盾構側穿鄰近古建筑的施工影響分保護措施加固效果的思考

于陽

摘 要：近年來，我國社會主義市場經濟發展迅速，城市建設速度加快，當中交通建設逐漸朝向縱深發展，地鐵盾構穿越城市密集區的范圍越來越廣，并且沿線存在大量低下城市生命線工程與地上敏感建筑物。一些高靈敏度的盾構側穿施工，對土體產生的擾動會造成較大的地層移動，從而引起建筑物基礎不均勻沉降，進而導致地上結構出現變形，嚴重的情況下會直接導致建筑物倒塌。尤其是穿越古建筑施工時，則需要對盾構的推進施工提出了更高的要求。為保護古建筑不遭受破壞，就需要實施有效的保護措施，確保古建筑地基的穩定性。本文結合上海111號線側穿古建筑的實際工程，首先闡述了工程概況，緊接著通過分析盾構推進數值加以說明施工影響，最后通過數值計算明確加固效果。

關鍵詞：盾構側穿；古建筑；施工影響；保護措施；加固效果

中圖分類號：U458.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0127-02

在社會建設發展過程中，縱向發展已然成為了城市發展建設的必然趨勢。盾構側穿推進施工過程中，一定程度上對地層產生了較大的干擾，造成地層出現不同程度的下陷，地基的不穩定直接導致地上建筑物出現不同程度的下降，嚴重的情況下直接會引發建筑物的坍塌。尤其是一些古建筑，本身樁基并不是十分牢固，一旦受到盾構側穿施工的影響，將會直接坍塌。為有效保護古建筑，就需要在盾構側穿推進過程中，注重保護措施的應用，以此有效增強古建筑地基的穩定性。這樣一來，就對盾構側穿的推進提出了更高的要求。從保護古建筑的角度而言，本文對“盾構側穿鄰近古建筑的施工影響分保護措施加固效果”進行更深層次的分析具有極為重要的現實意義。

1 工程該概況

地鐵11號線在盾構推進過程中，與古建筑徐家匯天主教堂相交。徐家天主教堂始建于18世紀末，建筑本體共有5層，臨近隧道方向的大堂頂部兩側是尖頂式的哥德式鐘樓，高度為50米，教堂上部結構主要是磚木結構，采用的是木樁基礎。縱觀建筑物與隧道，兩者相距9米。為了更好減少盾構側穿施工對教堂的影響，在盾構穿越古建筑之前，施工單位就提前采取了預加固措施，即采用了中國最為先進的樁基新技術。具體為采用樁數21根，每樁頂標高負五米，樁底標高為負30.76米。

2 盾構推進數值分析

2.1 施工工況模擬分析

縱觀11號線現場施工進度情況，主要分為四個階段，一是待到盾構掘進施工臨近天主教堂時，則及時停止隧道推進，并進行下一環節的樁基加固施工；二是在樁基施工完成之后，上行線開始持續推進，直到上行線完成穿越天主教堂，同時下行線開始掘進。值得注意的是下行線在推進過程中，需要與上行線保持一段距離；三是上行線完成穿越教堂之后，下行線則開始進入穿越階段；四是上行線遠離教堂之后，下行線則需要完成穿越[1]。為此，結合施工實際情況，所采取的加固方式應該有所區別。該工程主要采取的施工工況模擬分為以下三種，（1）樁基施工階段；（2）在隔離樁基保護下，上行線盾構推進，完成穿越教堂；（3）下行線盾構推進，穿越教堂。

2.2 樁基施工模擬分析

所謂的樁基施工，主要是在傳統噴射攪拌功法的基礎上，進行優化改造，形成的一種新型加固功法。該種施工技術主要是利用地壓平衡原理，以此實現最大程度上減少施工期間對加固土體以外的周圍土層的擾動作用[2]。為此，在盾構下穿越建筑物之前，就需要對建筑地層實施樁基加固，使得隧道與建筑物地基之間形成一道隔離幕墻，以此起到保護作用[3]。雖然樁基能夠對建筑物地基進行加固，但是由于樁基施工必然會對加固區域產生擾動，必然會影響到加工區域的力學參數[4]。為此，在樁基施工模擬過程中，有必要重點考慮上述因素，具體為模擬樁基加固之后，地層穩定效果；樁基施工階段對加固區域土體的擾動影響。

