吳廣磊 溫良濤

（中交第三公路工程局有限公司，北京 100010）

1 工程概況

天津某地鐵線區(qū)間下穿老舊建筑群，建筑物的上部結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，建筑基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)，盾構(gòu)施工地層為粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土等軟土地層，盾構(gòu)穿越段覆土在16.8～19.3m，盾構(gòu)下穿、側(cè)穿老舊建筑，易造成建筑物不均勻沉降，導(dǎo)致傾斜、開(kāi)裂，甚至傾覆倒塌。施工區(qū)域地質(zhì)較軟，上部壓力大、下部地質(zhì)軟弱帶來(lái)的雙重不利因素在施工時(shí)極易發(fā)生沉降，進(jìn)而引起地表塌陷。因此，在施工前，盾構(gòu)機(jī)的選型配置及適應(yīng)性評(píng)估調(diào)整尤為關(guān)鍵，穿越含承壓水層、粉土、粉砂地層的盾構(gòu)區(qū)間必須全部更換使用全新的優(yōu)質(zhì)盾尾刷，做好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)糾偏措施，施工過(guò)程保證同步注漿，根據(jù)施工監(jiān)測(cè)情況及時(shí)二次注漿。同時(shí)，施工前進(jìn)行詳細(xì)的周邊環(huán)境調(diào)查，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)，穿越施工采用多孔注漿管片，及時(shí)多點(diǎn)位注漿，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及地面巡查工作，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時(shí)上報(bào)，快速采取一系列的應(yīng)急方案，按照預(yù)案要求做好準(zhǔn)備措施。

2 盾構(gòu)下穿建筑物的施工要點(diǎn)

結(jié)合區(qū)間左線穿越群樓的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，再對(duì)右線穿越建筑物施工時(shí)注漿量、注漿壓力、二次注漿等各項(xiàng)施工參數(shù)的設(shè)定，必須以控制地表平衡以及建筑物沉降、減少單體建筑物自身差異沉降為基本原則，對(duì)各單體建筑的施工參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整：

（1）道路地表個(gè)別點(diǎn)位累計(jì)沉降和差異沉降數(shù)據(jù)較大，初步分析為臨近項(xiàng)目深基坑降水影響導(dǎo)致。勘探孔冒漿導(dǎo)致的土倉(cāng)保壓不足及盾尾漿液損失，導(dǎo)致穿越過(guò)程中單次沉降速率略大，經(jīng)過(guò)二次注漿后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，盾構(gòu)穿越后較長(zhǎng)時(shí)間周期沉降為周邊項(xiàng)目深基坑降水影響所致。

（2）在進(jìn)行左線盾構(gòu)推進(jìn)土倉(cāng)壓力時(shí)，對(duì)注漿量、注漿壓力設(shè)置較為合理，右線穿越時(shí)，土倉(cāng)壓力設(shè)定值和同步注漿參數(shù)與左線基本一致，這樣做是為了避免刀盤(pán)前方與盾體后方沉降過(guò)大。同時(shí)，在管片脫出盾尾10～20 環(huán)左右區(qū)域，可進(jìn)行多次少量的二次注漿，這樣能夠有效降低工后沉降。

3 盾構(gòu)下穿建筑物群地層沉降控制技術(shù)

3.1 科學(xué)合理開(kāi)展盾構(gòu)隧道施工

（1）盾構(gòu)機(jī)始發(fā)。盾構(gòu)機(jī)的選型原則是因地制宜，要控制好始發(fā)臺(tái)、反力架和負(fù)環(huán)的安裝位置，盡量提高機(jī)械化程度，減少對(duì)環(huán)境的影響，還要確保盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)狀態(tài)與設(shè)計(jì)線相同，負(fù)環(huán)節(jié)段的軸線也應(yīng)與直線的軸線一致，采用貫穿接縫的裝配方法。

（2）合理控制推進(jìn)速度?？上炔捎猛翂毫鞲衅鳒y(cè)出相關(guān)數(shù)據(jù)，并以此對(duì)推進(jìn)速度做出合理控制。通常情況下，施工人員需調(diào)整盾構(gòu)機(jī)各組油缸的油壓值，調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和掘進(jìn)推力，以保證盾構(gòu)控制方向的恒定，與出土速度、注漿速度做到協(xié)調(diào)一致，以免產(chǎn)生偏差。

