復雜條件下epb盾構機穿越建構筑物技術

1、<p>　　復雜條件下EPB盾構機穿越建構筑物技術</p><p>　　摘要：本文結合目前在建的南昌軌道交通一號線一期工程土建二標長（長江路站）～蛟（蛟橋站）區(qū)間上行線EPB盾構施工中，在地質條件變化、高水位等復雜地質條件下，通過采用帶壓開倉換刀、采用地面注漿、合理設置盾構參數等措施，保證了盾構機安全順利的穿越了建筑物，本次盾構穿越建筑物主要存在地質條件的突變，對于后期類似工程具有一定的指導意義。 &l

2、t;/p><p>　　關鍵詞：復雜地質；EPB盾構；穿越建筑物；技術措施 </p><p>　　中圖分類號：U455.43 文獻標識碼： A </p><p>　　隨著城市軌道交通建設的迅速發(fā)展，在建設施工中，面臨著越來越多的復雜的周邊環(huán)境與地質條件，盾構穿越障礙物或近距離通過既有建筑物的情況越來越多。施工中既要保護建筑物的安全又要確保工程本身的質量安全，因此，對于不同

3、的情況采取相關的技術措施勢在必行。本文結合南昌1號線地鐵施工中成功穿越建筑物的案例，提出相關的措施，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號線一期工程土建二標長江路站～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Φ6250海瑞克復合式土壓平衡盾構進行施工。先后施工上行線和下行線隧道，盾構從長江路

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半徑曲線左轉連通黃河路，下穿灜上湖，掘進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強風化泥質砂巖、⑥1全風化千枚巖、⑥2強風化千枚巖等。 </p><p>　　盾構穿越建構筑物與建構筑物關系示意

5、圖 </p><p>　　本區(qū)間穿越建構筑物的具體情況為： </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層磚混結構,地基采用水泥攪拌樁加固，樁徑Φ0.7m，樁長約為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-短肢墻結構，設計年限50年，總建筑高度為34.8m。安全等級為二級。地基加固為夯擴灌注樁，樁徑Φ0.5m，樁長約13.85m，樁底標高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，距離盾構機刀盤外徑距離為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-短肢墻結構，設計年限50年，總建筑高度為36.1m。安全等級為二級。地基加固為夯擴灌注樁，樁徑Φ0.5m，樁長約13.85m，樁底標高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 水文地質條件 </b></p><p>&

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

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 穿越建構筑物技術措施 </p><p>　　本次盾構穿越建構筑物，主要存在以下幾點難題：（1）、考慮到地層的突變，需要考慮盾構機刀具配置是否滿足；（2）、盾構穿越建構筑物期間，在確

10、保區(qū)間隧道的安全質量外，還要確保建構筑物的安全。 </p><p>　　針對以上兩點，在施工中采取了盾構穿越前盾構開倉換刀措施；盾構穿越中，加強地面及建筑物的監(jiān)測，隨時進行應急注漿；盾構穿越后，進行跟蹤注漿。下面針對這些措施進行簡單描述。 </p><p>　　3.1 盾構帶壓開倉換刀 </p><p>　　盾構機穿越GJ04期間，地質條件為上軟下硬地層，采用原先刀

11、盤刀具配置，在盾構穿越期間，在175環(huán)～215環(huán)掘進時，盾構機出現了大推力、高扭矩、推進速度較慢（2～5mm/min）、排出渣土溫度高等現象，為確保盾構機的正常掘進，以及后期穿越建構筑物的安全，決定進行盾構氣壓開倉檢查土倉和刀具磨損情況。 </p><p>　　由于采用盾構帶壓開倉，為確保開倉安全，遂采用在盾構開倉位置土體進行預加固，由于場地狹小等原因，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，對加固區(qū)域進行取芯，芯樣檢測強度滿足盾構開倉條件。 </p><p>　　開倉位置地面加固位置示意圖 </p><p>　　盾構帶壓開倉換刀完成情況及恢復掘進： </p><p>　?。?）、完成對土艙及刀盤的泥餅的清除； </p><p>　　（2）、完成刀具的更換； </p&g

13、t;<p>　?。?）、換刀作業(yè)結束后，待人員與設備撤出土倉和人閘后，往土倉內逐漸注入濃稠的膨潤土漿液，用膨潤土回填土倉，同步逐漸減小氣壓，當土壓完全代替氣壓后，啟動刀盤與千斤頂恢復盾構掘進。 </p><p>　　3.2 盾構穿越建筑物其他措施 </p><p>　　3.2.1 盾構穿越建筑物前施工措施 </p><p>　?。?）、在施工前對沿線盾

