富水粉砂地层盾构多次下穿浅基础建筑群沉降控制施工技术

摘 要：杭州地铁6号线中～伟区间由中铁三局集团有限公司承建，隧道下穿杭州市滨江区联庄一、二区北侧，隧道施工中严格控制了土仓压力、注浆参数、盾构姿态等，经施工过程中对隧道管片、地表、房屋的监测情况，盾构隧道、地表、房屋监测数据稳定，均在规范允许范围内，经设计、监理、业主判定本工法有利于盾构下穿建筑物群，确保了杭州地铁在亚运会前顺利开通，本文主要探讨了施工中富水粉砂软弱地层盾构多次下穿条形浅基础建筑物群沉降控制施工技术。

关键词：工程概况;施工工艺;操作要点

1 工程概况

杭州地铁6号线SG6-7标中铁三局集团有限公司承建，位于杭州市滨江区东北角，中医药大学站～伟业路站区间左线总长1532.288m、右线总长1513.833m;盾构隧道下穿联庄二区左线起始里程ZDK13+608.128，结束里程ZDK13+788.391（穿越总环数252环）;右线起始里程YDK13+600.056，结束里程YDK13+891.604（穿越总环数252环）;最小埋深9.1m，根据建筑物调查报告，联庄一、二区为农村自建房，房屋高度为5～7m，砖混结构，基础为条形浅基础。

根据地面测绘，本区间隧道沿线建筑物多低层建筑，临近隧道的建（构）筑物有50余幢。盾构下穿建（构）筑物风险大，中～伟区间穿越东方通信科技大厦，联庄一区，联庄二区等建筑物群，特别是联庄一区和联庄二区主要为条形浅基础自建房屋，基础埋深一般0.5～1.0m。其位于区间线路正上方，增加了施工的难度。鉴于以上工程特点，我们采取了富水粉砂软弱地层盾构多次下穿条形浅基础建筑物群沉降控制施工工法，保证盾构穿越建（构）筑物群无房屋开裂，变形等严重影响。

2 关键技术及施工特点

2.1 关键技术分析

（1）提前运用MIDAS GTS NX软件计算出不同房屋高度，不同地面荷载，不同穿越角度，不同穿越地质，多次扰动情况下所需要控制的推力、出土量、掘进速度等施工参数，在施工过程中严格按照控制参数进行推进施工;

（2）通过盾构试掘进得出适合的盾构施工参数，并将施工参数总结分析指导盾构掘进施工;

（3）严格控制同步注浆参数，针对软弱粉砂地质提前测算出注浆参数，过程中严格控制，保证对上侧建筑物无影响;

（4）盾构推进前，对建筑物进行鉴定并确定变形控制标准和监测标准，过程中严格按照监测数据进行盾构参数微调，同时做好监测方案及应急预案。

2.2 施工特点

（1）通过对建筑物进行鉴定并确定变形控制标准和监测标准，在盾构施工过程中严格按照确定好的变形控制标准和监测标准进行施工，确保周边土体稳定，进而减少周边构筑物的位移和变形;

（2）通过建立完善的监控量测系统，及时定期进行监测，过程中加强控制，保证对周边构筑物无明显影响;

（3）根据地面变形监测数据掌握不同地层中盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，确定合适的施工参数，提高盾构施工效率，并起到土体稳定效果。

3 工艺流程

3.1 试掘进阶段施工

在试掘进过程中要将盾构机调试到合理范围进行模拟阶段的测试，根据盾构机穿越该类土层的效果，及时记录盾构机的最佳参数，观察地表沉降情况并根据以往的施工经验控制地面沉降。在施工过程中要根据实际情况不断调整盾构机的推进参数，并一直关注地表变形的监测数据，通过调整施工技术与盾构机的工作参数，为盾构穿越条形基础建筑物群做好准备。

3.2 试推进阶段的施工监测

在试推进阶段要对施工情况做好监测，观察盾构掘进对附近地区地面及地下建筑物的影响，提前做好预警措施。试推进对于整个工程来说至关重要，通过试推进可以做好的监测结果，可以为今后的工程提供指导。在对地表变形监测中，可以沿着轴线的方向设置沉降监测的点，并且在横断面也设置监测点，这样监测的数据比较全面;对于地下管线也要进行监测，按照规定的距离对地下管线设置监测点;此外，对轴线两侧的建筑物进行观察，对有可能影响到的建筑物布置沉降监测点。按要求每天不少于2次记录监测数据，对于作业频繁的阶段要密切关注并记录监测数据。

3.3 正常推进

经过试验段的推进，已经在掘进过程中对盾构机调整好了参数，因此，可以在现有的施工技术的基础上不断完善施工技术，按照优化后的参数进行施工推进。在施工的过程中要加强对地下管线，轴线方向及轴线两侧的沉降监测，密切关注监测数据，确保地面隆沉应控制在±5mm范围内。并且根据施工及地面沉降情况规划推进里程。

在正常推进过程中要注重出土量及渣土改良，出土量是影響地面沉降的重要因素之一，施工过程中，根据地面沉降监测数据调整出土量，同时，可通过向土仓内添加泡沫剂对渣土进行改良，增加渣土的流塑性，控制螺旋输送机出土的稳定性，避免渣土出仓时出现喷涌现象，造成土仓内压力波动加大。

