盾构侧穿四合院施工方案探讨

苏君哲

（中铁三局集团四公司，北京 102300）

盾构侧穿四合院施工方案探讨

苏君哲

（中铁三局集团四公司，北京 102300）

通过各项试验及盾构机下穿的白家楼4 200m2的平房区均为20世纪90代所建，平房的基础较薄弱，地下管线较少，平房区域北侧有上水、电信（管线图显示此次加固区内没有管线），若做地面加固，则需要在平房北侧加固注浆时可先挖U型探沟，确定原状土以上没有管线时，可进行钻孔注浆作业。工程技术难度极大，施工风险大。因此，必须依靠严密的施工方案及技术措施，以确保施工安全及施工质量，这也是工程控制的重点。基于北京地铁6号线青褡盾构区间，重点介绍下穿平房段的加固措施及工艺。

盾构侧穿；四合院；施工方案

随着城市交通建设的步伐不断加快，地铁在交通建设中占的比例越来越大。盾构工艺的日益成熟，以及城市的密集建构筑物，使得盾构施工免不了要遇到下穿各种建筑物。采用扩散式倾斜钻杆回抽注浆法对建构筑进行保护，不仅能有效地控制建构筑物的沉降，而且能保证施工质量。现根据北京地铁6号线青褡盾构区间具体施工现状进行分析。

1 工程概况

青年路～褡裢坡站区间里程为右线K22+133.950～K25+538.399，左线 K22+132.188～K25+538.399.区间西起于青年路，沿朝阳北路敷设，迄于褡裢坡东路，呈东西走向，全长约3.4 km。

青年路～褡裢坡站区间右线侧穿四合院起始里程为K23+962.718，终止里程为K24+369.700，全长406.982m，穿越平房16栋，共计7 041.98m2。下穿区有四合院、餐馆、酒吧（已停业）、公司等。在盾构穿越的四合院区域内的隧道覆土深度7.5～9.3m。

2 工程地质及水文地质概况

2.1 工程地质

土体从上而下依次为：粉土填土、杂填土、粉土、粉质黏土、黏土、粉细砂、粉质黏土、粉土、粉细砂、中粗砂、圆砾卵石、中粗砂、粉细砂、粉质黏土、粉质黏土。

2.2 水文地质

根据区域地质资料，本段线路赋存3层地下水，地下水类型分别为上层滞水、潜水和层间潜水，地下水详细情况如表1所示。

3 四合院加固施工方案

表1 水文地质表

3.1 对四合院基础加固

3.1.1 施工方法

扩散式倾斜钻杆回抽注浆法在隧道穿越管线及地表建筑物，不能垂直钻孔时采用。其特点为：孔位分布均匀性较差、倾斜钻孔难度较大，且浆液扩散分布均匀度较差，所以需要采用增加注浆孔数来确保加固效果。

3.1.2 注浆材料

根据加固区的实际情况，注浆浆液应具有对地下水不易溶解、对不同地层凝结时间可调节、高强度等特性。注浆材料由溶液、悬浊液及外加剂组成。溶液由硅酸钠与水按照体积比为1∶1组成。悬浊液为单液水泥浆，按照水灰比1∶1组成。注浆时，将根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以提高注浆效果。

3.1.3 注浆范围的设计

根据地质勘察报告，结合现场实际的工程地质及地下水情况，经分析初步确定隧道影响的土体加固厚度为10m，隧道加固范围见《注浆加固范围平面图》《注浆加固范围剖面图》。三排注浆孔按照间距1.5m，梅花形布置，最南侧的注浆孔按照42°布置，长度向斜下方至隧道右侧中线处（长度约16m）；第二排注浆孔倾斜角度为28°，向斜下方打孔至拱顶（长度约12m）；第三排注浆孔倾斜角度为11°，向斜下方打孔至隧道左侧中线处（长度约14m），如图 1、图 2所示。

图1 平房与隧道位置关系剖面图

3.1.4 注浆孔的布置及注入顺序原则

根据注浆扩散半径计算，孔距一般为1～1.5m，本工程拟采用1.5m，排距为1.5m，平面布孔采用梅花形布置（在后续施工中可根据开挖情况做适当调整）。注入顺序为隧道加固区域，将按照

由南向北，从第一排向第三排进行加固施工。

图2 注浆孔与平房位置关系曲线图

3.1.5 主要注浆参数

①注浆深度按区间隧道结构埋深与地面实测标高确定；②注浆孔直径为46mm；③浆液扩散半径为1m；④浆液凝结时间为20～1 800 s；⑤注浆压力为0.3～1Mpa。

