盾构下穿建筑的施工技术与风险防控

汪雨诚

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100124）

0 引言

采用盾构法进行城市地铁隧道的施工，可以推进地铁工程施工的进度。同时，地铁盾构施工技术可以有效解决各种复杂的地质问题，确保地铁工程的施工质量。

1 工程概况

成都地铁17号线二期工程七工区共2站3区间，机车厂站(含配线段412.8 m)、人民塘站（含35 kv电缆廊道）、二仙桥站～机车厂站、机车厂站～人民塘站、人民塘站～航天站（原航空西路站）。盾构线路总长约3 162.29 m。

盾构在里程ZDK95+030~ZDK95+070位置下穿机车馨苑小区，机车馨苑小区为砼19层住宅楼（筏板基础），与隧道水平净距约3.4～6.5 m(影响范围约62 m)；且地层为卵石土、强风化泥岩及中风化泥岩复合地层。

2 盾构下穿建筑物施工技术

2.1 盾构下穿建筑物施工

（1）处置措施

盾构通过前，根据现场及地质资料，从地面预埋注浆管对房屋下方地层进行预注浆加固；预埋注浆管进行预注浆后，及时清洗管路，为跟踪注浆预留施工条件。掘进阶段，应开展全方位、系统的监控测量（涵盖地上建筑物的变形监测），落实信息化施工，根据监测情况，及时跟进注浆。严格控制盾构掘进参数，避免大扭矩和大推力，减小地层扰动，做好渣土改良，防止超挖，同时开启中盾注泥，保证盾体外侧土体稳定，及时同步注浆，并注意同步注浆的量与压力，盾构通过后，进行二次注浆，保证管片壁后间隙填充饱满[1]。在里程ZDK95+020~ZDK95+080范围里隧道内进行二次注浆加固，在隧道拱顶180 °、3 m范围内注浆加固。

在本风险源前30 m（64~84环处）设置预警区，及时调整盾构机参数，穿越风险源区域（84~108环）设置穿越区，严格执行风险源处置措施并准备应急处置措施，待盾构机穿越风险源50 m（148环）后，为本风险源的安全区。

（2）应急处置措施

当建（构）筑物监测变形有异常情况时，应及时加强监测，掌握变形趋势。当建（构）筑物变形趋于恶化时，应立即启动应急预案。上报地铁公司、派出所和居委会，协助疏散人员。立即组织对建（构）筑物地基加固。采用注浆技术把建筑物体四周6.0 m范围内的土体进行加固，地面注浆的材料选用双液浆，注浆压力1～2 MPa，土体加固深度为8.0 m。进行洞内注浆加固。采用双液浆，注浆压力0.5～0.6 MPa。

2.2 盾构下穿构筑物地面预加固施工

（1）加固界限：袖阀管注浆技术选用潜孔钻进行钻孔方位在0~30°角上，每孔间距为3 m，每列间距1.5 m。在打井前，要确定管道内有无管道，并根据施工图纸进行打孔；孔的位置误差控制在50 mm以内。在安装好钻具后，使用垂直球对地标定井眼的水平，并对钻具进行打孔时的误差进行检验，确保井眼误差小于1%。

（2）施工工艺：①钻孔。在进行钻井时，由于钻井方法是0~30 °角，钻井机械无法达到钻井作业的需要，故采取了潜孔钻井技术；②袖阀管的设置，浇注套壳体的灌装和固管的堵漏。在钻入指定的位置后，要先用清水清洗干净，然后通过钻杆将套管材料输送到井下，然后从下往上注入套管。直至孔口流出符合规定的原始泥浆为止。按钻井工艺配置套管式花管，并在下套管期间对套管进行适当的灌浆，以避免出现在井中的浮动，从而确保了工程的质量；③灌入封闭泥浆。套管填料一般是以粘土和水泥为原料，用于密封套管和钻孔内的孔壁间隙，防止泥浆渗漏。通过橡胶套管和堵泥栓等装置的导向，使套管材料进入地层。在套管料灌装工艺中，灌浆效果的好坏将会对灌浆效果产生很大的影响。压裂填充可以达到侧向灌浆，当压力较大时，可以防止泥浆从孔内溢出。

2.3 洞内措施及二次注浆

（1）注浆孔位置确定：盾构下穿下建（构）筑物段管片采用多孔管片，每环有19个注浆孔，注浆时注浆孔尽量沿环向均匀分布且避开封顶快、拼接缝和区间周围的障碍物。

（2）开孔：沿区间断面垂直方向进行开孔，同时要安装单向止水阀，并采用堵漏材料封堵四周。

2.4 钻孔注浆

注浆管加工：注浆管选用Ф50 mm、壁厚为4 mm的无缝钢管，安装方式为分段安装，50 cm为一段，套丝连接，最后一段打完后，预留10 cm以备接注浆管，钢花管总长度3.4 m。在距离管底3 m范围内设泄浆孔，梅花型布置，孔间距按10~15 cm、孔径4 mm，花管在下管之前需要把泄浆孔用胶布或贴片粘贴封孔。

