盾構(gòu)多次下穿淺基礎(chǔ)磚混房屋建筑群施工技術(shù)

姜 春 陽(yáng)

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211106)

盾構(gòu)多次下穿淺基礎(chǔ)磚混房屋建筑群施工技術(shù)

姜 春 陽(yáng)

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211106)

結(jié)合工程實(shí)例，闡述了盾構(gòu)下穿淺基礎(chǔ)磚混房屋建筑群的施工技術(shù)，并從盾構(gòu)推進(jìn)速度、土倉(cāng)壓力、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、注漿量等方面，介紹了施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，對(duì)同類(lèi)工程施工具有一定參考意義。

磚混房屋，盾構(gòu)機(jī)，土倉(cāng)壓力，注漿量

盾構(gòu)機(jī)因其開(kāi)挖速度快、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，在城市地鐵建設(shè)中被廣泛采用。盾構(gòu)機(jī)通過(guò)建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)、地下管線時(shí)，施工控制不當(dāng)易引起建筑物傾斜、不均勻沉降，導(dǎo)致房屋開(kāi)裂，管線斷裂。如果穿越的房屋為老式淺基礎(chǔ)房屋，無(wú)疑增加了施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，因此為消除施工隱患，確保施工安全，施工期間應(yīng)采用信息化管理，嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)速度和土倉(cāng)壓力、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、出土量、壓漿量及壓漿壓力等參數(shù)，有效控制土體變形、減少對(duì)鄰近建筑物和構(gòu)筑物的影響。

1 工程概況

1.1 穿越建筑物概況

常州地鐵1號(hào)線新—森盾構(gòu)區(qū)間位于規(guī)劃道路下面，沿長(zhǎng)江北路西側(cè)呈南北向布置，該區(qū)間下穿65棟建于20世紀(jì)80年代的1層～2層淺基礎(chǔ)磚混房屋，這些房屋均屬住宅性民房。

1.2 線路概況

1)穿越段分布。該盾構(gòu)區(qū)間穿越民房區(qū)域主要分為兩段，按照房屋編號(hào)，第一段為2號(hào)～35號(hào)民房、第二段為37號(hào)～56號(hào)民房，其余為零散分布。區(qū)間左線于165環(huán)～290環(huán)下穿第一段民房，于600環(huán)～680環(huán)下穿第二段民房；區(qū)間右線于170環(huán)～280環(huán)下穿第一段民房，于610環(huán)～675環(huán)下穿第二段民房。

2)穿越段隧道線型。a.區(qū)間左線。平面線路：隧道平面線路至166環(huán)為左轉(zhuǎn)緩和曲線，隨后進(jìn)入直線段，直線段起止里程為XK37+865.050～XK38+742.767，直線段總長(zhǎng)878.127 m，約為167環(huán)～896環(huán)。縱向線路：第一段穿越段盾構(gòu)機(jī)處于24‰下坡段，下坡段起止里程為XK37+749.000～XK38+038.920，長(zhǎng)289.92 m，約為70環(huán)～310環(huán)，向森林公園站方向漸低。第二段穿越段盾構(gòu)機(jī)處于7.568‰下坡變24‰上坡拋物線段，拋物線段長(zhǎng)157.84 m，約為529環(huán)～659環(huán)；之后進(jìn)入24‰上坡段，上坡段長(zhǎng)342.49 m，約為660環(huán)～944環(huán)，向森林公園站方向漸高。b.區(qū)間右線。平面線路：隧道平面線路至896環(huán)為直線，直線段長(zhǎng)1 077.136 m，約為1環(huán)～896環(huán)。縱向線路：第一段穿越段盾構(gòu)機(jī)處于24‰下坡段，下坡段長(zhǎng)289.84 m，約為70環(huán)～310環(huán)，向森林公園站方向漸低。第二段穿越段盾構(gòu)機(jī)處于由7.568‰下坡變24‰上坡段，R=5 000拋物線，變坡段長(zhǎng)157.67 m，約為530環(huán)～660環(huán)；而后處于24‰上坡段，上坡段長(zhǎng)342.16 m，約為661環(huán)～945環(huán)。向森林公園站方向漸高。

