復(fù)雜條件下epb盾構(gòu)機(jī)穿越建構(gòu)筑物技術(shù)

1、<p>　　復(fù)雜條件下EPB盾構(gòu)機(jī)穿越建構(gòu)筑物技術(shù)</p><p>　　摘要：本文結(jié)合目前在建的南昌軌道交通一號(hào)線一期工程土建二標(biāo)長(zhǎng)（長(zhǎng)江路站）～蛟（蛟橋站）區(qū)間上行線EPB盾構(gòu)施工中，在地質(zhì)條件變化、高水位等復(fù)雜地質(zhì)條件下，通過采用帶壓開倉(cāng)換刀、采用地面注漿、合理設(shè)置盾構(gòu)參數(shù)等措施，保證了盾構(gòu)機(jī)安全順利的穿越了建筑物，本次盾構(gòu)穿越建筑物主要存在地質(zhì)條件的突變，對(duì)于后期類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。 &l

2、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；EPB盾構(gòu)；穿越建筑物；技術(shù)措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　隨著城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，在建設(shè)施工中，面臨著越來越多的復(fù)雜的周邊環(huán)境與地質(zhì)條件，盾構(gòu)穿越障礙物或近距離通過既有建筑物的情況越來越多。施工中既要保護(hù)建筑物的安全又要確保工程本身的質(zhì)量安全，因此，對(duì)于不同

3、的情況采取相關(guān)的技術(shù)措施勢(shì)在必行。本文結(jié)合南昌1號(hào)線地鐵施工中成功穿越建筑物的案例，提出相關(guān)的措施，具有一定的意義。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　南昌軌道交通1號(hào)線一期工程土建二標(biāo)長(zhǎng)江路站～蛟橋站區(qū)間隧道工程位于南昌市紅谷灘區(qū)。本工程由兩臺(tái)Φ6250海瑞克復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行施工。先后施工上行線和下行線隧道，盾構(gòu)從長(zhǎng)江路

4、站北端頭井下井始發(fā)，沿豐和北大道在鳳凰花園住宅小區(qū)處以340m半徑曲線左轉(zhuǎn)連通黃河路，下穿灜上湖，掘進(jìn)至蛟橋站南端頭井接收。 </p><p>　　本區(qū)間先后穿越鳳凰花園西區(qū)公建-GJ04、J-02#和J-01#樓房，穿越土層主要為②4中砂、②5粗砂、②6礫砂、②7圓礫、⑤1-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、⑥1全風(fēng)化千枚巖、⑥2強(qiáng)風(fēng)化千枚巖等。 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物與建構(gòu)筑物關(guān)系示意

5、圖 </p><p>　　本區(qū)間穿越建構(gòu)筑物的具體情況為： </p><p>　　1.1 鳳凰西區(qū)公建-GJ04 </p><p>　　鳳凰西區(qū)公建-GJ04為2層、局部3層磚混結(jié)構(gòu),地基采用水泥攪拌樁加固，樁徑Φ0.7m，樁長(zhǎng)約為8.5m。隧道中心線埋深約19.5m，隧道頂離樁底約11m。 </p><p>　　1.2 鳳凰花園西區(qū)J-02

6、# </p><p>　　鳳凰花園西區(qū)J-02#為11層鋼筋混凝土剪力墻-短肢墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)年限50年，總建筑高度為34.8m。安全等級(jí)為二級(jí)。地基加固為夯擴(kuò)灌注樁，樁徑Φ0.5m，樁長(zhǎng)約13.85m，樁底標(biāo)高3.4m。隧道軸線豎向曲線為29‰坡度，樁底距離隧道外徑頂最小距離為67cm，距離盾構(gòu)機(jī)刀盤外徑距離為49cm。 </p><p>　　1.3 鳳凰花園西區(qū)J-01# </p&g

7、t;<p>　　鳳凰花園西區(qū)J-01#為11層鋼筋混凝土剪力墻-短肢墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)年限50年，總建筑高度為36.1m。安全等級(jí)為二級(jí)。地基加固為夯擴(kuò)灌注樁，樁徑Φ0.5m，樁長(zhǎng)約13.85m，樁底標(biāo)高3.4m。隧道軸線豎向曲線為29‰坡度，樁底距離隧道外徑頂最小距離為3.45m。 </p><p><b>　　2 水文地質(zhì)條件 </b></p><p>&

8、lt;b>　　2.1 地質(zhì)條件 </b></p><p>　　本區(qū)間穿越樓房段，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，從砂礫層轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨嗝嬷酗L(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，詳見下圖。 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物段地質(zhì)條件剖面示意圖 </p><p><b>　　2.2 水文條件 </b></p><p>　　場(chǎng)地地表水主要為贛