14、構施工影響范圍內的建筑物進行全面調查，收集相關資料。 </p><p>　?。?）、穿越建構筑物段的管片采用帶16個注漿孔的管片類型，方便后期二次注漿。 </p><p>　　（3）、根據現場實際情況，布設監(jiān)測點并測取初始值。 </p><p>　　3.2.2 盾構穿越建筑物中施工措施 </p><p>　?。?）、設置合理的盾構掘進施工參數

15、。 </p><p>　?。?）、增加同步注漿量。 </p><p>　　（3）、加強監(jiān)測。 </p><p>　?。?）、制定現場管理制度，加強管理。 </p><p>　　3.2.3 盾構穿越建筑物中應急地面注漿措施 </p><p>　　在盾構穿越建（構）筑物期間，加強對掘進過后的該建筑物結構進行監(jiān)測，當地面沉降

16、超過30mm時或房屋傾斜超過2‰時，及時采取應急地面補強注漿加固。 </p><p>　?。?）、注漿孔布置 </p><p>　　注漿孔位布置在線路穿越范圍內，主要在沉降較大位置，間距1.5～2m，孔深為地面下3～5m。對于樓房發(fā)生傾斜超限時，直接從沉降較大位置從建筑物外側打斜孔進行注漿。注漿量及注漿壓力以監(jiān)測數據為依據進行調整，確保建筑物在原沉降基礎上盡量回復到初始值。 </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孔注漿時的現場試驗確定。 </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承載力為目的，同時也考慮到建筑物的安全，施工過程中通過加強監(jiān)測，緩慢加大注漿壓力，注漿壓力一般控制在1～2Mpa；注漿量根據地層加固區(qū)需充填的地層孔隙數量及現場試驗來確定；同時也應加強各方面的監(jiān)測，以便指導注漿。 </p><p>　　3.2.4 盾構穿越建筑物后施工措施 </p><p>　?。?）、進行二次注漿，采用

19、水泥漿—水玻璃雙液漿。 </p><p>　　（2）、持續(xù)監(jiān)測，根據監(jiān)測情況，進行應急地面注漿等措施。 </p><p>　　3.2.5 盾構下穿建筑物對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下穿建筑物期間，加強同步注漿，盾構穿越后進行二次注漿的措施來進行土體加固處理，防止土體流失或土體擾動對樁基產生較大的影響。在盾構穿越期間，確保

20、盾構推進軸線與設計軸線相吻合，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，同時采用性能較好的盾尾油脂。 </p><p><b>　　4 地面監(jiān)測 </b></p><p>　　4.1監(jiān)測實施方案 </p><p>　　按設計及規(guī)范要求，下穿建筑物段主要開展的監(jiān)測項目有：地表沉降，建筑物沉降、水平位移、傾斜、裂縫。 &l

21、t;/p><p>　　監(jiān)測點的布置：地面監(jiān)測點采用深層土體監(jiān)測點，5環(huán)一個軸線監(jiān)測點，20m一個監(jiān)測斷面，斷面監(jiān)測點不少于11個。在距離隧道中線10m以內的建筑物布設建筑物沉降監(jiān)測點，采用沖擊鉆在建筑物上打設鉆孔，并安設L型鋼筋或膨脹螺栓作為沉降測點，測點間距在5～10米，布置于建筑物角及柱上。建筑傾斜觀測，在要觀測的建筑物上、下設兩個標志觀測點,要求兩個點位于同一垂直視準面，靠建筑物下部的觀測點要求離地面50cm，

22、上部觀測點設置在距離屋頂2m左右位置。 </p><p><b>　　4.2監(jiān)測頻率 </b></p><p>　　一般情況下盾構穿越前期，2次/天；盾構穿越期間，4次/天；穿越后，1次/2天；當遇異常情況時根據實際變形情況加強監(jiān)測次數及頻率。 </p><p>　　4.3監(jiān)測項目控制基準 </p><p>　　在實際監(jiān)

23、測中，當監(jiān)測值達到控制基準的30%時作為預警值，當監(jiān)測值達到控制基準的70%時，進入安全警戒范圍，需對該地區(qū)重點監(jiān)測，并采用一定的控制措施，防止監(jiān)測值的進一步增長。 </p><p>　　監(jiān)測控制基準：建筑物沉降≤30mm；地表隆起≤10mm。 </p><p>　　4.4監(jiān)測數據的處理分析及反饋 </p><p>　　監(jiān)測完成后，及時對觀測資料進行整理，計算觀測點