3.2 对洞内的施工保护措施

施工工艺简介：刀盘旋转→螺旋机出土→皮带机将土排入渣列车→推进油缸收回→管片拼装，在刀盘旋转时推进油缸伸出，同时同步注浆系统进行盾尾注浆。

3.3 注浆施工参数

为有效控制地层位移，使浆液尽快凝固，采用选择双液二次注浆。

3.3.1 总体流程图

准备原料→浆液搅拌→泵送至井下→浆液车→列车运输进入隧道→转送到台车浆液→注浆泵运行→盾尾注浆孔→管片背后空隙→注浆结束→管路清洗。

3.3.2 注浆液的制作与运输

盾构机在推进过程中，在盾构机尾部管片外壳与地层之间会形成一个环状间隙，盾构机在直线段掘进时，环状间隙宽度理论上均匀地沿管片外侧分布，宽度为9 cm。不论是水平掘进还是竖直曲线段掘进，环状间隙都会发生变化，并不完全对称。

在施工中需根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标，如表2所示。

胶凝时间一般为3～10 h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。

固结体强度1 d≮0.2MPa，28 d≮2.5 MPa，浆液结石率＞95%，即固结收缩率＜5%.浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）＜5%.浆液站操作司机根据浆液站控制室中电脑软件显示的集料消耗量，对浆液生产进行控制，浆液站司机每天都应通知现场工程师有关集料罐中材料的消耗量，将浆液装入盾构井内的浆液车，用浆液车把浆液运输到盾构2号车架下，浆液泵入盾构机的罐车上，准备注浆使用。

3.3.3 同步注浆

同步注浆的作用是在盾构推进过程中，管片与地层之间的间隙将随着盾构推进不断地被浆液填充，以保证管片脱离盾尾时有一定的约束，同时也避免在地层不稳定时地层坍塌。

表2 主要物理力学性能指标

为保证浆液能以稳定的压力及时填充空隙，注浆时的流量应根据推进的速度进行调节。通常标准为传感器处的波动压力最大5 bar，最小2.5 bar。①注浆压力控制在2.0～4.0 bar范围内。考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力需进行调节，保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0 bar。②根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。V=π/4×L×（D2-D1）2=π/4×1.2×（6.18×6.18-6×6）=2.07m3/环。注浆量取环形间隙理论体积的1.5～1.7倍，本次穿越平房区域注浆应＞3.1方/环。③在不同的地层中需根据不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进注浆同步，不注浆，不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构在掘进一环的时间内完成注浆操作来确定其平均注浆速度。④注浆结束标准及注浆效果检查采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力—注浆量—时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。

3.4 管片背后深孔注浆

为防止管片上部土体发生沉降，保证穿越四合院时沉降控制在设计范围内。本工程将采用在盾构正常掘进同步注浆后，从隧道顶部管片注浆孔，打入直径32m、长3～5m的注浆小钢花管，进行洞内二次注浆，并根据沉降观测数据。必要时，采取每次注浆措施进行补注，及时注入无收缩双液浆，确保及时有效控制地面沉降。

4 监测点变化曲线

从监测曲线可以看出，盾构下穿施工过程中，前方土体20m范围开始有扰动下沉，但扰动不大，一般稳定在1mm/d，而且在盾构下穿的过程中，位移速度有正有负。土层在下沉上抬的过程中反复运动，盾构下穿至此点时，沉降加大，地层移动速度加快，振幅加大。待盾构穿越后，有一个快速稳定的时间，之后地层位移将开始再次固结。四合院外侧墙体的位移最大，速度振幅也最大，主要原因可能为四合院基础形式差，中部荷载可以分解相当于两个角点荷载，地面荷载较大所造成。根据本次监测数据的分析，可看出此次四合院的加固方案效果明显，方法得当，如图3所示。

图3 2011年6月数据变化曲线图

5 结束语

用扩散式倾斜钻杆回抽注浆法的施工方法，在增加钻孔数量的情况下，可以有效隔离施工扰动的传递，进而起到保护建筑物的作用。此加固方法特别适合下穿建筑物的保护施工。本文简单讨论了盾构下穿既有建筑的施工工艺，希望能够为广大技术人员提供参考。

Exp lore the Shield Side Wear Courtyard Construction Program

Su Junzhe

White House through the trials and shield machine wear floor cottage area of 4 200 m2 are the 20th century, 90 generations built the foundation of the cottage weaker, less underground pipeline, cottage area north Sheung ShuiTelecom (the pipeline figure shows the reinforcement area pipelines), do ground reinforcement, you need to dig U- shaped trenches cottage north side of the reinforcement grouting to determine the undisturbed soil than pipeline, drilling Note pulp operations.Engineering technology is extremely difficult, construction risks.Therefore, we must rely on a tight construction program and technical measures to ensure construction safety and construction quality, which is engineering controls focus.BeijingMetro Line 6 green cummerbund Shield Zone focuses on reinforcement measures and processes beneath the cottage section.

Shield sidewear;courtyard;construction program

TU 241.5

A

1000-8136（2013）02-0019-03

（编辑：李慧）