9、江、瀛上湖（碟子湖）以及棋盤分布的池塘，目前地表水位高程約為15.50～19.60米之間。擬建場(chǎng)地淺層地下水屬上層滯水，孔隙性滲水，微承壓水，主要賦存于表層填土及②砂土、砂礫、圓礫中。 </p><p>　　3 穿越建構(gòu)筑物技術(shù)措施 </p><p>　　本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物，主要存在以下幾點(diǎn)難題：（1）、考慮到地層的突變，需要考慮盾構(gòu)機(jī)刀具配置是否滿足；（2）、盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物期間，在確

10、保區(qū)間隧道的安全質(zhì)量外，還要確保建構(gòu)筑物的安全。 </p><p>　　針對(duì)以上兩點(diǎn)，在施工中采取了盾構(gòu)穿越前盾構(gòu)開倉(cāng)換刀措施；盾構(gòu)穿越中，加強(qiáng)地面及建筑物的監(jiān)測(cè)，隨時(shí)進(jìn)行應(yīng)急注漿；盾構(gòu)穿越后，進(jìn)行跟蹤注漿。下面針對(duì)這些措施進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。 </p><p>　　3.1 盾構(gòu)帶壓開倉(cāng)換刀 </p><p>　　盾構(gòu)機(jī)穿越GJ04期間，地質(zhì)條件為上軟下硬地層，采用原先刀

11、盤刀具配置，在盾構(gòu)穿越期間，在175環(huán)～215環(huán)掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)了大推力、高扭矩、推進(jìn)速度較慢（2～5mm/min）、排出渣土溫度高等現(xiàn)象，為確保盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)，以及后期穿越建構(gòu)筑物的安全，決定進(jìn)行盾構(gòu)氣壓開倉(cāng)檢查土倉(cāng)和刀具磨損情況。 </p><p>　　由于采用盾構(gòu)帶壓開倉(cāng)，為確保開倉(cāng)安全，遂采用在盾構(gòu)開倉(cāng)位置土體進(jìn)行預(yù)加固，由于場(chǎng)地狹小等原因，采用加固工藝為，加固體四周采用“硫酸+水玻璃”組合的化學(xué)漿液

12、，加固體中間采用壓密注漿，漿液采用雙液漿。施工完成之后，對(duì)加固區(qū)域進(jìn)行取芯，芯樣檢測(cè)強(qiáng)度滿足盾構(gòu)開倉(cāng)條件。 </p><p>　　開倉(cāng)位置地面加固位置示意圖 </p><p>　　盾構(gòu)帶壓開倉(cāng)換刀完成情況及恢復(fù)掘進(jìn)： </p><p>　?。?）、完成對(duì)土艙及刀盤的泥餅的清除； </p><p>　?。?）、完成刀具的更換； </p&g

13、t;<p>　?。?）、換刀作業(yè)結(jié)束后，待人員與設(shè)備撤出土倉(cāng)和人閘后，往土倉(cāng)內(nèi)逐漸注入濃稠的膨潤(rùn)土漿液，用膨潤(rùn)土回填土倉(cāng)，同步逐漸減小氣壓，當(dāng)土壓完全代替氣壓后，啟動(dòng)刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)。 </p><p>　　3.2 盾構(gòu)穿越建筑物其他措施 </p><p>　　3.2.1 盾構(gòu)穿越建筑物前施工措施 </p><p>　　（1）、在施工前對(duì)沿線盾

14、構(gòu)施工影響范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行全面調(diào)查，收集相關(guān)資料。 </p><p>　　（2）、穿越建構(gòu)筑物段的管片采用帶16個(gè)注漿孔的管片類型，方便后期二次注漿。 </p><p>　?。?）、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)并測(cè)取初始值。 </p><p>　　3.2.2 盾構(gòu)穿越建筑物中施工措施 </p><p>　?。?）、設(shè)置合理的盾構(gòu)掘進(jìn)施工參數(shù)

15、。 </p><p>　　（2）、增加同步注漿量。 </p><p>　?。?）、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。 </p><p>　?。?）、制定現(xiàn)場(chǎng)管理制度，加強(qiáng)管理。 </p><p>　　3.2.3 盾構(gòu)穿越建筑物中應(yīng)急地面注漿措施 </p><p>　　在盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物期間，加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)過后的該建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)孛娉两?/p>

16、超過30mm時(shí)或房屋傾斜超過2‰時(shí)，及時(shí)采取應(yīng)急地面補(bǔ)強(qiáng)注漿加固。 </p><p>　?。?）、注漿孔布置 </p><p>　　注漿孔位布置在線路穿越范圍內(nèi)，主要在沉降較大位置，間距1.5～2m，孔深為地面下3～5m。對(duì)于樓房發(fā)生傾斜超限時(shí)，直接從沉降較大位置從建筑物外側(cè)打斜孔進(jìn)行注漿。注漿量及注漿壓力以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整，確保建筑物在原沉降基礎(chǔ)上盡量回復(fù)到初始值。 </p&

