软土地层盾构法下穿多层浅基民宅施工变形控制

王立玲 （中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230023）

0 前言

在地铁区间隧道施工中，盾构法已成为主流施工方法。在盾构施工过程中对地层变形控制非常重要，否则可能会引起地表过大变形，从而危及周边环境安全。本文依托杭海城际铁路工程许村镇—余杭高铁站区间工程，总结了盾构下穿多层浅基础民宅施工过程中地层变形控制技术，即通过采用对民宅浅基础底部地层实施注浆加固及改进盾构掘进参数等措施，保证了软土地层中盾构下穿浅基民宅施工安全。

1 工程概况

1.1 工程地质情况

盾构下穿建筑物部位为软土地层，隧道埋深约15.7m，土层分布自上而下分别为④1 淤泥质黏土、⑤2 粉质黏土、⑥2 淤泥质粉质黏土、⑦2- 1 粉质黏土夹粉土。各土层物理力学参数详见表1。该建设场地地层土体具有压缩性高、强度低等特性，其中淤泥质粘土层呈流塑性，工程性质差，盾构掘进过程中地层变形控制难度大。

1.2 建筑物分布情况

本盾构下穿施工共涉及六栋多层民宅，为砌体结构，抗变形能力差。且盾构下穿于建筑群一侧，更易造成建筑物不均匀沉降变形，从而导致房屋开裂。盾构隧道与民宅群空间位置关系见图1。盾构隧道与民宅平面与剖面位置关系见图2。图3 为民宅实景。

图1 盾构隧道与民宅空间位置关系

图2 盾构隧道与民宅平面与剖面位置关系

图3 民宅实景

2 变形控制措施

2.1 民宅基底软土层注浆加固措施

注浆加固技术是减小软土地基变形的有效措施。大量工程实践表明，适当的地基加固对控制地基变形、保护周边环境、降低工程造价具有重要意义。

针对本工程浅基础民宅上部为砌体结构，抗变形能力差，采用袖阀管预注浆加固方式进行软土地层的预加固。

盾构下穿部位地层物理力学参数 表1

预注浆孔位沿房屋周边布置，采取单排布置，孔间距1.5m，采取分序孔注浆，间隔跳孔方式进行注浆。注浆范围为隧道正上方及其两侧1.0 倍隧道洞径区域内的民宅基底下软土层。

预注浆孔布置方式：在受影响民宅两侧沿建筑物轮廓线外2.0m 依次布设注浆孔位,注浆孔与水平面成45°倾角。注浆范围内所有注浆管要伸入房屋边线内侧2.0m，注浆管垂直方向深度为4m。注浆孔布置及加固范围如图4 所示。

注浆方式：采用单台注浆泵同步注浆，先注双液浆封孔，再注单液浆。注浆泵工作压力不大于0.4MPa，以防对民宅上部结构造成过大隆起变形。

图4 注浆孔布置及加固范围

2.2 盾构掘进参数优化

为尽可能降低盾构施工对民宅的影响，确保盾构施工时周边环境安全，在盾构掘进施工过程中，采取了以下控制措施：

①严格土压管理。精确控制土仓压力，真正实现开挖面土压平衡，确保开挖面稳定。根据盾构施工进入民宅段前一段推进参数总结，在该段盾构掘进施工过程中，土仓压力设定为2～2.4bar，较正常段略高0.2bar，推进过程中土压波动值控制在0.1～0.2bar；

②合理设定推进速度，保持稳定推进速度。刀盘转速设定为0.8～1.0 转，刀盘扭矩控制在800～1300kN·m，总推力为13500kN，较正常段高200～400kN；

③加强隧道管片背后间隙注浆管理，采用适宜的管片背后注浆措施，适时进行同步注浆和二次注浆及时填充衬砌背后间隙，地层中以粉土、粉质粘土为主，下穿民宅时采用克泥效工法，克泥效使用浓度为450kg/m，注入率为130%，注浆压力控制在2.7～3.2bar；

④严格出土量管理，防止开挖面超挖，原则上按理论出土量出土，实际出土量控制不得大于理论出土量的98%；

⑤控制好盾构姿态，尽可能少纠偏，以减少对地层的扰动，在盾构穿越房屋前，尽量将盾构轴线及管片预先调整到位，避免穿越过程中多次大幅纠偏，若非纠不可，则应勤纠慢纠，每环不得超过3.0mm；

⑥重视土仓内土体改良，土压平衡盾构机在摩擦角大、透水性强的地层中掘进，难以保证开挖面的稳定，所以必须高度重视土仓内土体的改良效果；

⑦地面及民宅变形监测为2～3h 一次，并做好记录。

3 实施效果

3.1 地表沉降变化分析

经过对地表监测点沉降量的分析，盾构穿越房屋过程中单次沉降变化量均在±3mm 内，满足现场控制要求。

3.2 监测数据与实测数据对比

图7 为ZD77 监测断面实测与模拟沉降量，图8 为ZD78 监测断面实测与模拟沉降量。监测结果表明，经隧道洞内、洞外采取综合变形控制措施后，现场地表横向断面沉降为不均匀沉降，ZD77- 6 最大累计沉降量为- 23.4mm，ZD77- 1 最小沉降量- 3.2mm，满足现场控制要求，保证了隧道上部民宅结构安全。

图5 ZD77 断面沉降变化曲线

图6 ZD78 断面沉降变化曲线

图7 ZD77 监测断面实测与模拟沉降量

图8 ZD78 监测断面实测与模拟沉降量

4 结语

近接施工安全与否与地层变形控制程度直接相关，本工程盾构施工过程中对既有建筑物的保护其关键就在于对地层变形控制。施工结果表明，本工程施工过程中所采取的民宅基底注浆加固、盾构施工过程中的土压控制、管片后及时注浆（克泥效工法）等地层变形综合控制措施有效地减少了对地层的扰动，地层变形控制效果明显，保证了软土地层盾构施工过程中的周边环境安全，可为类似工程施工提供参考。