3.4 注重管片拼装

本盾构隧道工程管片拼装采用已经运用成熟的错缝拼装工艺。

在隧道工程中，管片拼装至关重要，相适应的拼装方式可以极大的增强隧道的使用寿命及防水效果。管片在出厂时须经严格的质量检验，并达到设计强度。管片进入现场后，堆放不得超过三层，并在每层之间搁置点处设置木衬垫。搁置点应上下对齐。凡有缺角、损边、麻面的管片不得下井拼装。拼装时应环面平整，环向螺栓易穿。管片拼装应有效控制速度，防止拼装时管片的碰撞，导致管片边角的脱落或环面的落差较大，产生渗水现象。

3.4.1 清理管片

为保证涂抹黏结剂的黏结力，管片上遗留的油渍、灰尘、污物等必须用钢丝刷、毛刷等工具对管片进行清洁处理，特别是管片的防水槽及管片端面的处理。并检查管片的型号、外观及密封材料的粘贴情况，管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象。如有损坏，必须修复才可拼装。

3.4.2 管片纠偏

盾构纵坡的控制一般采用稳坡法、竖曲线推进时，有时由于曲率半径过小，盾构机推进无法完全按照设计曲线推进，由此将对后续管片的拼装产生影响。

我们采取在竖曲线出现上述情况时粘贴石棉橡胶板进行曲率纠正，但是石棉橡胶板的粘贴厚度必须在设计允许范围之内，否则将引起隧道的环向渗漏。

3.5 速度控制及姿态纠偏

在穿越施工过程中，盾构推进速度及姿态的调整对土体扰动有很大关联，本工况掘进速度应匀速且避免较大波动，拟定穿越段施工平均掘进速度为20mm/min，并尽量减少由于机电故障、管片运输，非及时出土等方面造成的非工序性停顿。

在下穿施工中应避免过大、过急纠偏，做到根据平面曲线，提前预判，结合转弯环管片及管片贴超缓和纠偏，以减小对建构筑物群的影响。盾构推进速度放慢至20mm/min以内，保证整个开挖过程对地层扰动最小，同时螺旋机出土速度也要做相应调整，以确保掌子面土体的稳定。

4 操作要点

4.1 推进速度控制

根据施工的实际情况，推进速度控制在20～40mm/min为宜，为保持稳定状态，每日推进8环左右。

4.2 同步注浆

拟采用的同步注浆配比（配成1m3浆液）。

施工过程中严格控制同步注浆量和浆液质量，严格控制浆液配比，使浆液和易性好，泌水性小，为减小浆液的固结收缩，试验室定期取样，进行配合比的优化。

推进单环管片造成的理论建筑空隙为：

5 效益分析

5.1 经济效益

此次施工杜绝对建筑物群加固的情况，节省了对建筑物群采取加固措施的任务。采用本工法，建筑物群取消加固措施，与同区域相似盾构下穿建筑物群工程比较，节约了加固施工中大量的人力、物力、财力及工期的投入，直接经济效益800万元。

5.2 社会效益

（1）施工技术对下穿条形基础建筑物群等条件下的隧道下穿施工进行了总结，为以后类似施工条件下的盾构下穿建筑物群施工积累经验。

（2）本工程位于杭州市联庄二区、一区附近，直接影响到人们正常生活，隧道施工中，本项目严格控制隧道结构质量，加强对隧道、联庄的监测，确保了其正常的使用功能，业主给予了高度评价，赢得了良好的社会效应。

5.3 节能、环保效益

粉质地层条件下盾构隧道下穿建构筑物群施工工法成功实现了对建筑物群的保护，降低了盾构下穿施工对紧邻联庄二区及联庄一区的影响效应，避免了加固冒浆对环境河流的破坏污染，减少了施工对附近居民生产生活带来的干扰，取得了较好的环保、节能效益。

6 工程应用情况及推广应用前景

本施工技术采用多者相结合的控制办法，隆沉最大值控制在1mm范围内，改进了以往盾构机下穿建筑物群，沉降过大的弊端。在未加固建（构）筑物基础的情况下平稳穿越，为安全下穿建筑物群提供了宝贵的经验。此技术适用于在不同房屋高度，不同地面荷载，不同穿越角度，不同穿越地质情况中土压平衡盾构下穿越建（构）筑物群施工。

结论

盾构下穿建筑物在理论方面的目前较为完备，主要集中在二次注浆、间隙性跟蹤注浆、袖阀管注浆等，但在对粉砂地层中盾构参数控制方面研究较少，同时在查阅相关资料显示，采取的注浆加固措施对隧道沉降的控制效果一般，对此，本文运用MIDAS GTS NX软件预先对下穿房屋群进行数值模型分析，得出盾构参数，过程中严格控制施工参数，穿过后持续监测等方式进行控制，沉降控制起到了明显的效果，可为以后粉砂地层中类似工程提供借鉴意义。

参考文献：

[1]刘成，管会生，谢友慧，宋颖鹏.盾构掘进姿态和纠偏曲线研究[J].现代隧道技术，2019（04）.

[2]陆进文.软弱地层盾构斜穿既有建筑物沉降控制技术[J].现代隧道技术，2010：78-81.

作者简介：秦亮（1980— ），男，湖北兴山县人，本科，高级工程师，研究方向：隧道与地下工程。