盾构隧道穿既有建筑施工过程控制研究

2020-05-28杨凯钧

工程技术研究 2020年6期

杨凯钧

（广州城市职业学校，广东广州 510000）

因盾构法施工有着挖掘速度快、施工安全性高、孔洞成型标准、不影响地表交通和地下管线设施等优势被广泛应用于隧道施工中[1]。城市地铁建设常位于交通流量大和建筑群体多的区域，盾构隧道施工时往往需要穿越既有建构筑物底部，若对掘进过程控制不到位将导致地表沉陷严重，甚至出现房屋倒塌[2]。如何把控盾构隧道施工过程中的关键技术，从而减小因盾构施工引起的地表变形，保证既有建构筑的安全，值得研究。

1 盾构隧道穿既有建构筑物施工工序与流程

前期应充分了解建构筑物及地下管线的布置情况，合理制定施工方案及做好现场管理；分析施工参数设置是否得当，对地面预加固和预埋注浆管进行步骤划分[3]。

利用电力隧道及污水管线增设注浆孔，并根据实际地质和掘进状况对隧道周围土体进行注浆加固和预埋注浆管[4]；结合工程场地条件并经过系列的试验确定注浆压力、注浆量等掘进参数，且在加固后对地表稳定性和抗压强度进行系统的评价，使地表和建构筑物安全可靠[5]。

盾构隧道穿越建筑物时，应根据侧穿位置、角度预先设定好掘进方案，并对穿越建筑物的区域和隧道周围土体进行地层注浆加固；通过沉降监测结果对建筑物及地表的稳定性进行分析，并考虑是否需要对其进行跟踪注浆[6]。盾构法隧道穿越既有建构筑物的具体施工流程如图1所示。

图1 盾构隧道穿既有建构筑物施工流程

2 工程案例分析

2.1 工程概况

依托工程是某地铁区间盾构隧道穿越商业楼，所穿建筑为地上3 层的混凝土框架结构，基础形式为柱下独立基础，基础最大埋深为8.3m，隧道埋深为11.7m，隧道开挖直径6.28m，管片外径6.0m，管片厚度300mm，该建筑物位于R=350mm 曲线段，线路坡度-25.324‰，区间隧道与商业楼的断面关系如图2 所示。通过岩土勘察可知所穿区域和深度范围内多为杂填土与黏土，主要赋存着上层滞水（一）和弱承压水（三）两层地下水，上层水位埋深0.45～6.00m、下层水位埋深7.7～9.2m。

2.2 施工重点及难点

试掘进结束后便进行施工，缺乏类似施工经验；R=350m 属于小半径，穿越建筑物时其盾构姿势控制难度大、纠偏困难，且管片之间容易发生错台，这有可能导致管片碎裂。

2.3 施工过程控制

图2 区间隧道与商业楼断面关系图（单位：mm）

先根据试掘进阶段的经验及建筑物荷载初定土压力值，并依据检测数据判定土压是否异常。盾构推力受盾构掘进速度和刀盘扭矩直接影响，在确保反力架安全的情况下，适当增加盾构推力，摸索出最佳的推力值。出土量对刀盘正面土压力和开挖面的稳定至关重要，控制排土量是控制地表变形的重要措施，而出土量的大小取决于输送机的转速，这就要求协调好螺旋传输机转速与千斤顶推进速度之间的关系，保证土压平衡。同步注浆时注浆压力和注浆量要根据监测值实时调整，并总结适用的取值。

2.4 监测分析

先将推进阶段的施工参数绘制成图，以便直观地反映出盾构时各监测位置的建筑物沉降量。建筑物沉降统计表如图3 所示，建筑沉降曲线图如图4 所示，地表沉降统计表如图5 所示。

由监测数据可知：通过对盾构施工过程的合理控制，地表沉降与建筑物沉降量均控制在合理范围内，除个别监测点位累计沉降值偏大外，其余均为4mm，证明掘进参数设置合理，施工过程控制得当。

3 盾构隧道穿既有建筑经验总结

案例中的盾构隧道能否顺利穿过既有建筑，主要取决于施工过程控制是否到位。在盾构机穿过既有建筑之前准备工作充分，对盾构穿越土层的地质水文条件进行了研究，前期对施工参数的设置及地表沉降规律进行了总结并根据监测值对参数进行合理调整，尤其是对同步注浆量的优化，使盾构隧道安全地穿越了既有建筑。具体采取的方法如下：依据监测结果设定和调整土压力值，保持切口前方土体稳定；对注浆量、注浆压力、注浆位置进行调整，优化同步注浆参数，控制好土体后期沉降；进行成果分析，结合设置的施工参数和土体沉降规律掌握盾构隧道穿越建筑物的各项施工参数。对施工工况和施工管理的把控也尤为重要：严格控制盾构姿势和减小纠偏量，以减少对周围土体的扰动而引起的沉降；盾构机盾构时应尽可能地减少停机，控制推进速度和保持匀速推进是关键，盾构操作人员要做到施工全过程的跟踪服务，出现问题及时解决；做好信息化施工，通过数据采集监控系统对推进的实时情况进行监控，对各种信息进行分析，及时调整施工参数，将指令传达给施工班组，指导盾构推进施工。