注浆管的安装是使用潜孔钻机在已经开孔的部位继续钻孔，把管片钻透，插入Ф50 mm注浆管进行跟管钻进，钻进深度3 m（不包括管片厚度）。

注浆钢花管注浆浆液为0.4∶1水泥浆，注浆压力控制在0.2~0.4 MPa。注浆量根据注浆压力来控制。注浆结束后采用微膨胀水泥封堵。

壁后注浆效果检测在盾构下穿后，及时委托专业单位对下穿段成型壁后注浆效果进行雷达探查，检测是否注浆密实，且无空腔等不良情况，可有效减小穿越段滞后沉降。

3 施工风险监测方案

3.1 监测项目

根据工程的设计和技术标准，对机车馨苑小区住宅楼进行地面沉降、水平位移、倾斜、裂缝等监测。监控频次：在开挖前方20 m以下，每天1~2次；当开挖面小于50 m时，1次/2次；在前方50 m处，1次/1个周期；在出现不正常的时候，应按实际的变形情况增加监控的次数和频率。变形的防治准则：①允许地面沉降的位移控制数值为-20 mm，地面隆起的容许位移控制为10 mm，位移最大速度为3 mm/d；②建筑的倾角为2‰。

3.2 地表沉降

按照工程的需要，在机车馨苑小区设7个断面，各监测点不低于11处，并视实际情况而作相应的变化。

3.3 房屋沉降监测

在距铁路中线10 m以内、盾构隧道穿越的机车馨苑小区住宅楼上安装了沉降测量点，并在机车馨苑小区住宅楼内采用冲击钻打孔的方式安装了沉降测点，同时安装了L形钢筋、膨胀螺栓等作为沉降测点，利用DINI03和铟钢尺进行水准测量和跟踪测量。测点位设在机车馨苑小区住宅楼的拐角处，共有40个测点，测点的设置原则是为了防止机车馨苑小区住宅楼出现不均匀沉降。

3.4 房屋倾斜监测

利用经纬仪投影法对房屋倾斜进行实时监测，共有24处倾角监测点。在要观察的机车馨苑小区住宅楼上、下设两个信号观测点，两个观测点必须在同一水平上，而机车馨苑小区住宅楼的下层观测点则必须在离地50 cm以上。

3.5 监测成果分析及结论

3.5.1 监测成果分析

在盾构下穿建筑物施工过程中，监测工作严格按照设计规范进行，所获得的资料是真实可靠的，所有的限差和精度都达到了要求。表1、2对监测结果进行了分析。

表1 沉降分析统计

表2 建筑物倾斜分析统计

3.5.2 监测结论

通过监测资料发现，下穿段的沉降和建筑物倾斜均低于设计值，下穿段的施工是安全的。

4 风险防控措施

4.1 监控量测措施

（1）制定严密的监控方案，根据此工程的特点，制定切合实际的监控量测方案方法，明确安全警戒线与监测数据变动的极限值，利于监测阶段有据可依，由测量工程师实施。

（2）控制地表的下降和地面的凸起，为保证隧道安全顺利通过该地段建筑物，需要调查好周边建筑物的情况，必须对施工区内地表下降与地面凸起量进行严格控制，减少施工和降水对周围环境的影响，控制盾构掘进参数，控制对构筑物不利的沉降。对地表的沉降要加强监测，依据地表沉降信息资料及时准确的调节盾构机掘进的各项参数，把地表沉降量控制在容许范围之内。

4.2 安全生产措施

（1）所有施工任务开展之前务必制定专题专项施工方案，务必严格审核批准手续流程。

（2）任何施工工序开工之前，在技术交底的阶段，务必要进行安全交底，任何编制的施工方案务必有安全注意事项与安全保证措施。

（3）特种施工作业人员务必需要专业的培训，需要通过考试合格后，方可持证上岗。特种作业证一定要按时进行复审，特种作业务必严格按照各种安全技术操作规程进行，保证地铁盾构安全顺利施工。

（4）班组在施工开展之前一定要进行班前的安全交底、工装检查、上岗记录，每周举行一次安全活动，工作时必须佩戴符合国标要求的安全帽。

5 结语

由于地铁盾构下穿建筑物工程的地质条件、施工工艺等原因，施工中难免会出现一些施工问题，造成地铁的施工进度减缓，并对地铁施工单位造成一定的经济损失。为安全持续推进地铁盾构施工，减少盾构下穿建筑物施工质量问题，针对地铁盾构下穿建筑物的施工重点和难点进行分析，并对地铁盾构下穿建筑物施工工艺进行了优化，采取合理的施工技术与防护措施，减少了建筑物沉降，确保地铁工程建设的质量和安全。