土压平衡盾构机下穿危房施工技术在地铁隧道施工中的应用

吕征舟

摘要：在城市地铁隧道工程施工工法中，盾构法因其受地面因素影响小、安全度高、施工速度快等优势而得到广泛的应用。盾构隧道在城市地下穿行，不可避免地需要穿越各种各样的建筑物，有时更需穿越一些危房。然而隧道下穿危房时，如果处理不当，可能引起危房发生不均匀沉降，从而导致房屋倒塌，给人们的生命财产带来巨大的危害。

关键词：盾构法、危房、风险、地层

Abstract: in the urban subway tunnel engineering construction methods, the shield law by the ground because of the influence factors of small, high degree of safety, the construction speed of advantage and widely used. In the city of shield tunnel through underground, inevitably need through all kinds of buildings, sometimes need more to through some dangerous house. But the tunnel when wear wei, if not handled properly, may cause dangerous house happen the uneven settlement, leading to the houses collapsed, to the lives and property of the people great harm.

Keywords: shield law, dangerous house, risk, the strata

中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：

1前言

随着城市建设的高速发展，公共交通需求的增加，地铁建设已有成为大城市必须配套市政设施之一的趋势，而盾构法施工则是地铁隧道工程建设主要功法之一，相对于矿山法施工隧道，盾构法施工因其受地面影响因素小、安全度高、施工速度快等优势而被普遍推广应用。在城市中建设地铁，地铁隧道穿越建筑物的情况无法避免，在地铁隧道需要下穿的建筑物中，有些已成为危房的建筑物本应拆除，但由于种种客观因素的制约，很多时候这些危房无法拆除。因危房自身结构已存在巨大的安全隐患，采用盾构法下穿危房时，难免会因地层失水而造成地表沉降，若地表沉降过大则极有可能导致危房倒塌，给人们的生命财产带来巨大的损失。因此，如何安全顺利的下穿危房，成为实际施工中需要解决的难题。

2工程概况

2.1 线路及危房概况

广州市轨道交通六号线某盾构区间，单线长度783米，从该区间盾构始发后80米将下穿某建筑物，该建筑物建于1900年前，为条形基础的3层砖木结构，位于隧道正上方。

该建筑物被鉴定为危险性D级。房屋鉴定结论为：此房屋承重结构已经不能满足正常使用要求，房屋整体出现险情，构成整栋危房。

图2.1-1 危房平面位置图

2.2危房地质情况

危房所在位置地质情况自上至下依次为：<1>杂填土、<2-1B>淤泥质土、<3-2>中粗砂、<3-1>粉细砂、<6>全风化泥质粉砂岩、<7>强风化泥质粉砂岩、<8>中风化泥质粉砂岩、<9>微风化泥质粉砂岩。

图2.2-1 危房处地质剖面图

表2.2-1 隧道顶部覆土厚度统计表

地层 <1> <2-1B> <3-1> <3-2> <6> <7> <8> <9>

厚度 2.66m 1.62m 4.03m 1.14m 1.23m 1.22m 1.07m 1.22m

3风险分析

根据地质钻探资料和线路特征，结合地面相关情况及建筑物现状进行风险分析，认为该区间盾构施工此危房保护的难度很大，主要基于以下原因：

（1）建筑物且破旧，基础形式简单

根据建筑物调查报告，危房为骑楼，结构形式为砖木结构，修建年代久远，已存在不同程度的损坏，墙体普遍风化严重，承载力及连接强度降低，对沉降非常敏感；基础多为较简单的条形基础，埋深较浅，抗扰动能力和抗变形能力均较弱。

（2）地层失水风险

洞身主要在<9>泥岩中通过，围岩自稳性好，盾构掘进的风险主要为地层失水。地层失水固结，可能造成地面建筑物基础尤其是浅基础不均匀沉降，墙体开裂甚至房屋倒塌。

（3）地质钻孔风险

隧道洞身穿越地层主要为<9>微风化泥岩，隧道上方存在较厚的连续分布的<3-1>粉细砂层、<3-2>中粗砂层，且砂层普遍与岩层相接，中间隔水层较薄。若地质钻探后没有进行封孔或封孔不严，盾构掘进时，地质钻孔实际上成了砂层和隧道之间的水土通道，加上砂层和岩层之间没有可塑粘性土隔断层的塌封，砂和地下水很容易沿着钻孔渗漏到土仓及管片与围岩的空隙，造成砂层固体颗粒损失及地层失水，地面沉陷，隧道上方密集且破旧的危房下沉开裂，甚至倒塌。

