粉細砂層復合盾構二次穿越老舊建筑物施工措施分析

潘璐 陳沖 萬超

摘 要 針對淤泥質粉細砂層特點，結合福州二號線水部站-紫陽站雙線區間盾構分別近距側穿和下穿橡膠廠宿舍危樓工程實例，分析了在高靈敏土層中下穿老舊建筑物的掘進參數控制及相關措施。通過合理設置掘進參數，并輔助渣土改良、二次注漿、克泥效措施，加強監控量測和信息反饋頻率，有效控制了二次穿越造成的房屋基礎疊加擾動影響，實現老舊建筑物的二次成功穿越。

關鍵詞 粉細砂層;掘進參數;沉降控制;施工措施

前言

隨著地鐵施工的快速發展，城市中建（構）筑物、管線繁多，在區間線路設計時往往會避開不了這些風險源。尤其是穿越粉細砂層時，地層滲透系數較大，難以控制開挖面的穩定以及盾體和盾尾后管片與土體之間的建筑空隙的填充。因此，根據本工程案例總結的掘進參數和有效的控制措施，對以后類似施工具有指導意義。

1工程概況

福州二號線水部站-紫陽站盾構區間右線長1139.708m、左線長1145.05m，采用開挖直徑6.48米海瑞克復合式土壓平衡盾構機掘進施工。

右線在195～240環（總計55.2m）范圍內側穿樓房，左線在195～240環（總計55.2m）范圍內正下穿樓房。隧頂覆土深度14.6～15.5m，平面曲線為緩和曲線。盾構隧道主要穿越地層為<2-4-5>淤泥質粉細砂。地層含水量大、滲透性強、自穩性差。

所穿越該樓房為五層磚混結構，約建于1978年，地下基礎為磚砌條形基礎，埋深1.5米，基礎底部土質為人工填土。該房屋墻體空鼓脫落較多，墻體承載力削弱，房屋整體向北傾斜。

2穿越建筑物總體籌劃

盾構機開挖過程中，粉細砂的流失和軟土的側向擠出，若得不到及時填充，則極容易造成地表沉降，導致建筑物開裂甚至倒塌。為確保順利下穿，分四個階段進行施工：第一階段：區間右線試驗段掘進;第二階段：區間右線側穿建筑物掘進;第三階段：區間左線試驗段掘進;第四階段：區間左線下穿建筑物掘進。

3盾構掘進參數控制

3.1 掘進速度

盾構機在穿越過程中，需勻速通過，嚴禁出現非正常停機。掘進速度控制在35～40mm/min。

3.2 趨勢控制

盾構機掘進趨勢越大，會使開挖面積越大，從而導致地表沉降。趨勢宜控制在：-4<水平趨勢<4，-4<垂直趨勢<4。

3.3 土倉壓力

根據試驗段的數據分析總結，并估算建筑物整體重量，設定切實可行的土倉壓力，土倉壓力值控制為：①181～190環：土倉建壓1.8～2.0bar②191～250環：土倉建壓2.1～2.3bar③251環之后：土倉建壓1.9～2.1bar

三個階段土倉壓力保持均一、穩定，根據地層變化，及時調整。正常停機，土倉建壓至2.4bar。

3.4 刀盤轉速

刀盤轉動越快，對前方土體擾動越大，所以刀盤轉速控制在1.0～1.2rpm。

3.5 出渣量

嚴禁出現超挖，每環出渣量嚴格控制在37～39m3。

4房屋沉降控制措施

4.1 同步注漿

同步注漿每方配合比設定為水泥：粉煤灰：膨潤土：砂：水=92：486：65：899：398。稠度應該滿足122±5mm。同步注漿方量為7m3，注漿壓力2～3bar，結合推進速度，壓力和流量雙控。