（3）嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)由滾動(dòng)角和俯仰角組成，在盾構(gòu)施工中，受施工擾動(dòng)等因素影響，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)會(huì)出現(xiàn)程度不一的變化，如果實(shí)際姿態(tài)與預(yù)期姿態(tài)產(chǎn)生明顯偏差，將影響地鐵盾構(gòu)施工質(zhì)量。因此，施工單位應(yīng)提前構(gòu)建配套的導(dǎo)向系統(tǒng)，包括全站儀、控制盒、可編程邏輯控制器、接收靶等裝置，持續(xù)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，計(jì)算偏離航向值，通過(guò)調(diào)節(jié)分組缸壓力和流量的方式修正盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向，確保軸線可在盾尾間隙均勻分布，還要避免盾尾漏漿。

（4）結(jié)合掘進(jìn)情況合理控制掘進(jìn)參數(shù)。參考地鐵的地層理論計(jì)算出土量結(jié)果，再結(jié)合計(jì)算值合理設(shè)定土壓力值、推進(jìn)速度、軸線偏差等諸多參數(shù)，做到科學(xué)指導(dǎo)。

（5）科學(xué)引用信息化手段監(jiān)控盾構(gòu)施工。地鐵盾構(gòu)下穿既有建筑物安全性帶來(lái)的影響是不容忽視的。因此，必須聯(lián)系實(shí)際情況，加強(qiáng)施工監(jiān)控，準(zhǔn)確掌握施工情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的變形問(wèn)題，并妥善處理不合理之處，為各項(xiàng)施工的安全提供一定保障。同時(shí)，施工單位在盾構(gòu)施工下穿既有建筑物時(shí)應(yīng)加強(qiáng)全過(guò)程監(jiān)測(cè)，設(shè)置專門(mén)的安全監(jiān)督人員，既要對(duì)掘進(jìn)過(guò)程加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管理，也要對(duì)地面和建筑物進(jìn)行巡視，防止出現(xiàn)地面的不均勻沉降和建筑物傾斜現(xiàn)象對(duì)施工人員產(chǎn)生威脅。監(jiān)測(cè)點(diǎn)科學(xué)合理布設(shè)完畢，安排專人進(jìn)行24h 巡視監(jiān)測(cè)，保證有問(wèn)題第一時(shí)間處置，并根據(jù)實(shí)際情況合理增加監(jiān)測(cè)密度，強(qiáng)化安全監(jiān)督機(jī)制，對(duì)地鐵具體的施工情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，每隔10min 出具一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。然后將數(shù)據(jù)分析結(jié)果向一線施工人員及時(shí)反饋，以便合理調(diào)整施工方案。對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警值做出合理設(shè)置，施工人員要聯(lián)系實(shí)際，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，圍繞出現(xiàn)的問(wèn)題深入分析具體原因，并采用有針對(duì)性的方法，避免產(chǎn)生地表沉降，以免影響施工。

3.2 保證同步注漿和及時(shí)二次注漿

同步注漿是加固土體、穩(wěn)固上層建筑的主要措施，盾構(gòu)施工中要注重同步注漿，在下穿建筑群時(shí)需加強(qiáng)注漿初凝強(qiáng)度。當(dāng)漿液和易性過(guò)強(qiáng)時(shí)，可以小幅度降低攪拌的難度，這樣不僅可以確保漿液在運(yùn)輸過(guò)程中的完整度，還能有效減少漿液出現(xiàn)不良狀況的可能性。除此之外，要確保漿液具有較小數(shù)值的收縮率。注漿漿液會(huì)凝結(jié)固化，可避免地表變形。當(dāng)漿液強(qiáng)度不夠時(shí)，就需要根據(jù)實(shí)際施工情況，調(diào)整各種材料的配比，還應(yīng)檢查材料中添加的外加劑是否正確。經(jīng)過(guò)層層檢查調(diào)節(jié)漿液的強(qiáng)度，將固結(jié)體強(qiáng)度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，確保不會(huì)出現(xiàn)地表沉降情況。還要對(duì)注漿壓力進(jìn)行嚴(yán)格控制，同步注漿與盾尾之間的聯(lián)系非常密切，當(dāng)盾構(gòu)完成一環(huán)掘進(jìn)工作時(shí)，也應(yīng)確保當(dāng)環(huán)注漿工作結(jié)束，以當(dāng)環(huán)漿液注入的數(shù)值為參考來(lái)確定注漿速度。

