潘建明，廖韶軍，董毓慶，丁 智

（1. 中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州 450040；2. 杭州巖通科技有限責(zé)任公司，浙江杭州 310005；3. 浙大城市學(xué)院，浙江杭州 310015）

1 引言

地鐵建設(shè)過(guò)程中，既有建筑物常與新建地鐵線路之間相互影響，出于保護(hù)已有建筑物的目的，常采用盾構(gòu)小半徑側(cè)穿的方式解決這類工程問(wèn)題。相比于直線盾構(gòu)掘進(jìn)，小半徑曲線盾構(gòu)施工[1]具有地層擾動(dòng)加劇、線路兩側(cè)地層損失不均勻、地表變形規(guī)律復(fù)雜等特征[2]。

針對(duì)盾構(gòu)小半徑側(cè)穿建筑物影響效應(yīng)問(wèn)題，部分學(xué)者已開(kāi)展相關(guān)研究。一般盾構(gòu)小半徑近距離側(cè)穿施工時(shí)，可采用有限元、ANSYS或FLAC3D程序進(jìn)行建模模擬，應(yīng)盡可能使用較大的曲線半徑，減輕曲線掘進(jìn)對(duì)隧道成型的影響[3-9]。盾構(gòu)自身及地層條件會(huì)影響盾構(gòu)姿態(tài)，盾構(gòu)曲線段掘進(jìn)時(shí)有水平分力，容易向曲線外側(cè)發(fā)生偏移。當(dāng)盾構(gòu)在軟土地區(qū)進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)，土層會(huì)產(chǎn)生更大的位移，隨著施工的進(jìn)行隧道會(huì)出現(xiàn)一定的超挖現(xiàn)象，盾構(gòu)曲線施工引起地表內(nèi)側(cè)沉降范圍較大，同時(shí)影響隧道周?chē)馏w的水平移動(dòng)趨勢(shì)[10-15]。

路林海[16]等針對(duì)黏性土地層，對(duì)曲線盾構(gòu)施工產(chǎn)生的地表沉降進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)曲線掘進(jìn)時(shí)，隧道兩側(cè)的地層由于受力不平衡出現(xiàn)差異擾動(dòng)、地表變形非對(duì)稱性等現(xiàn)象。萬(wàn)紹濤[17]提出盾構(gòu)小半徑穿越建筑物施工過(guò)程中的技術(shù)控制措施及穿越后的地表沉降控制措施，減小盾構(gòu)小半徑穿越建筑物對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。對(duì)于可拆解盾構(gòu)這種新型拼裝式掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備，在目前工程實(shí)際中運(yùn)用較少。姚燕明[18]等針對(duì)狹窄空間內(nèi)盾構(gòu)過(guò)站方式首次提出可拆解式盾構(gòu)施工方法。李發(fā)勇[19]進(jìn)一步對(duì)可拆解盾構(gòu)下穿既有橋樁磨樁施工影響進(jìn)行研究。徐震[20]為解決盾構(gòu)刀盤(pán)在狹窄空間內(nèi)拆解困難及刀盤(pán)破壞性拆解無(wú)法再利用的問(wèn)題，提出刀盤(pán)的幾種分解形式。已有的研究成果主要關(guān)于可拆解盾構(gòu)的拆解形式和通過(guò)狹窄空間的施工影響，而關(guān)于可拆解盾構(gòu)小半徑側(cè)穿施工對(duì)建筑物影響的研究未有述及?？刹鸾舛軜?gòu)特殊的拼裝式結(jié)構(gòu)，使其能較好地解決小半徑近距離側(cè)穿建筑物問(wèn)題。

本文以寧波市軌道交通4號(hào)線柳西站—寧波火車(chē)站區(qū)間可拆解盾構(gòu)小半徑側(cè)穿柳汀花苑為工程背景，對(duì)可拆解盾構(gòu)側(cè)穿過(guò)程中的施工控制技術(shù)展開(kāi)研究，并結(jié)合實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證可拆解盾構(gòu)小半徑側(cè)穿既有建筑物施工的可行性，為類似工程提供參考。

2 工程概況

柳西站—寧波火車(chē)站區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿柳汀花苑的區(qū)域?qū)?yīng)左線330～435環(huán)，右線345～450環(huán)，其中房屋外邊線與左線隧道外輪廓線最小水平距離約1.9 m。側(cè)穿段線路設(shè)計(jì)概況如表1所示。

表1 側(cè)穿段線路設(shè)計(jì)概況

3 側(cè)穿既有建筑物施工技術(shù)

盾構(gòu)掘進(jìn)中速度盡量保持在某個(gè)確定的值，減少盾構(gòu)速度變化對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)。出土量根據(jù)土壓的變化情況及地面沉降分析情況，及時(shí)進(jìn)行微調(diào)。后期分析沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，若達(dá)不到可控要求，可再次進(jìn)行注漿。

為確保盾構(gòu)均衡勻速施工，線路不發(fā)生偏移，應(yīng)避免盾構(gòu)與管片間夾角過(guò)大造成土體損失，推進(jìn)時(shí)應(yīng)不急糾、不猛糾。盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)如下：盾構(gòu)推進(jìn)速度大小為30 ～50 mm/min；出土量為37.10～37.86 m3/環(huán)；同步注漿量充盈系數(shù)取1.3～1.8；同步注漿壓力不超過(guò)0.20～0.35 MPa；二次注漿方量1.05～1.5 m3；二次注漿壓力0.1～0.3 MPa；隧道軸線和盾構(gòu)軸線折角變化不能超過(guò)0.4%。

