淤泥质土层中盾构施工对上方浅基础房屋的影响研究

凌超

摘 要 结合工程实例，阐述了软土地层中盾构下建筑物的风险与施工技术，利用midas模拟盾构穿越对建筑的影响，并与实测数据对比分析，研究在淤泥质土层中盾构施工对上方浅基础房屋的影响。

关键词 淤泥质土;盾构隧道;浅基础房屋;数值模拟

引言

盾构机因其开挖速度快、对周围环境影响小，在城市地铁建设中被广泛采用。盾构机下穿建筑物基础、地下管线时，施工控制不当易引起建筑物倾斜、不均匀沉降，导致房屋开裂，管线断裂。如果穿越的房屋为浅基础房屋，施工难度和风险则更大，因此为保证盾构顺利掘进，需研究盾构穿越对上方浅基础房屋的影响[1]。

1工程概况

1.1 区间盾构

杭州地铁3号线C站～X站区间为双线单圆盾构区间，隧道外径6.2m，管片厚度0.35m。其中区间在某段穿越居民楼，且正下穿多幢低层房屋，房屋类型为砖1、砖2、砖3，均为浅基础。隧道覆土埋深13.89m。

1.2 地质概况

本区间位于海积平原区，广泛分布层状软土，具有“天然含水量高，压缩性高，灵敏度高、触变性高、流变性高、强度低，透水性低”等特点。盾构穿越土层主要由④1层淤泥质黏土、④2层淤泥质粉质黏土、⑥1层灰色淤泥质黏土组成。该段地层从上至下土层物理学参数如下：

2盾构技术措施

盾构下穿浅基础房屋时区段，需采取如下措施：①在隧道穿越建构筑物地区按照盾构推进地层损失率小于3‰;②随时调整盾构施工参数，减少盾构的超挖和欠挖，以改善盾构前方土体的坍落或挤密现象。③盾构姿态控制：按照“勤测勤纠、小角度纠偏”原则，盾构切口偏离值控制在0～10mm范圍内，盾尾偏离值控制在正负10mm范围内。⑤隧道内管片全断面设置注浆管，采用信息化施工，在加强同步注浆的同时，根据监测数据及时进行壁后补强注浆。

同步注浆采用新型准厚浆，浆液饱水性更强，更能有效控制地面沉降，从而保护地面建筑物安全;二次注浆采用双液浆，能对同步注浆起到进一步补充和加强作用，同时也是对管片周围的地层起到充填和加固作用[2]。

3数值模拟

3.1 模型建立

利用岩土有限元软件MIDAS GTS NX，建立包括岩土、建筑物及隧道的二维模型来计算盾构下穿假山新村对低层房屋结构变形的影响。岩土模型采用莫尔-库伦模型，其中隧道管片用梁单元进行模拟，建筑物结构用梁单元进行模拟，楼层荷载用施加在结构上的均布荷载模拟。根据隧道穿越土层的工程性质、相关工程经验，模型中通过钝化隧道范围内土体单元、激活隧道管片单元等来模拟盾构施工。

施工步序为左线隧道先穿越，右线隧道后穿越。土层参数依据地勘参数，二维模型水平长度60m，竖向高40m。应力释放系数为开挖0.7，支护0.3.

3.2 计算结果

盾构左右穿越后土体及房屋的竖向位移见图、图;建筑物沉降结果对比见表。

根据计算结果，盾构隧道下穿假山新村低层房屋（砖3、砖1、砖2结构），房屋最大沉降为10.48mm，最大差异沉降3.76mm。在计算模型的假定条件下，盾构隧道下穿假山新村低层房屋沉降值和差异沉降满足建筑物变形控制值要求[3]。

4实际监测数据分析

整理盾构施工现场对浅基础房屋的实际位移情况监测如下表：

根据建筑物实测数据，盾构隧道下穿假山新村低层房屋，房屋最大沉降为5.49mm，最大差异沉降3.15mm。相比于数值模拟结果，盾构施工对于建筑物的竖向沉降控制效果较好;而建筑物实际差异沉降值无较大偏差。

对比分析模型试验结果与实测数据，可见二维数值模拟的建筑沉降值大于实际沉降，且偏差较大。分析原因：①二维数值模型不能很好模拟土体的在实际推进中空间受力及位移状态;②盾构实际推进中的同步注浆、二次注浆对隧道周边土体有一定的加固作用，数值模型并未考虑该效应。

5结束语

（1）淤泥质土层中盾构施工会诱发上部浅基础房屋发生变形，主要表现为建筑物沉降和不均沉降。数值模拟和实测结果表明：盾构施工会对上部浅基础房屋的变形影响处于安全可控状态。

（2）二维的数值模拟对盾构穿越淤泥质土层对地表及建筑物影响的结果有一定局限性。

（3）在穿越过程中加强同步注浆与二次注浆能够有效地控制建筑物的沉降。

参考文献

[1] 李庆园，孟昌，朱元伟，等.黄土地区地铁隧道盾构施工时既有房屋的变形规律分析[J].城市轨道交通研究，2013，16（12）：103-107.

[2] 陈大川，胡建平，董胜华.盾构施工对邻近浅基础框架结构影响的研究[J].铁道科学与工程学报，2017，14（3）：552-559.

[3] 张杨，林本海，牛九格.地铁盾构隧道施工对既有老式建筑的影响分析[J].广东土木与建筑，2015，22（4）：56-59，44.