2.3 盾構推進模擬分析

隧道掘進是一項十分復雜的工程，具體表現在初始應力的形成、土體開挖、開挖土體應力釋放、盾尾注漿壓力以及注漿層硬化等。由此可見，盾構推進施工環節眾多，造成質量難以把控。為此，有必要對盾構的掘進作以下簡化：（1）根據地上建筑物等以及土體自重應力，模擬土層初始應力場，由于教堂年代久遠，自帶樁基承載力不給予考慮；（2）注漿充填材質均是等代層，并通過改變剛度參數，以此模擬施工期間注漿層力學特性；（3）模擬隧道開挖連續性推進過程，需要簡化推進步長[5]。

2.4 數值計算模型與參數、計算結果分析

隧道采用土壓平衡盾構掘進施工，盾構外徑為6.34米，襯砌外徑為6，20米，管片結構主要是采用35厘米厚度的混凝土，各環寬度均為1.2米。注漿層的強度隨著時間的推移不斷增加，具體通過彈性模量表現。在相關數值確定之后，便開始有效計算。根據相關計算結果顯示，由于樁基施工的干擾，樁基施工處的地層出現了不通過程度的沉降，并且發現樁基礎沉降度最少，然而遠離樁基的地層沉降量較大。由此可見，在采用樁基之后，盾構側穿對建筑施工的影響得到有效的減少。雖然樁基施工本身會產生一定的影響，但是相比傳統的高壓旋噴樁而言，影響程度可謂是得到了一定的減少。除此之外，橫斷面位移情況也能夠通過計算結果加以體現，現對其具體分析：由斷面沉降數據可知，樁基施工造成的沉降在整個施工過程中占極少部分，并且各橫斷斷面最大沉降處于樁基施工處；在下行線開挖之后，上行線地表沉降程度明顯高于下行線地表的沉降程度，尤其是教堂承重墻底部的沉降效果，更是明顯。究其原因在于地表建筑物的存在，對地表產生了更大的作用力，促使地表所受壓力發生了變化，進而出現沉降現場。待到盾構掘進，土體內部受力不均衡，就出現了不同沉降。樁基的應用，有效減輕了沉降效果，具體表現在樁基處古建筑地基形變相比其他地方形變更不明顯。

3 數值模擬與現場實測對比分析

加固效果的測定，關鍵是通過數值模擬與現場實測對比得出。根據相關數據可以得出地表存在教堂的情況下，并考慮樁基施工具體情況，可以得出數值模擬與現場實測結果在規律上基本保持一致，也就是模擬值與實測值基本一致。具體表現在現場施工對教堂各部分的沉影響可以分為三個階段，分別是樁基施工擾動階段、上行線穿越階段以及下行線穿越階段。當中樁基施工所產生的影響可謂是最主要的。然而在上、下行線穿越古建筑時，樁基可以發揮隔離保護作用。從沉降數值情況而言，各監測點的沉降數值可謂是最小，根據相關實測數據可以得出數值計算與現場實測的結果基本一致，雖然有一定的差距，但是在可控范圍之內，為此可以得出數值模擬方法得出的數據具有較高的可靠性與準確性。

除此之外通過對有樁基加固與無樁基加固的對比，可以得出在有樁基加固的情況下，各現場實測點的沉降數值明顯小于無樁基加固的現場的沉降數值。為此，在盾構側穿鄰近古建筑時，采用樁基加固具有十分明顯的隔離保護作用。

4 結語

綜上所述，本課題主要是結合上海地鐵11號線盾構側穿古建筑工程，通過數值模擬與現場實測方法，分析了盾構側穿推進與加固措施對古建筑的具體影響、加固效果。實踐得出樁基施工對保護古建筑的地基具有十分重要的作用。

參考文獻

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