采用先上后下的方式完成二次注漿。注漿過(guò)程中采用信息化系統(tǒng)監(jiān)控注漿情況，對(duì)注漿不足處進(jìn)行二次、三次補(bǔ)注，為盾尾管片和地層間隙密實(shí)提供保障。一般注漿量都是同步注漿的30%，還要考慮到上次注入的漿液凝固后，會(huì)因收縮現(xiàn)象而形成空隙?；诖?，二次補(bǔ)漿的具體時(shí)間一般是由地鐵盾構(gòu)施工中地面的沉降情況來(lái)決定的。盾構(gòu)推進(jìn)連續(xù)性也要給予有力保障，在最后面的臺(tái)車上進(jìn)行補(bǔ)漿車的設(shè)置，結(jié)合需求合理儲(chǔ)備漿液。

4 盾構(gòu)穿越建筑物沉降控制措施

4.1 做好盾構(gòu)施工區(qū)既有建筑物的防護(hù)

為有效控制盾構(gòu)下穿施工區(qū)域?qū)扔薪ㄖ锝Y(jié)構(gòu)沉降的影響，應(yīng)提前對(duì)該區(qū)域的既有建筑物采取科學(xué)合理的防護(hù)措施，最終達(dá)到保護(hù)建筑物的效果。

（1）調(diào)查與評(píng)估周圍建筑物。在前期正式動(dòng)工之前，技術(shù)人員必須對(duì)施工區(qū)附近的建筑物進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查研究，一般涉及建筑物的建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)層數(shù)、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深等具體情況。施工人員必須根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，經(jīng)過(guò)認(rèn)真測(cè)量放線，放出近接施工區(qū)建筑物的隧道中線在路面上的具體位置，對(duì)近接建筑物進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估，以確定危險(xiǎn)等級(jí)，快速編制出建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查評(píng)估報(bào)告。

（2）超前探測(cè)地層空洞。為避免存在的地層缺陷或由于施工干擾所發(fā)生的地層隱患，務(wù)必對(duì)盾構(gòu)近接施工區(qū)地層進(jìn)行超前探測(cè)。通常會(huì)采用探地雷達(dá)技術(shù)對(duì)地層進(jìn)行超前探測(cè)工作，具體操作流程如下：依據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置，沿隧道中線及中線2m 處的左、右兩側(cè)各布置一條測(cè)線，確保精確探測(cè)到盾構(gòu)近接施工區(qū)域內(nèi)的地層特性，對(duì)地鐵、管道、各種建筑物以下的各類土層進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)探測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的反射波形狀和強(qiáng)度，確定探測(cè)參數(shù)，然后再根據(jù)不同結(jié)構(gòu)、物質(zhì)反射波的強(qiáng)度和波形，深入研究雷達(dá)圖像并提供檢測(cè)結(jié)果，最終生成一份檢測(cè)報(bào)告。

（3）施工前的加固處理。依據(jù)對(duì)既有建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查評(píng)估報(bào)告和探地雷達(dá)探測(cè)報(bào)告仔細(xì)分析研究后，確定是否實(shí)施加固處理。一般會(huì)采用雙液注漿技術(shù)，快速對(duì)地層進(jìn)行加固處理，這樣能有效預(yù)防地層沉陷。

（4）做好數(shù)值模擬工作。結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再根據(jù)以往數(shù)值模擬的施工圖設(shè)計(jì)、雷達(dá)探測(cè)報(bào)告、建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查評(píng)估報(bào)告等詳細(xì)資料，確定施工參數(shù)和地表沉降數(shù)據(jù)，建立盾構(gòu)近接施工的計(jì)算模型，編制盾構(gòu)近接施工數(shù)值模擬報(bào)告，并給出詳細(xì)的施工建議。

4.2 加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)方向的調(diào)整及控制

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告選擇適宜的掘進(jìn)模式。由于誤差的影響，盾構(gòu)機(jī)的前行軌跡無(wú)法做到完全按照預(yù)期方向發(fā)展，因此，要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的行進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整，一般需要專業(yè)的盾構(gòu)機(jī)人才進(jìn)行操作，與設(shè)計(jì)單位和勘察單位進(jìn)行溝通、交流。如果放任偏差不管，可能導(dǎo)致隧道與預(yù)期設(shè)想不一致，偏差較大，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，或沒(méi)有按照規(guī)定路線進(jìn)行開(kāi)挖，導(dǎo)致交通運(yùn)輸線路出現(xiàn)較為嚴(yán)重的問(wèn)題。另外，盾構(gòu)施工的開(kāi)挖角度也很重要，一些路段需要設(shè)置一定的坡度，需要相應(yīng)的抬高或降低盾構(gòu)機(jī)的施工作業(yè)角度。當(dāng)然，盾構(gòu)機(jī)施工過(guò)程中存在微小的偏差是合理的，以上情況是不能滿足預(yù)期設(shè)定的使用功能而采取的措施。

