某盾构穿越幼儿园沉降原因分析及预防措施

黄 彭

(中铁城市发展投资集团有限公司，四川 成都 610000)

某盾构穿越幼儿园沉降原因分析及预防措施

黄 彭

(中铁城市发展投资集团有限公司，四川 成都 610000)

以某盾构区间穿越幼儿园工程为例，分析了幼儿园建筑物产生裂缝的原因，并制定了施工监测方案，通过采集与处理监测数据，提出了盾构掘进施工的预防措施及房屋裂缝的处理建议。

幼儿园，盾构施工，地表沉降，监测方案

1 工程概况

该幼儿园建筑物建成于1996年，为3层砖混结构建筑，建筑面积1 310 m2。基础采用0.35 m×0.35 m 独立柱基，基础埋深 1.5 m，基底扩大基础 1.2 m×1.2 m，混凝土强度 C25，设计承载力400 kPa，抗震设防7度。

某地铁盾构区间左右线均穿越该幼儿园，该段为直线段，24‰ 的下坡。洞身上部由上至下依次为①2杂填土3.6 m厚，③-8-2中密砂卵石2.9 m厚，③-8-3密实砂卵石大于20 m厚，渗透系数k=18.0 m/d～20.0 m/d，为强透水层，洞身穿越③-8-3密实砂卵石。院内场地空旷，院外为临街商铺。穿越音乐幼儿园平面图见图1，幼儿园内环境见图2。

2 施工情况及沉降发现过程

左线盾构穿越里程ZDK36+260.85～ZDK36+305.85(95环～125环)穿越长度45 m，于2015年7月30日盾构进入幼儿园，8月3日盾尾脱出，共历时5 d。右线盾构穿越里程YDK36+298.35～YDK36+322.35(120环～136环)穿越长度24 m，于2016年1月10日盾构进入幼儿园，1月13日盾尾脱出区间，隧道轨面标高约491.5 m，隧道埋深约11.82 m。

根据施工监测实施细则有关规定，地表累计沉降控制值-30 mm、预警值-20 mm、单日沉降控制值-5 mm；建筑物累计沉降控制值-20 mm、预警值-13.33 mm、单日沉降控制值-3 mm。

施工监测单位于2015年8月3日上午8点对已完成穿越的盾构左线上方幼儿园建筑物及周边地表测点进行监测(环数92环～143环，里程DK36+257～DK36+332),监测数据显示：里程DK36+287～DK36+307(113环～126环)处断面部分地表沉降测点单次沉降超限，建筑测点JZ6-1～JZ6-8(96环～123环)部分建筑物沉降测点单次及累计沉降超限。地表测点最大变化DBZ37307(位于126环)单次变化量-17.62 mm,累计变化量-20.54 mm;建筑物测点最大变化JZ6-5(位于123环)单次变化量-13.47 mm,累计变化量-14.12 mm;随即将监测数据异常情况通知各相关单位并对幼儿园建筑及周边地面进行寻查，发现幼儿园建筑物出现裂缝。

施工监测单位于2016年1月12日对即将完成穿越的盾构右线上方幼儿园建筑物及周边地表测点进行监测(环数115环～143环，里程DK36+291～DK36+332)，监测数据显示建筑物沉降测点JZ6-10(位于116环)单次变化量-6.54 mm，JZ6-11(位于120环)单次变化量-6.66 mm，建筑物单次沉降均超限；随即召开专题会，对幼儿园建筑物裂缝进行排查，经分析本次沉降对幼儿园影响较小，右线穿越后原裂缝并无明显变化，因此后续数据处理分析以左线穿越为主。

