挖引起的建筑物沉降量占最终沉降量的主要部分，因此在施工中应加强对先开挖隧道周边的监控，确保地面建筑物的安全。

(3)通过监控量测结果可知，盾构施工过程中采取的措施对于控制建筑物沉降是可行的。