地鐵隧道施工時盾構(gòu)機下穿危房的施工方法

張雷明 劉 華 王乃謙

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

地鐵隧道施工時盾構(gòu)機下穿危房的施工方法

張雷明 劉 華 王乃謙

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

本文對地鐵隧道盾構(gòu)施工的風險進行了分析，研究了土壓平衡盾構(gòu)機下穿危房的相關(guān)技術(shù)。

盾構(gòu)法；危房；地鐵隧道施工；線路

1 導(dǎo)語

隨著城市地鐵的建設(shè)，遇到的環(huán)境條件變化較多，需穿越障礙物種類繁雜，包括橋梁、房屋、河流、道路等等，而盾構(gòu)法施工則是地鐵隧道工程施工的首選方法，盾構(gòu)法由于掘進速度快、施工勞動強度低、施工時對周圍環(huán)境干擾小等優(yōu)點，己經(jīng)成為城市地鐵工程施工中一種重要的施工方法。在城市中建設(shè)地鐵，地鐵隧道穿越建筑物的是不可避免的，有時在需要下穿的建筑物中，可能會遇到一些危房，由于種種客觀因素的制約，很多時候這些危房無法拆除。由于危房本身就存在著巨大的安全隱患，采用盾構(gòu)法下穿危房時，難免會因地層失水而造成地表沉降，若地表沉降過大或沉降不均勻，就有可能導(dǎo)致危房倒塌，給人們的生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。因此，如何安全順利的下穿危房，已經(jīng)成為地鐵隧道施工中需要解決的難題。

2 工程概況

2.1 線路以及危房情況

工程地點位于廣州市，是廣州市軌道交通六號線的某盾構(gòu)區(qū)間，單線長度783米，從該區(qū)間盾構(gòu)開始，經(jīng)過80米將下穿某建筑物，該建筑物為條形基礎(chǔ)的3層磚木結(jié)構(gòu)，位于隧道正上方。房屋鑒定結(jié)論為：此房屋承重結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足正常使用要求，并且房屋整體出現(xiàn)險情，構(gòu)成整棟危房。危險等級為D級。

2.2 危房所在位置地質(zhì)情況

危房所在位置地質(zhì)情況自上至下依次為：雜填土、淤泥質(zhì)土、中粗砂、粉細砂、全風化泥質(zhì)粉砂巖、強風化泥質(zhì)粉砂巖、中風化泥質(zhì)粉砂巖、微風化泥質(zhì)粉砂巖。

3 盾構(gòu)的風險分析

根據(jù)危房所在位置地質(zhì)情況資料和線路特征，結(jié)合建筑物現(xiàn)狀進行風險分析，綜合認定該區(qū)間進行盾構(gòu)施工時，此危房保護的難度很大，主要原因如下：

3.1建筑物破舊，并且基礎(chǔ)形式過于簡單

建筑物調(diào)查報告顯示，此危房為騎樓，磚木結(jié)構(gòu)，修建年代為1900年左右，已存在不同程度的損壞，墻體風化嚴重，承載力以及連接強度降低，對沉降非常敏感；基礎(chǔ)形式多為較簡單的條形基礎(chǔ)，埋深較淺，抗擾動能力和抗變形能力較弱。

3.2地層失水風險

洞身主要在泥巖中通過，圍巖自身穩(wěn)定性好，盾構(gòu)掘進的風險主要是地層失水。地層失水固結(jié)，可能造成地面建筑物基礎(chǔ)尤其是淺基礎(chǔ)的不均勻沉降，墻體開裂甚至房屋倒塌。

3.3地質(zhì)鉆孔風險

隧道洞身穿越地層主要為微風化泥巖，隧道上方存在較厚的連續(xù)分布的粉細砂層、中粗砂層，且砂層普遍與巖層相接，中間隔水層較薄。若地質(zhì)鉆探后沒有進行封孔或封孔不嚴，盾構(gòu)掘進時，地質(zhì)鉆孔實際上成了砂層和隧道之間的水土通道，加上砂層和巖層之間沒有可塑粘性土隔斷層的塌封，砂和地下水很容易沿著鉆孔滲漏到土倉及管片與圍巖的空隙，造成砂層固體顆粒損失及地層失水，地面沉陷，隧道上方密集且破舊的危房下沉開裂，甚至倒塌。

4 土壓平衡盾構(gòu)機下穿危房技術(shù)