幼儿园存在的裂缝如图3所示。

因考虑到右线在穿越过程中可能造成幼儿园的再次沉降，因此选择在右线穿越完成后进行统一处理。

3 原因分析及施工监测

3.1 原因初步分析

根据监测数据、施工等情况综合分析该段变化量较大原因如下：

1)由于左线掘进幼儿园120环时，污水管道破损常年流水，导致土层中含水率较大，含砂率减少，细颗粒含量降低，增大了渣土改良的难度，是导致地面沉降异常的直接原因。

2)盾构机掘进过程中，大卵石增多，地下含水率较大，扭矩增大，推力增加，出现卡刀盘现象。

3)盾构掘进过程中存在超方现象，地层受到扰动，使得地层应力变化致地层发生位移，地面沉降明显。

4)幼儿园经历过2008年汶川大地震，结构本身存在缺陷且基础未坐落在持力层上，房屋整体性及稳定性不好。

3.2 施工监测方案

考虑到该建筑的特殊性，监测单位对幼儿园建筑物整体进行测点加密，将原先11个建筑物测点增加至31个，并增加监测频率，对其进行长期监测以分析后期滞后变化情况，具体方案及实施情况如图4所示。

3.3 数据采集及处理

2015年7月30日—2015年8月3日左线盾构通过幼儿园期间里程DK36+287，DK36+307处断面部分地表沉降测点单次沉降超限，建筑测点JZ6-1，JZ6-3，JZ6-4，JZ6-5，JZ6-6，JZ6-7，JZ6-8部分建筑物沉降测点单次及累计沉降超限。监测数据如表1，表2所示。

表1 盾构区间左线建筑物沉降监测数据统计表 mm

表2 盾构区间左线建筑反光膜片监测数据统计表 mm

后期盾构区间左右线全线贯通到2016年3月13日截止2016年9月30日进行不间断观测，监测频次如表3所示。

表3 后期盾构区间左右线全线监测频次表

4 处置措施

4.1 沉降处置措施

1)现场立即组织施工作业人员对原现场位置打设跟踪注浆孔进行跟踪注浆。同时在沉降数据异常较明显的地方开挖探坑，打设注浆孔注浆。

2)加大同步注浆的注入量，同时按要求2环～3环对管片上半圆10点至2点方向进行二次注入双液浆稳定管片。

3)隧道内掘进过程中，在沉降明显位置每一环12点位开孔(开孔深度1 m)，进行深层注浆，稳定地层，边推进边深层注浆。

4)对渣土进行有效的改善，调整好渣土改良的泡沫参数。

5)推进过程控制好上部土仓压力、推进速度和螺旋机出渣速度，使其有效的匹配。

6)加强地面巡视的力度，同时及时掌握施工测量数据，加大施工地表监测、房屋监测数据的频率。

4.2 房屋处置措施

1)按照省统建办要求邀请省建科院对房屋进行鉴定，并出具了书面的房屋鉴定报告，报告结论认定主体结构及基础稳定，但考虑到裂缝，需对房屋局部进行加固修复。

2)联系了有资质的房屋加固单位和设计单位，按照图纸及修复方案进行了修复，并赶在学生上学前完成了相关修复及验收工作。幼儿园现场加固图见图5。

5 结语

近年来，城市轨道交通发展突飞猛进，而类似地铁类的地下工程大都处于城市人口密集区，不可避免的要穿越建(构)筑物群，且其中因年代因素不乏大量老旧房屋，穿越风险极大，如何在保障正常施工的情况下平稳顺利的通过这些建筑物，且不对建筑物后续使用产生安全隐患，值得进一步探讨。本文以盾构区间穿越旧建筑物为例，分析了建筑物裂缝产生原因，监测方式，提出了盾构掘进中的预防措施，以及房屋出现问题后的处理措施。其控制关键还是要提前预控，做好盾构掘进的过程控制，并做好相应的应急准备，这样才能从根本上保证施工及周边环境的安全。

The subsidence causes analysis and prevention measures of a shield tunnel through kindergarten

Huang Peng

(ChinaRailwayCityDevelopment&InvestmentGroupLimitedCompany,Chengdu610000,China)

Taking a shield section through kindergarten engineering as an example, this paper analyzed the crack causes of kindergarten building, and developed the construction monitoring program, through the acquisition and monitoring data process, proposed the prevention measures of shield tunneling construction and the house cracks treatment.

kindergarten, shield construction, surface subsidence, monitoring scheme

1009-6825(2017)05-0137-03

2016-12-08

黄 彭(1983- )，男，工程师

U455.43

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