17、gt;<p><b>　　（2）、漿液 </b></p><p>　　采用水泥漿—水玻璃雙液漿，漿液配合比初步確定：注漿漿液濃度由稀到濃逐級(jí)變換，水灰比控制在0.8：1～1：1；水玻璃濃度35～40Be’；水泥漿與水玻璃的體積比為1：0.6。具體的漿液配合比通過在注漿前及起先幾個(gè)孔注漿時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。 </p><p>　?。?）、注漿量及壓力 <

18、;/p><p>　　注漿以加固土體和提高建筑物基礎(chǔ)承載力為目的，同時(shí)也考慮到建筑物的安全，施工過程中通過加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，緩慢加大注漿壓力，注漿壓力一般控制在1～2Mpa；注漿量根據(jù)地層加固區(qū)需充填的地層孔隙數(shù)量及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定；同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)各方面的監(jiān)測(cè)，以便指導(dǎo)注漿。 </p><p>　　3.2.4 盾構(gòu)穿越建筑物后施工措施 </p><p>　?。?）、進(jìn)行二次注漿，采用

19、水泥漿—水玻璃雙液漿。 </p><p>　?。?）、持續(xù)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，進(jìn)行應(yīng)急地面注漿等措施。 </p><p>　　3.2.5 盾構(gòu)下穿建筑物對(duì)盾體與樁體間的土體的加固措施 </p><p>　　我單位主要通過在盾構(gòu)下穿建筑物期間，加強(qiáng)同步注漿，盾構(gòu)穿越后進(jìn)行二次注漿的措施來進(jìn)行土體加固處理，防止土體流失或土體擾動(dòng)對(duì)樁基產(chǎn)生較大的影響。在盾構(gòu)穿越期間，確保

20、盾構(gòu)推進(jìn)軸線與設(shè)計(jì)軸線相吻合，盾尾四周間隙均勻，另外通過加大盾尾油脂壓注量來防止?jié){液通過盾尾流失，同時(shí)采用性能較好的盾尾油脂。 </p><p><b>　　4 地面監(jiān)測(cè) </b></p><p>　　4.1監(jiān)測(cè)實(shí)施方案 </p><p>　　按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，下穿建筑物段主要開展的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：地表沉降，建筑物沉降、水平位移、傾斜、裂縫。 &l

21、t;/p><p>　　監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置：地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用深層土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)，5環(huán)一個(gè)軸線監(jiān)測(cè)點(diǎn)，20m一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)不少于11個(gè)。在距離隧道中線10m以內(nèi)的建筑物布設(shè)建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用沖擊鉆在建筑物上打設(shè)鉆孔，并安設(shè)L型鋼筋或膨脹螺栓作為沉降測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距在5～10米，布置于建筑物角及柱上。建筑傾斜觀測(cè)，在要觀測(cè)的建筑物上、下設(shè)兩個(gè)標(biāo)志觀測(cè)點(diǎn),要求兩個(gè)點(diǎn)位于同一垂直視準(zhǔn)面，靠建筑物下部的觀測(cè)點(diǎn)要求離地面50cm，

22、上部觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在距離屋頂2m左右位置。 </p><p><b>　　4.2監(jiān)測(cè)頻率 </b></p><p>　　一般情況下盾構(gòu)穿越前期，2次/天；盾構(gòu)穿越期間，4次/天；穿越后，1次/2天；當(dāng)遇異常情況時(shí)根據(jù)實(shí)際變形情況加強(qiáng)監(jiān)測(cè)次數(shù)及頻率。 </p><p>　　4.3監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制基準(zhǔn) </p><p>　　在實(shí)際監(jiān)

23、測(cè)中，當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到控制基準(zhǔn)的30%時(shí)作為預(yù)警值，當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到控制基準(zhǔn)的70%時(shí)，進(jìn)入安全警戒范圍，需對(duì)該地區(qū)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并采用一定的控制措施，防止監(jiān)測(cè)值的進(jìn)一步增長(zhǎng)。 </p><p>　　監(jiān)測(cè)控制基準(zhǔn)：建筑物沉降≤30mm；地表隆起≤10mm。 </p><p>　　4.4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理分析及反饋 </p><p>　　監(jiān)測(cè)完成后，及時(shí)對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行整理，計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)

24、的沉降量、沉降差以及監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的平均沉降量和沉降速度，用于反饋施工。 </p><p><b>　　5 應(yīng)急措施 </b></p><p>　　5.1應(yīng)急預(yù)案組織管理 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建筑物要求高，存在著一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于有可能發(fā)生的一些突發(fā)性事件，從管理、技術(shù)與組織上采取以下對(duì)策，并制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。 </p>