24、的沉降量、沉降差以及監(jiān)測周期內的平均沉降量和沉降速度，用于反饋施工。 </p><p><b>　　5 應急措施 </b></p><p>　　5.1應急預案組織管理 </p><p>　　盾構穿越建筑物要求高，存在著一定的施工風險，對于有可能發(fā)生的一些突發(fā)性事件，從管理、技術與組織上采取以下對策，并制定相應的應急方案。 </p>

25、<p><b>　　5.2應急措施 </b></p><p>　　5.2.1 建構筑物沉降、傾斜 </p><p>　?。?）、盾構機下穿建筑物時發(fā)生沉降或傾斜，而且趨勢仍在發(fā)展時，采取相應的應急處理措施，詳見下表。 </p><p><b>　　應急措施一覽表 </b></p><p>

26、;　　序號 項目 控制標準 采取的應急措施 備注 </p><p>　　1 建筑物沉降 20mm 洞內二次注漿 實際根據建筑物自身的結構情況，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 混凝土結構、條形基礎，基礎傾斜方向兩端點

27、的沉降差與其距離的比值為：超過0.004； 洞內二次注漿 </p><p>　　混凝土結構、條形基礎，基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值為：0.004； 地面跟蹤注漿 </p><p>　?。?）、當沉降或傾斜進一步發(fā)展，趨近于預警值，且采取上表中相應應急措施仍不能阻止沉降或傾斜的進一步發(fā)展時，立即將實際情況向監(jiān)理、業(yè)主予以匯報，做好各級預警準備。 </p><p

28、>　?。?）、當沉降或傾斜達到預警值時，立即啟動人員緊急撤離和疏散預案，將建筑物中所有的住戶轉移至疏散安置點，同時對建筑物影響范圍內的交通實施交通管制。啟動一級應急預案，根據險情采取相應的應急處理措施，直至險情排除。 </p><p>　　5.2.2 應急指揮協(xié)調 </p><p>　?。?）、事故發(fā)生后，負責人應立即趕赴現場，指導應急救援；項目部負責人在最短的時間內趕赴現場，并在第

29、一時間組織應急小組，召開應急小組會議。 </p><p>　?。?）、各成員根據職責分工，做好相關應急工作，工程技術部協(xié)助收集、匯總事故發(fā)生情況，根據事故嚴重程度和范圍，隨時上級管理部門匯報事故處置進展情況。 </p><p>　?。?）、應急小組根據事故和應急情況提出搶險、搶修等工作方案，指導應急救援工作。 </p><p>　?。?）、應急人員的安全防護：現場應

30、急救援人員應根據需要攜帶相應的專業(yè)防護裝備，采取安全防護措施，嚴格執(zhí)行應急救援人員進入和離開事故現場的相關規(guī)定。 </p><p>　　5.3應急物資的準備 </p><p>　　為了應急措施能有效實施，現場配備充足的現場可能需要的各類應急物資和機具，并要求歸類碼放整齊，標識清晰，不得隨意挪用。 </p><p><b>　　6 總結 </b>

31、</p><p>　　本次盾構穿越建構筑物已經順利完成，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)測基準值。未發(fā)生任何事故，確保了樓房的安全。本次盾構穿越建構筑物對在復雜地層和周邊環(huán)境條件下完成，采用開倉換刀、地面注漿等各種技術措施，對今后類似條件下盾構穿越建構筑物積累了寶貴的參考經驗。 </p><p><b>　　參考文獻 </b>&

32、lt;/p><p>　　[1] 黃宏偉,張冬梅.盾構隧道施工引起的地表沉降及現場監(jiān)控[J].巖石力學與工程學報,2001,20（10）:1814-1820. </p><p>　　[2] 鐘長平等主編. 廣州地鐵二/八號線拆解段盾構隧道工程施工技術研究. 人民交通出版社, 2011.6 </p><p>　　[3] 郭銀波,黃憶龍.注漿技術在地鐵土建工程中的應用[J].

33、鐵道建筑技術,2002,20-22. </p><p>　　[4] 廖鴻雁. 復合地層盾構技術----廣州地鐵盾構工程的探索與實踐. 中國建筑工業(yè)出版社.2012.8 </p><p>　　[5] 崔玖江、崔曉青. 隧道與地下工程注漿技術. 中國建筑工業(yè)出版社.2010.12 </p><p>　　作者簡介：楊杰，男，27歲，助理工程師，供職于中鐵三局集團有限公司橋