盾構(gòu)水平姿態(tài)刀盤(pán)控制在-10～+20 mm，盾尾控制在-10～+20 mm，盾構(gòu)高程姿態(tài)刀盤(pán)控制在-25～-35 mm，盾尾控制在-40～-45 mm。隧道上方的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層同步注漿砂漿配合比為（kg/m3）砂 : 粉 煤 灰 : 石 灰 : 膨 潤(rùn)土 : 水 泥 : 水= 1 130 : 350 :40 : 50 : 20 : 3.5。同步注漿漿液性能指標(biāo)：漿液比重不小于1.9 g /cm3，泌水率不大于12%，塌落度12～14 cm。

4 側(cè)穿施工對(duì)既有建筑物影響分析

4.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

布設(shè)路面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在側(cè)穿建筑物拐角處布置建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)。沉降槽整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)為14天，監(jiān)測(cè)頻率為1天3次，取3次監(jiān)測(cè)結(jié)果的平均值作為監(jiān)測(cè)值。柳汀花苑2#、5#、6#樓的沉降的監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)為10天，監(jiān)測(cè)頻率為1天2次，取平均值作為監(jiān)測(cè)值，詳細(xì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖1所示。地面沉降累計(jì)值控制值在-20～+10 mm，單日變量不大于2 mm；建筑沉降累計(jì)值控制在不大于1 mm。

4.2 地表沉降分析

測(cè)線1包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)XD370-2～XD370-8；測(cè)線2包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)XD395-1～XD395-7；2條測(cè)線的地面沉降槽隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化如圖2、圖3所示。由圖可知，整體而言，2條測(cè)線的分布狀態(tài)與變化規(guī)律較一致，表現(xiàn)為沉降-稍微隆起-沉降的趨勢(shì)，距離隧道較遠(yuǎn)處沉降值相對(duì)較小，沉降量為-1～0 mm，均處于可控范圍內(nèi)。測(cè)線1靠近隧道一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降最大值約為8.0 mm，測(cè)線2靠近隧道一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降最大值約為5.5 mm，距離隧道側(cè)適中位置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變化較為突出。掘進(jìn)效應(yīng)隨著時(shí)間推移在不斷變小，土體在應(yīng)力的作用下，沉降量不斷減小，且逐步趨于穩(wěn)定，表明利用可拆解盾構(gòu)機(jī)施工對(duì)土體的影響處于可控范圍內(nèi)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降日變量變化及累計(jì)沉降量變化如圖4、圖5所示。由圖可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)沉降量隨著時(shí)間的推移變化規(guī)律為平穩(wěn)-波動(dòng)-平穩(wěn)趨勢(shì)，其與隧道掘進(jìn)側(cè)穿過(guò)程息息相關(guān)，各測(cè)線由近及遠(yuǎn)，其突變存在一定的滯后性，就施工沉降值而言，整個(gè)側(cè)穿過(guò)程對(duì)周邊環(huán)境的影響較小。

4.3 周邊建筑物沉降分析

側(cè)穿柳汀花苑時(shí)，2#、5#、6#樓與隧道相對(duì)位置較近，因此對(duì)此3棟建筑的沉降特征著重分析。2#、5#、6#樓沉降變化如圖6～圖8所示，由圖可以看出，2#樓距離隧道較近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)（JC18-4）的沉降值較大，且波動(dòng)較強(qiáng)，波動(dòng)值達(dá)到3 mm，最大沉降值為-5.5 mm。5#樓距離隧道較近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)（JC21-5）的沉降值較大，且波動(dòng)較強(qiáng)，波動(dòng)值達(dá)到2 mm，最大沉降值為-6 mm。6#樓距離隧道較近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)（JC23-3）的沉降值較大，且波動(dòng)較強(qiáng)，波動(dòng)值達(dá)到2.5 mm，最大沉降值為-4 mm。整體來(lái)看，距離隧道相對(duì)較遠(yuǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的整體變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定，有突變值，但隨著隧道掘進(jìn)逐漸趨于穩(wěn)定。3棟建筑整體沉降值均在設(shè)計(jì)值內(nèi)，表明盾構(gòu)側(cè)穿過(guò)程中對(duì)附近建筑物的影響處于可控范圍內(nèi)。

4.4 小結(jié)

可拆解盾構(gòu)小半徑近距離側(cè)穿建筑物時(shí)，靠近隧道的建筑物產(chǎn)生的沉降值最大，但沉降值仍處在可控范圍內(nèi)，說(shuō)明該可拆解盾構(gòu)小半徑側(cè)穿既有建筑物施工技術(shù)可行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)的調(diào)整以及施工工法的相應(yīng)變化，使可拆解盾構(gòu)裝備在側(cè)穿既有建筑物的過(guò)程中保持穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境影響處于可控范圍內(nèi)，表明可拆解盾構(gòu)技術(shù)在類似工程中具有較好的應(yīng)用性。