（1）根據(jù)試驗(yàn)段施工具體參數(shù)情況，科學(xué)合理地控制盾構(gòu)方向。一般是運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)和人工測(cè)量的方式，對(duì)盾構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可根據(jù)隧道地層的真實(shí)情況，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的操作區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分，對(duì)掘進(jìn)方向進(jìn)行有效控制。嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)土壓力，減小土壓波動(dòng)。掘進(jìn)過(guò)程中控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，姿態(tài)控制在±35mm，勤測(cè)量、勤糾偏，防止猛糾，單次糾偏量不得大于4mm/環(huán)。嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)速度，保持勻速掘進(jìn)，確保同步注漿與掘進(jìn)速度相匹配，穿越過(guò)程中掘進(jìn)速度宜控制在40±5mm/min，向前掘進(jìn)一段距離后，應(yīng)再次人工測(cè)量復(fù)核盾構(gòu)狀態(tài)，確定有無(wú)偏差方面的問(wèn)題。當(dāng)滾動(dòng)超限時(shí)，盾構(gòu)機(jī)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這時(shí)可用盾構(gòu)刀盤(pán)反轉(zhuǎn)的方法糾正滾動(dòng)偏差。

（2）控制出土量，對(duì)每環(huán)出土量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并與理論出土量進(jìn)行比對(duì)，防止超挖。利用左線穿越段經(jīng)驗(yàn)做好掘進(jìn)過(guò)程中渣土改良，穿越過(guò)程中跟蹤二次注漿，盡量減小地面沉降量。

（3）在穿越過(guò)程中加大地面監(jiān)控測(cè)量頻率，及時(shí)掌握變形數(shù)據(jù)，指導(dǎo)掘進(jìn)施工，穿越期間必須全天安排專人對(duì)地面情況進(jìn)行不間斷巡視，按規(guī)定的頻率做好穿越后沉降監(jiān)測(cè)，分析沉降數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即采取補(bǔ)救措施，還要對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，為穿越段的分析總結(jié)提供可靠依據(jù)。

4.3 同步注漿

選擇注漿液時(shí)考慮以下內(nèi)容：一是收縮率。為了保證注漿完成后漿液凝固質(zhì)量更好，選擇使用收縮率較小的注漿液，注漿液收縮時(shí)型變量比較小，地表出現(xiàn)變形的可能性會(huì)大大降低。二是凝結(jié)時(shí)間。無(wú)論是初凝還是終凝，都要保證漿體的塑性良好和盾尾刷等裝置的完整性。三是和易性。施工人員必須檢測(cè)漿液材料的性能，確保漿液滿足要求。注漿時(shí)為了提高注漿質(zhì)量，施工人員要四點(diǎn)同時(shí)注漿，并對(duì)注漿壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，控制注漿速度，提高盾構(gòu)機(jī)施工與注漿的協(xié)同程度，可調(diào)整注漿量，確保空隙的填充更加充實(shí)。同步注漿施工開(kāi)展前，施工人員要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，加大施工人員的培訓(xùn)力度，幫助施工人員全面掌握注漿施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，管理人員要重視日常管理工作，嚴(yán)格檢查施工設(shè)備的使用性能，抽檢不同批次施工材料的質(zhì)量，為工程質(zhì)量的提高提供保障。還要對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)其他配套設(shè)備如龍門(mén)吊、注漿機(jī)等設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性維保，確保其性能正常，這樣才能保證注漿作業(yè)的連續(xù)性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，盾構(gòu)施工不可避免地會(huì)產(chǎn)生地面沉降或隆起，穿越建筑物時(shí)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，技術(shù)人員必須提前做好施工準(zhǔn)備工作，充分了解盾構(gòu)施工導(dǎo)致地面沉降的規(guī)律，通過(guò)科學(xué)合理地設(shè)定盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，調(diào)整和控制盾構(gòu)姿態(tài)、認(rèn)真配置注漿漿液等一系列綜合技術(shù)措施，將盾構(gòu)上方建筑群和建筑物沉降、變形控制在安全合理的范圍之內(nèi)，這樣既可以為盾構(gòu)下穿既有地鐵施工沉降的有效控制提供保證，也能為各道工序的順利開(kāi)展提供更高的理論依據(jù)。