盾構隧道穿既有建筑施工過程控制研究

劉倩倩

合肥鐵路工程學校

因盾構法施工有著挖掘速度快、施工安全性高、孔洞成型標準、不影響地表交通和地下管線設施等優勢被廣泛應用于隧道施工中[1]。城市地鐵建設常位于交通流量大和建筑群體多的區域，盾構隧道施工時往往需要穿越既有建構筑物底部，若對掘進過程控制不到位將導致地表沉陷嚴重，甚至出現房屋倒塌[2]。如何把控盾構隧道施工過程中的關鍵技術，從而減小因盾構施工引起的地表變形，保證既有建構筑的安全，值得研究。

1 盾構隧道穿既有建構筑物施工工序與流程

前期應充分了解建構筑物及地下管線的布置情況，合理制定施工方案及做好現場管理；分析施工參數設置是否得當，對地面預加固和預埋注漿管進行步驟劃分[3]。利用電力隧道及污水管線增設注漿孔，并根據實際地質和掘進狀況對隧道周圍土體進行注漿加固和預埋注漿管[4]；結合工程場地條件并經過系列的試驗確定注漿壓力、注漿量等掘進參數，且在加固后對地表穩定性和抗壓強度進行系統的評價，使地表和建構筑物安全可靠[5]。

盾構隧道穿越建筑物時，應根據側穿位置、角度預先設定好掘進方案，并對穿越建筑物的區域和隧道周圍土體進行地層注漿加固；通過沉降監測結果對建筑物及地表的穩定性進行分析，并考慮是否需要對其進行跟蹤注漿[6]。

2 工程案例分析

2.1 工程概況

依托工程是某地鐵區間盾構隧道穿越商業樓，所穿建筑為地上 3 層的混凝土框架結構，基礎形式為柱下獨立基礎，基礎最大埋深為 8.3m，隧道埋深為 11.7m，隧道開挖直徑 6.28m，管片外徑6.0m，管片厚度 300mm，該建筑物位于 R=350mm 曲線段，線路坡度-25.324‰，區間隧道與商業樓的斷面關系如圖所示。通過巖土勘察可知所穿區域和深度范圍內多為雜填土與黏土，主要賦存著上層滯水（一）和弱承壓水（三）兩層地下水，上層水位埋深 0.45～ 6.00m、下層水位埋深 7.7～ 9.2m。

2.2 施工重點及難點

試掘進結束后便進行施工，缺乏類似施工經驗；R=350m 屬于小半徑，穿越建筑物時其盾構姿勢控制難度大、糾偏困難，且管片之間容易發生錯臺，這有可能導致管片碎裂。

2.3 施工過程控制先根據試掘進階段的經驗及建筑物荷載初定土壓力值，并依據檢測數據判定土壓是否異常。盾構推力受盾構掘進速度和刀盤扭矩直接影響，在確保反力架安全的情況下，適當增加盾構推力，摸索出最佳的推力值。出土量對刀盤正面土壓力和開挖面的穩定至關重要，控制排土量是控制地表變形的重要措施，而出土量的大小取決于輸送機的轉速，這就要求協調好螺旋傳輸機轉速與千斤頂推進速度之間的關系，保證土壓平衡。同步注漿時注漿壓力和注漿量要根據監測值實時調整，并總結適用的取值。

2.4 監測分析

先將推進階段的施工參數繪制成圖，以便直觀地反映出盾構時各監測位置的建筑物沉降量。

由監測數據可知：通過對盾構施工過程的合理控制，地表沉降與建筑物沉降量均控制在合理范圍內，除個別監測點位累計沉降值偏大外，其余均為 4mm，證明掘進參數設置合理，施工過程控制得當。

3 盾構隧道穿既有建筑經驗總結

案例中的盾構隧道能否順利穿過既有建筑，主要取決于施工過程控制是否到位。在盾構機穿過既有建筑之前準備工作充分，對盾構穿越土層的地質水文條件進行了研究，前期對施工參數的設置及地表沉降規律進行了總結并根據監測值對參數進行合理調整，尤其是對同步注漿量的優化，使盾構隧道安全地穿越了既有建筑。具體采取的方法如下：依據監測結果設定和調整土壓力值，保持切口前方土體穩定；對注漿量、注漿壓力、注漿位置進行調整，優化同步注漿參數，控制好土體后期沉降；進行成果分析，結合設置的施工參數和土體沉降規律掌握盾構隧道穿越建筑物的各項施工參數。對施工工況和施工管理的把控也尤為重要：嚴格控制盾構姿勢和減小糾偏量，以減少對周圍土體的擾動而引起的沉降；盾構機盾構時應盡可能地減少停機，控制推進速度和保持勻速推進是關鍵，盾構操作人員要做到施工全過程的跟蹤服務，出現問題及時解決；做好信息化施工，通過數據采集監控系統對推進的實時情況進行監控，對各種信息進行分析，及時調整施工參數，將指令傳達給施工班組，指導盾構推進施工。

4 結束語

盾構隧道穿越既有建構筑物時，施工過程控制是保證地表穩定和建筑安全的最有效手段，其關鍵在于根據監測數據實時調整土壓力、注漿壓力、注漿量和注漿位置等掘進參數，并做好信息化施工管理，對施工過程做到全程跟蹤，確保盾構掘進有序進行。