1.3 穿越段地質(zhì)概況

1)第一段穿越段。該穿越段隧道所在地層主要為⑤2粉砂、⑥2粉質(zhì)粘土層，局部區(qū)段穿越⑥4-1粉質(zhì)粘土。隧道拱頂覆土依次為①3耕植土、③1粘土、③2粉質(zhì)粘土、⑤1-1粉土、⑤1-2粉砂夾粉土。隧道埋深約12 m～16.2 m。

2)第二段穿越段。該穿越段隧道所在地層主要為⑤2粉砂、⑥2粉質(zhì)粘土層，局部區(qū)段穿越⑥4-1粉質(zhì)粘土。隧道拱頂覆土依次為①3耕植土、③1粘土、③2粉質(zhì)粘土、⑤1-1粉土、⑤1-2粉砂夾粉土。隧道埋深約17.2 m～18.7 m。

2 工程難點(diǎn)

1)建筑群整體老化，已有多處結(jié)構(gòu)裂縫，盾構(gòu)下穿時(shí)若施工控制不當(dāng)，對(duì)地面建筑物及住戶安全影響較大。

2)盾構(gòu)區(qū)間基本位于粉土粉砂層中，在穩(wěn)定性極差的富水軟弱地層中大面積、長(zhǎng)距離、連續(xù)穿越建筑群在常州極為少見(jiàn)的，施工環(huán)境復(fù)雜，工程安全風(fēng)險(xiǎn)控制難度大，給該標(biāo)段施工提出了全新挑戰(zhàn)。

3 施工控制

3.1 建筑物排查

1)隧道施工前，組織調(diào)查小組對(duì)工程沿線建筑物及構(gòu)筑物現(xiàn)有情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，清楚地了解沿線每座建筑物的位置、現(xiàn)狀和地下基礎(chǔ)情況。

2)對(duì)設(shè)計(jì)單位給出的建筑物資料進(jìn)行分析并加以確認(rèn)。

3)制訂并填寫(xiě)每棟建筑物的調(diào)查表，對(duì)每棟房屋裂縫等缺陷和破損要進(jìn)行詳細(xì)記錄和拍攝，重要照片要加示意圖及標(biāo)注建筑物位置。對(duì)各種缺陷如裂縫、抹面脫落和其他損壞進(jìn)行登記，已有裂縫測(cè)量長(zhǎng)度和寬度并做好記錄(以7號(hào)房屋為例，見(jiàn)圖1)，房屋調(diào)查統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

在建筑物周邊設(shè)置地面監(jiān)測(cè)橫斷面和建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以便獲得更多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這不僅可用來(lái)分析單點(diǎn)地面沉降值還可以用來(lái)分析同斷面的不均勻沉降因素，為以后盾構(gòu)穿越建筑物施工時(shí)做好鋪墊。同時(shí)，建立完善的變位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)建筑物和地面進(jìn)行系統(tǒng)、全面的跟蹤測(cè)量，實(shí)行信息化反饋施工。

表1 7號(hào)房屋調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

建筑物編號(hào)里程環(huán)號(hào)建筑類(lèi)型建筑年代基礎(chǔ)形式結(jié)構(gòu)類(lèi)型建筑物與車(chē)站/隧道關(guān)系現(xiàn)狀描述聯(lián)系人及電話7CK37+871新—森區(qū)間右線845環(huán)2層建筑1984淺基礎(chǔ)磚混新—森區(qū)間下穿民房，有人居住章某1518978

3.3 穿越前盾構(gòu)機(jī)驗(yàn)收

盾構(gòu)機(jī)在穿越建筑群前進(jìn)行檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收盾構(gòu)機(jī)各項(xiàng)性能及參數(shù)指標(biāo)是否滿足要求，主要檢查:推進(jìn)系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、排土出渣、油脂注入、泡沫、同步注漿、二次注漿、電氣、盾尾刷、盾尾油脂、添加劑、盾構(gòu)姿態(tài)。

