盾構機下穿建筑群施工技術

中鐵十五局集團有限公司城市軌道交通工程公司

摘要：本文結合盾構機穿越3號線3102標翠田左線翠竹菀小區11棟80年代的舊房屋的施工實際，總結了盾構機穿越建筑群的施工技術，對今后類似工程的施工具有一定指導意義。

關鍵詞：地鐵；建筑群；盾構施工

1.工程概況

我單位承建的深圳地鐵3號線3102標翠田左線區間全長1200.8m，本區間設計范圍內隧道自田貝站南端頭始發，沿翠竹路左轉至大頭嶺，后右轉穿越大頭嶺、翠竹苑居民小區、東門北路至翠竹站東端。

本區間設計范圍里程ZDK10+165.970～ZDK11+374.800（含短鏈16.138m）。全區間有盾構開挖盾構襯砌隧道和礦山法開挖盾構襯砌隧道兩種隧道，其中：ZDK10+165.970～ZDK10+635.000和ZDK11+022.000～ZDK11+374.800為盾構開挖盾構襯砌隧道，ZDK10+635.000～ZDK11+022.000為礦山法開挖盾構襯砌隧道。

盾構開挖盾構襯砌隧道長821.83m（單洞）；礦山法開挖盾構襯砌隧道長387m（單洞）。

區間在ZDK10+470.117和ZDK11+017.5處共設2處聯絡通道，在ZDK10+470.117處聯絡通道中間設區間排水泵房，在ZDK11+017.5處設礦山法施工橫通道，在橫通道端頭設施工豎井。

本區間所處地段建筑物多，地下管線多，交通繁忙，盾構穿越東門北路北側翠竹菀住宅小區約13棟建筑，其中6層的建筑物10座，4層的建筑物1座，1層的建筑物2座。

盾構施工至此須采取先進有效的盾構施工技術措施才能保證地面建筑物以及地下管線的安全。如圖1為3102標段工程平面示意圖。

圖1 3102標段工程平面示意圖

2.工程地質和水文地質

區間依據地質勘察報告、補充地質勘察報告及盾構工作井的開挖記錄，從上到下依次為人工填土層、淤泥質粘性土層、砂層、殘積土粘性層、花崗片麻巖。巖石強度變化較大，全、強風化巖層大部分強度在20～40Mpa，最大強度最大值為193.4Mpa，平均150 Mpa。其中進入翠竹菀小區有將近191m，平均強度150 Mpa的花崗麻片巖。100m上軟下硬地質，施工難度很大。

根據地下水的賦存條件，沿線地下水主要有兩種類型：一是松散土層孔隙水，二是基巖裂隙水。圖2為小區地質圖。

圖2 小區地質圖

3.沿線建（構）筑物及管線情況

3.1翠竹小區房屋基礎資料調查情況（見表1、表2、圖3）根據《翠竹站～田貝站區間總平面圖》可知：翠田區間隧道下穿翠竹路后，過康寧醫院進入礦山法隧道，出礦山法隧道穿翠竹苑小區，經東門北路到達翠竹站。

翠竹苑小區受隧道施工影響共有13座建筑物，其中6層的建筑物10座，1層的建筑物2座，4層建筑物1座。

區間隧道穿越的地下管線眾多，但管徑均較小。主要管線有：給水、燃氣、電力、電信、雨水、污水等。但污水管管徑大（一般均為φ500混凝土管），且埋置深度均在3.0m左右，距隧道頂距離較近，施工過程中尤其要加強對距離隧道凈距小于10m范圍內的管線監測和保護。由于水泥砂漿抹口的砼管道對沉降最為敏感，故其允許沉降量可作為地下管線控制的基準。

表1 地面建筑物一覽表

序號對應里程建筑物名稱與線路

關系與隧道

關系層數結構類型基礎

類型預加固

方法

1CK10+275翠竹苑小區4、5、6棟左右線從下方穿越與隧道凈距12m6磚混條形基礎袖閥管注漿加固

2CK10+344翠竹苑泵房左右線從下方穿越與隧道凈距13m1磚混天然基礎袖閥管注漿加固

3CK10+349翠竹苑

管理處左右線從下方穿越與隧道凈距16m1磚混天然基礎袖閥管注漿加固

此段地層中，隧道范圍內為全風化、強風化巖地層且隧道范圍內存在沙層，且隧道上部有4米的淤泥層，盾構穿越此范圍對土體的擾動大，由于房屋的基礎形式為條形基礎，整體性不強，地下水豐富，在掘進過程中極易造成房屋內部出現裂縫、局部不均勻沉降等，需提前加固處理。

4CK10+392翠竹苑16、17棟左右線從下方穿越與隧道凈距17m6磚混筏板袖閥管注漿加固

5CK10+408翠竹苑

18棟左線從下方穿越與隧道凈距20m6磚混筏板基礎

6 翠竹苑

32棟右線從下方穿越與隧道凈距22m6磚混筏板基礎

7CK10+530翠竹苑

44、45棟左右線從下方穿越與隧道凈距23m6磚混筏板基礎

8CK10+580翠竹苑

48棟左右線從下方穿越與隧道凈距26m6磚混毛石基礎

9 翠竹苑

60棟左右線從下方穿越與隧道凈距29m4磚混毛石基礎

此段地層中，隧道范圍內為強風化、中風化巖地層且隧道范圍內為上軟下硬地層，盾構穿越此范圍對土體的時對掘進施工參數不易控制，房屋的基礎形式不明，前期調查結果可能為筏板、毛石基礎，地下水豐富在掘進過程中地面建筑物沉降較難控制，需提前加固處理。