4.1 盾構(gòu)機通過前的技術(shù)措施

（1）測量人員需要提前對危房進行細致的調(diào)查，掌握建筑物的現(xiàn)狀，對已經(jīng)開裂、破損及其它重要部位做好標記和記錄，同時提前布設(shè)沉降監(jiān)測點及傾斜測點，完成初始值的測量。

（2）盾構(gòu)通過前，必須保證盾構(gòu)機及運輸設(shè)備一切正常，做好設(shè)備的保養(yǎng)和維護。

（3）在通過危房15m前，開倉進行刀具檢查，若發(fā)現(xiàn)刀具損壞，及時更換刀具。除特殊情況外，建筑物下禁止開倉。

（4）盾構(gòu)機通過前，必須對危房進行臨時支撐。

4.2 盾構(gòu)機下穿時的技術(shù)措施

盾構(gòu)下穿危房過程中，原則上應(yīng)保證盾構(gòu)機快速連續(xù)地通過危房，同時保證管片背后注漿。根據(jù)這個原則，盾構(gòu)機通過期間應(yīng)采取以下措施：

（1）采取欠壓掘進模式。該危房附近地質(zhì)鉆孔位于左線隧道正上方，且距該危房相當近，因此危房段采用欠壓掘進模式，并結(jié)合掘進監(jiān)測情況，氣壓輔助方式。

（2）時刻留意掘進參數(shù)變化。操作人員對掘進參數(shù)尤其土倉壓力一定要敏感，若出現(xiàn)土倉底部壓力突然增大，而扭矩變化不大的情況時，應(yīng)立即關(guān)閉倉門及螺旋機閘門，不出土，快速掘進，并多加氣（發(fā)泡劑），把土倉壓力提高到150～200kPa。

（3）渣土分析及出土控制：每環(huán)都要清洗渣土樣，分析渣土變化。

（4）避免由于刀盤“結(jié)泥餅”而導(dǎo)致的盾構(gòu)機無法推進，盾構(gòu)在危房下長時間停滯。由于泥質(zhì)粉砂巖，在遇水軟化后具有一定的粘性，在掘進時容易“結(jié)泥餅”，因此，掘進過程中應(yīng)堅持使用發(fā)泡劑，一旦發(fā)現(xiàn)有“結(jié)泥餅”的征兆，立刻進行處理，限制泥餅發(fā)展。

（5）保證管片背后注漿量和注漿效果。注漿是保證隧道質(zhì)量和避免地面沉降的關(guān)鍵。采取以下措施保證管片背后注漿質(zhì)量。

①注漿量：同步注漿量不少于6m3/環(huán)。

②注漿壓力：一般0.2～0.3MPa，最大不超過0.3～0.4MPa，下部孔的壓力比上部孔略大（0.5MPa左右）。

③掘進過程中，采取雙液二次注漿與管片背后補充注漿相結(jié)合的方法保證管片背后注漿量，下穿該危房時，每環(huán)補注雙液漿。

④盾構(gòu)下穿危房段時，通過洞內(nèi)徑向注漿孔注入聚氨酯，以減少盾尾注漿前竄的機率和數(shù)量并減少竄水的機率。

4.3盾構(gòu)機通過后的技術(shù)措施

（1）盾構(gòu)機通過時，可能對建筑物產(chǎn)生一定影響，盾構(gòu)機通過后仍需對建筑物按上述的頻率進行監(jiān)測。

（2）隧道內(nèi)對該位置的管片背后進行二次補充注漿，保證管片背后充滿，以控制后續(xù)的地層沉降。

（3）若建筑物有出現(xiàn)裂紋或產(chǎn)生損壞的，必須對危房進行再次房屋鑒定，并及時進行修補加固及恢復(fù)。

結(jié)語

城市正在飛速發(fā)展，地下軌道建設(shè)正在為城市的發(fā)展服務(wù)，地鐵線路選線不可能避開地面所有建筑物，甚至有時地鐵隧道難免要從危房下穿越。施工人員通過科學(xué)、合理的技術(shù)措施保證盾構(gòu)機順利通過危房區(qū)域，能較大程度的減少了業(yè)主資金投入，因此，該成功經(jīng)驗可作為類似地層中下穿建筑物施工措施予以同行借鑒。

[1]竺維彬，鞠世健.地鐵盾構(gòu)施工風險源及典型事故的研究[M].廣州：暨南大學(xué)出版社，2009.

[2]竺維彬，鞠世健，史海歐，等.廣州地鐵三號線盾構(gòu)隧道工程施工技術(shù)研究[M].廣州：暨南大學(xué)出版社，2006.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.043