3.4 下穿建筑群技術(shù)措施

1)掘進(jìn)控制。a.推進(jìn)速度：勻速推進(jìn)，推進(jìn)速度控制在40 mm/min～50 mm/min。每班平均推進(jìn)5環(huán)，日進(jìn)度控制在10環(huán)。b.土倉(cāng)壓力：1號(hào)：1.1 bar～1.3 bar，2號(hào)、3號(hào)：1.5 bar～1.6 bar，4號(hào)、5號(hào)：1.8 bar～2.0 bar。c.推力、扭矩：推力控制在15 000 kN～18 000 kN即1 500 t～1 800 t，扭矩控制在2 000 kN·m以下。d.刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：控制在1 rpm～1.2 rpm。e.盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)：穿越段處于右轉(zhuǎn)曲線上，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)水平姿態(tài)+10～+20，水平趨向控制在0～+1，垂直姿態(tài)-20～-30，垂直趨向控制在0～+2。f.管片拼裝：根據(jù)管片排環(huán)表，注意沿線管片分布情況，在穿越段采用注漿環(huán)。g.同步注漿：穿越段采用厚漿，注漿壓力控制在4 bar～5 bar，注漿量保證每環(huán)實(shí)際不少于5.3 m3。可根據(jù)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行情況和地表監(jiān)測(cè)情況，對(duì)注漿參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。h.盾尾油脂：盾尾油脂注漿泵壓力控制在20 bar～22 bar左右，每環(huán)均勻注入，每環(huán)注入量保證不小于40 kg(每桶油脂注入5環(huán)～6環(huán))。i.渣土改良。根據(jù)掘進(jìn)情況，采用泡沫劑改良：泡沫劑原液與水的用量之比為1∶35，發(fā)泡率為5～6，每環(huán)泡沫使用量一般為35 L～40 L。j.加強(qiáng)盾構(gòu)司機(jī)、技術(shù)員、拼裝手交流和配合，能更好控制盾構(gòu)姿態(tài)，確保盾尾間隙和管片拼裝質(zhì)量。

2)監(jiān)測(cè)控制情況。按照設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范，合理設(shè)置各監(jiān)測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)點(diǎn)，特別在盾構(gòu)進(jìn)出洞區(qū)域、聯(lián)絡(luò)通道施工階段、地質(zhì)條件較差及周邊環(huán)境較為復(fù)雜區(qū)域必須增設(shè)地表橫斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從而了解橫向影響范圍及變化情況；監(jiān)測(cè)工作還應(yīng)對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的相互關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巡視情況對(duì)隧道結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境的安全性做出準(zhǔn)確、及時(shí)的評(píng)價(jià)，做到科學(xué)的預(yù)警、報(bào)警，盾構(gòu)下穿建筑物期間正常情況每4 h監(jiān)測(cè)1次，達(dá)到預(yù)警每2 h監(jiān)測(cè)1次。

新—森區(qū)間穿越段監(jiān)測(cè)情況如表2所示。

表2 新—森區(qū)間穿越段監(jiān)測(cè)表 mm

由表2可知，新—森區(qū)間穿越段地表沉降最大點(diǎn)為XD280-10，沉降量為-18.9 mm，隆起最大點(diǎn)為XD330-10，隆起量為5.0 mm；建筑物沉降最大點(diǎn)為JC140，沉降量為-9.2 mm，隆起最大點(diǎn)為JC213，隆起量為5.1 mm。由監(jiān)測(cè)情況可知，左線穿越時(shí)，地表沉降量較小，地層較穩(wěn)定；右線穿越時(shí)，對(duì)地層產(chǎn)生了二次擾動(dòng)，地表及建筑物沉降增大，整體沉降控制良好。

穿越前對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行針對(duì)性的難點(diǎn)分析及詳細(xì)的建筑物調(diào)查，采取了合理的技術(shù)措施和管理措施很好的解決了施工難點(diǎn)，確保了盾構(gòu)機(jī)安全順利的穿越建筑群，為今后施工積累了施工經(jīng)驗(yàn)。

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Construction technologies of shield tunneling variously under-passing shallow-foundation brick-concrete housing group

Jiang Chunyang

(ChinaRailway3rdBureauGroupHuadongConstructionCo.,Ltd,Nanjing211106,China)

Combining with engineering examples, the paper describes the construction technologies of shield tunneling under-passing shallow-foundation brick-concrete housing group, and introduces construction quality control points from aspects of shield tunneling speed, earth-chamber pressure, cutter-disk rotating speed and grouting amount, which has certain guiding meaning for similar engineering construction.

brick-concrete house, shield tunneling machine, earth-chamber pressure, grouting amount

1009-6825(2017)03-0169-02

2016-11-16

姜春陽(yáng)(1984- )，男，工程師

U455.43

A