表2 沿線主要管線調查一覽表

序號管線

名稱對應里程與線路

關系數量處理

措施與隧道

關系管徑

（m）備注

1雨水管YDK11+044.5～YDK11+374.8下方斜穿1加固與隧道凈距8m1翠田區間

2雨水管YDK11+044.5～YDK11+374.8下方斜穿1加固與隧道凈距8m1.2翠田區間

圖3 線路穿過建筑物平面

3.2 翠竹小區房屋探挖揭露基礎及管線分布情況

因為翠竹菀小區是80年代建的房屋基礎情況資料不是齊全清楚，如果基礎不明就會給盾構施工帶來極大地風險。為確保房屋竣工資料的真實性，我項目部和翠竹苑小區管理處協商，施工前分別對小區4、5、6號樓進行基礎開挖，探明基礎真實情況。4、5、6號樓開挖2m后發現有條形基礎，高度為40cm，向下繼續開挖1m，并在條形基礎下向房屋側掏空80cm，長度方向近1m，沒有發現樁基，我們邀請物探專家、設計、監理進行樁基探明，都一直認為沒有樁基。對16、17、18、32、44、45號樓基礎同樣進行了開挖發現為伐板基礎和房屋基礎圖紙相符。對48、60號樓基礎進行開挖發現為毛石基礎。

開挖區域均有多種淺埋管線，如多根排水管、煤氣管道。開挖揭露管線情況如圖4所示。

圖4 建筑物基礎揭露及管線揭露

4.翠竹小區房屋段鉆孔及揭露地質情況

為了降低盾構施工風險，施工前對小區地質情況進行了補充地質勘查鉆孔，給盾構機掘進時參數確定提供真實切合地質情況的掘進參數。為盾構機安全通過小區房屋提供保證。地質鉆孔布置見圖5，祥勘取芯部分照片如圖6所示

圖5 小區房屋地質鉆孔布置圖

圖6 詳勘取芯照片

5. 盾構下穿小區期間的施工措施

5.1下穿前對小區部分建筑進行預加固

已查明有13座建筑物基礎位于隧道正上方且基礎坐落在回填土上，埋深較淺。根據現場調查情況得知，結合翠～田區間右線施工經驗，地質勘察報告不能完整反映該區間地質狀況，盾構在掘進過程中易造成局部土體坍塌現象和房屋沉降量大，存在安全隱患。為保證施工安全及施工的順利進行，必須對此房屋基礎進行預加固處理。針對上述情況，決定對ZDK10+343.641至ZDK10+401.641（翠竹苑小區4、5、6、16、17號樓及小區管理處）采用袖閥管注漿法施工，對該段土體進行加固處理，增強地基的自穩性。

加固土體3～4天單軸極限抗壓強度≥1.0Mpa。注漿間距為1000m，梅花形布置如圖7，對房屋基礎范圍下方土體進行輻射型注漿加固處理，形成具有復合地基，以達到穩固土體的預期目的。注雙液漿，其配比為水灰比1：1，水泥漿：水玻璃漿液體積比1：0.6。水玻璃原液（35-40BE），注漿參數：注雙液漿孔直徑￠46mm、漿液擴散半徑：1m、漿液凝結時間：15min以內，注漿壓力1-2bar，注漿量以實際方量為準。注漿加固剖面圖如圖8所示。

圖7 袖伐管施工平面布置圖

圖8 袖伐管注漿加固剖面

5.2 下穿前施工準備

（3）過小區施工方案及相關技術交底必須通過在項目部、施工隊組織專題學習，確保技術方案落實和傳達到所有的施工技術人員及作業人員。

（4）盾構機刀盤距離第一棟房屋前有計劃的進行盾構設備的維修和保養，確保推進系統完好、注漿系統（4路管路必須暢通，保證注漿量）、盾尾密封等完好，并備足常用備件，確保盾構機能以良好的狀態進行小區房屋段施工。

（5）有計劃的進行換刀，換刀前通過管片經向注漿封堵管片水源，再根據開倉程序及換刀方案進行換刀。由于根據地質祥勘資料，盾構過小區房屋段隧道洞身地層為微風化花崗麻片巖，計劃換刀位置地層相對較好選擇，無需提前對換刀位置地層進行處理，但為確保換到位置的安全，地層是否需加固根據取芯補堪情況判斷確定。換刀及刀具檢查必須在安全的位置進行，必要時必須通過輔助措施對地層進行加固處理，以保證施工的安全。根據前期掘進情況選擇適合該地層的刀具廠家，保證道具質量。根據地質情況選擇全斷面硬巖結束前換刀，更換一盤全新刀具。此位置經地面取心驗證和地質圖相符。