4.2 二次注漿

按照6小時沉降量達到1mm、日沉降量達到3mm標準，則立刻進行二次注漿。在拱頂90°范圍（14、15、1、2點位）開孔注漿，漿液采用單液漿，水灰比0.8～1：1，每兩環進行一次注漿，多點少量，注漿壓力不超過0.3MPa，注漿量為每孔注入1m3。如果沉降量趨勢未減小，則進行注雙液漿，水泥漿：水玻璃=1：1。之后均在管片脫出盾尾后4環進行二次注雙液漿，每環均要注，注漿位置為頂部15點位或1點位，注漿量為1m3。

4.3 注入克泥效

通過中盾徑向孔注入克泥效，在刀盤泵啟動后，開始注入，保證注漿壓力在0.4～0.6MPa，按照0.6m3水、300kg克泥效拌漿。

4.4 監測措施

（1）監測項目。①周邊地表監測點及建（構）筑物監測點的沉降值;②建筑物監測點沉降量最大值與最小值的差值;③同一橫斷面建筑物監測點的差值。

（2）監測頻率。①地表監測。a.地表日沉降變化速率不超過3mm或累計差異沉降量不超過10mm時，每6小時一次;b.日沉降變化速率達到3mm或累計差異沉降量達到10mm時，每4小時一次;c.日沉降變化速率達到8mm或累計差異沉降量達到20mm時，每3小時一次。②房屋監測。房屋監測采用靜力水準儀實施24小時不間斷自動監測，監測數據每5秒更新一次，可在移動終端查看數據。

5各階段數據情況

5.1 右線試驗段掘進

右線1～100環試驗段中，前30環沉降量最大達到35.44mm，30～100環累計沉降量最小為6.67mm，最大為18.33mm。盾構機脫出加固體，掘進參數需及時調整，調整后參數如下：

5.2 右線側穿建筑物掘進

該段掘進過程中，加入克泥效輔助措施，根據地層埋深及地表沉降量將掘進參數重新做了優化，參數如下：

最終監測出地表累計沉降量最小值為6.87mm，最大值為9.32mm。建筑物所有監測點累計沉降量均在2mm內，沉降量在合格范圍內。

5.3 左線試驗段掘進

始發掘進前拆除刀盤開挖半徑最大的兩把邊緣滾刀，使刀盤開挖半徑減小2cm左右，減小開挖輪廓與盾殼間隙。

結合中盾徑向孔注入克泥效，試驗段從140環至170環，掘進參數如下：

監測數據顯示左線140環～170環累計沉降量最大值為27.83，mm，最小值為2.94mm。

原因分析：①前150環盾構機設備故障率較高，間斷性停機時間較長;②且右線在左線之前始發，已對土體累加擾動。

5.4 左線下穿建筑物掘進

正下穿施工中，掘進參數基本與試驗段一致，建筑物沉降累計變化量最小值為-0.12mm，最大值為-6.82mm。所有監測點累計沉降量均在8mm內，房屋無變形。

6結束語

經過四個階段的施工分析，對精密控制沉降主要有以下幾點總結：①減小開挖半徑，減小開挖輪廓與盾殼間隙;②根據地層土質、埋深變化以及地表、建筑物實時沉降數據及時分析調整盾構掘進參數;③通過中盾徑向孔向盾殼外注入克泥效可以填充土體與盾殼之間的建筑空隙;④嚴格把控現場同步注漿配比與方量，現場每環取樣測稠度;⑤確保管片止水條粘貼及拼裝質量合格，防止管片滲漏水產生;⑥在盾尾后7環每兩環在管片4點位、12點位及16點位進行管片壁后注漿;⑦管片脫出盾尾15環則進行二次注雙液漿加快漿液凝固及穩定;⑧建立地面視頻監控系統，將盾構機PDV參數顯示與VMT測量導向系統數據聯絡至地面監控室顯示屏上，盾構機內安裝視頻監控系統。實現地下地上雙監控;⑨采用靜力水準儀，在建筑物上布設監測點，數據直接反饋至移動終端。監測數據調整至每5秒更新一次。⑩加強盾構機及相關配套設備維修保養，減小設備故障率。