4土压平衡盾构机下穿危房技术

4.1通过前的技术措施

（1）测量人员提前对危房进行详细调查，摸清建筑物的现状，对已有开裂、破损及其它重要部位做好标记和记录，同时提前布设沉降监测点及倾斜测点，完成初始值的测量。

（2）盾构通过前，必须保证盾构机及运输设备一切正常，加强对设备的维护。

（3）通过危房15m前，开仓进行刀具检查，若发现刀具损坏，及时更换刀具。若非特殊情况，建筑物下禁止开仓。

（4）盾构机通过前，对该危房进行临时支撑。

4.2盾构机下穿时的技术措施

盾构下穿危房过程中，原则是保证盾构机快速连续地通过危房，同时保证管片背后注浆。根据此原则，盾构机通过期间采取以下措施：

（1）采取欠压掘进模式。该危房附近地质钻孔位于左线隧道正上方，且距该危房相当近，因此危房段采用欠压掘进模式，并结合掘进监测情况，气压辅助方式。

（2）时刻留意掘进参数变化。操作人员对掘进参数尤其土仓压力要敏感，若出现土仓底部压力突然增大，而扭矩变化不大的情况，应立即关闭仓门及螺旋机闸门，不出土，快速掘进，并多加气（发泡剂），把土仓压力提高到150～200Kpa。

（3）渣土分析及出土控制：每环都要清洗渣土样，分析渣土变化。

（4）避免刀盘“结泥饼”导致的盾构机无法推进，在危房下长时间停滞。泥质粉砂岩，在遇水软化后具有一定的粘性，在掘进时容易“结泥饼”。因此，掘进过程中应坚持使用发泡剂，，一旦发现有“结泥饼”的征兆，立刻进行处理，限制泥饼发展。

（5）保证管片背后注浆量和注浆效果。注浆是保证隧道质量和避免地面沉降的关键。采取以下措施保证管片背后注浆质量。

①注浆量：同步注浆量不少于6m3/环。

②注浆压力：一般0.2～0.3Mpa，最大不超过0.3～0.4Mpa，下部孔的压力比上部孔略大（0.5Mpa左右）。

③掘进过程中，采取双液二次注浆与管片背后补充注浆相结合的方法保证管片背后注浆量，下穿该危房时，每环补注双液浆。

④盾构下穿危房段时，通过洞内径向注浆孔注入聚氨酯，以减少盾尾注浆前窜的机率和数量并减少窜水的机率。

（6）加强监测频次，监测结果及时反馈，指导施工。

4.3盾构机通过后的技术措施

（1）盾构机通过期间，可能对部分建筑物产生影响，盾构机通过后仍需对建筑物按上述的频率进行必要的监测。

（2）隧道内对该位置的管片背后进行二次补充注浆，保证管片背后充满，以控制后续的地层沉降。

（3）若建筑物有出现裂纹或产生损坏的，必须对危房进行再次房屋鉴定，并及时进行修补加固及恢复。

5实施效果分析

在盾构机通过该危房期间，针对该危房进行了沉降与倾斜观测、建筑物裂缝观察等项目的监测。监测结果显示房屋累计最大沉降量为1.8mm，地面最大沉降量为2.5mm，建筑物未出现破损及裂纹发展，以上结果均满足相关规范要求。

通过合理的技术措施，严格控制了地面及房屋的沉降量，保证了危房的安全。所以此次盾构机过危房施工较为成功。本次成功经验对同样地质条件下土压平衡盾构机下穿危房的工程有一定的参考意义。

6结语

随着城市地下轨道建设的不断发展，在地铁线路选线时要求避开地面所有建筑物显然不太现实，甚至有时地铁隧道难免要从危房下穿越。当地铁隧道从危房下穿越，如果能将危房拆除那是最好的办法，但是这涉及到征地、搬迁、重建、周边环境影响等种种社会问题，往往实施过程较为困难。在无法进行拆迁的情况下，通过科学、合理的技术措施保证盾构机顺利通过危房区域，不仅减少了工期影响因素，同时较大程度的减少了业主资金投入，因此，该成功经验可作为类似地层中下穿建筑物施工措施予以同行借鉴。

参考文献：

[1]竺维彬，鞠世健.地铁盾构施工风险源及典型事故的研究[M].广州：暨南大学出版社,2009

[1]竺维彬，鞠世健，史海欧，等.广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究[M].广州：暨南大学出版社.2006

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。