25、<p><b>　　5.2應(yīng)急措施 </b></p><p>　　5.2.1 建構(gòu)筑物沉降、傾斜 </p><p>　?。?）、盾構(gòu)機(jī)下穿建筑物時(shí)發(fā)生沉降或傾斜，而且趨勢(shì)仍在發(fā)展時(shí)，采取相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，詳見下表。 </p><p><b>　　應(yīng)急措施一覽表 </b></p><p>

26、;　　序號(hào) 項(xiàng)目 控制標(biāo)準(zhǔn) 采取的應(yīng)急措施 備注 </p><p>　　1 建筑物沉降 20mm 洞內(nèi)二次注漿 實(shí)際根據(jù)建筑物自身的結(jié)構(gòu)情況，裂縫等情況綜合判斷。 </p><p>　　20～30mm 地面跟蹤注漿 </p><p>　　30mm以上 頂撐加固措施 </p><p>　　2 建筑物傾斜 混凝土結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)

27、的沉降差與其距離的比值為：超過0.004； 洞內(nèi)二次注漿 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值為：0.004； 地面跟蹤注漿 </p><p>　?。?）、當(dāng)沉降或傾斜進(jìn)一步發(fā)展，趨近于預(yù)警值，且采取上表中相應(yīng)應(yīng)急措施仍不能阻止沉降或傾斜的進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，立即將實(shí)際情況向監(jiān)理、業(yè)主予以匯報(bào)，做好各級(jí)預(yù)警準(zhǔn)備。 </p><p

28、>　?。?）、當(dāng)沉降或傾斜達(dá)到預(yù)警值時(shí)，立即啟動(dòng)人員緊急撤離和疏散預(yù)案，將建筑物中所有的住戶轉(zhuǎn)移至疏散安置點(diǎn)，同時(shí)對(duì)建筑物影響范圍內(nèi)的交通實(shí)施交通管制。啟動(dòng)一級(jí)應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)險(xiǎn)情采取相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，直至險(xiǎn)情排除。 </p><p>　　5.2.2 應(yīng)急指揮協(xié)調(diào) </p><p>　?。?）、事故發(fā)生后，負(fù)責(zé)人應(yīng)立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)應(yīng)急救援；項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人在最短的時(shí)間內(nèi)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，并在第

29、一時(shí)間組織應(yīng)急小組，召開應(yīng)急小組會(huì)議。 </p><p>　?。?）、各成員根據(jù)職責(zé)分工，做好相關(guān)應(yīng)急工作，工程技術(shù)部協(xié)助收集、匯總事故發(fā)生情況，根據(jù)事故嚴(yán)重程度和范圍，隨時(shí)上級(jí)管理部門匯報(bào)事故處置進(jìn)展情況。 </p><p>　?。?）、應(yīng)急小組根據(jù)事故和應(yīng)急情況提出搶險(xiǎn)、搶修等工作方案，指導(dǎo)應(yīng)急救援工作。 </p><p>　?。?）、應(yīng)急人員的安全防護(hù)：現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)

30、急救援人員應(yīng)根據(jù)需要攜帶相應(yīng)的專業(yè)防護(hù)裝備，采取安全防護(hù)措施，嚴(yán)格執(zhí)行應(yīng)急救援人員進(jìn)入和離開事故現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)規(guī)定。 </p><p>　　5.3應(yīng)急物資的準(zhǔn)備 </p><p>　　為了應(yīng)急措施能有效實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)配備充足的現(xiàn)場(chǎng)可能需要的各類應(yīng)急物資和機(jī)具，并要求歸類碼放整齊，標(biāo)識(shí)清晰，不得隨意挪用。 </p><p><b>　　6 總結(jié) </b>

31、</p><p>　　本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物已經(jīng)順利完成，穿越期間，地面最大沉降為-10mm, 樓房的最大沉降為-21mm，小于監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)值。未發(fā)生任何事故，確保了樓房的安全。本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物對(duì)在復(fù)雜地層和周邊環(huán)境條件下完成，采用開倉(cāng)換刀、地面注漿等各種技術(shù)措施，對(duì)今后類似條件下盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物積累了寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b>&

32、lt;/p><p>　　[1] 黃宏偉,張冬梅.盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20（10）:1814-1820. </p><p>　　[2] 鐘長(zhǎng)平等主編. 廣州地鐵二/八號(hào)線拆解段盾構(gòu)隧道工程施工技術(shù)研究. 人民交通出版社, 2011.6 </p><p>　　[3] 郭銀波,黃憶龍.注漿技術(shù)在地鐵土建工程中的應(yīng)用[J].

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