盾构施工侧穿在建深基坑工程施工技术

2016-08-08谢超雄

大科技 2016年7期

关键词：管片浆液盾构

谢超雄

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉 430074）

盾构施工侧穿在建深基坑工程施工技术

谢超雄

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉 430074）

盾构法是目前城市轨道交通建设施工中的主要方法之一。在施工过程中不可避免地会遇到侧穿在建深基坑施工情况，这时对在建构筑物以及成型隧道的保护措施就很重要，避免基坑施工和盾构施工对土体产生扰动相互影响，本文主要以南京地铁4号线2标段过侧穿北京西路天目大厦深基坑工程（特级风险源）的施工控制措施为例进行分析，介绍盾构下穿既有建筑物施工中，施工控制的体会和施工控制的重要环节。

南京地铁4号线；盾构；施工风险；施工控制；建筑物保护

1 工程概况

1.1 工程与在建基坑关系

南京市北京西路57号和天目路32号地下停车库位于在建地铁4号线草场门站～云南路站隧道区间南侧。邻近地铁侧为地上两层建筑及地下八层停车库，采用盖挖逆作法施工；基坑围护结构采用1m厚地下连续墙φ700@1000搅拌桩护壁及φ800@400高压旋喷桩进行地连墙接头加固。围护结构边线与地铁隧道结构区间最小距离10.6m，地下连续墙深38m。

我项目承建的草场门～云南路站区间右线隧道的698～716环在地下车库的投影范围内，为保证盾构隧道在地下车库影响范围前提前做好施工准备，故将车库影响范围扩大为690～724环（共34环）。

1.2 工程地质及水文地质条件

（1）工程地质条件

地层自上而下为：

①-1杂填土，①-2素填土：层厚：0.6～1.7m。

②-1b2-3粉质粘土、②-2a3-4粘土～淤泥质粘土、②-2b3-4粉质粘土～淤泥质粘土、②-3b2-3粉质粘土层厚：1.7～9.4m。

③-2b2粉质粘土、③-3b1-2粉质粘土层厚：9.4～16.7m。

（2）水文地质条件

本区间地下水类型主要有：孔隙潜水、孔隙承压水、基岩裂隙水。

2 工程难点和特点

盾构隧道与连续墙施工距离近且旁穿距离较长，与楼房的最小水平距离仅为13.1m，在盾构通过时所产生的沉降影响范围，与楼房为平行走向，旁穿距离长度40.8m；当穿越时，如果隧道由于不均匀沉降、盾构掘进扰动过大可能会引起连续墙坍塌、连续墙移位、导致周围路面坍陷，引发重大安全风险。

3 质量控制技术与监控重点

3.1 根据工程的难点、合理划分风险源、提高质量、安全风险意识

针对本工程的特点，确定盾构近距离旁穿江苏省财政厅地下车库工程深基坑为重大风险源。

3.2 召开专项施工技术研讨会

在施工开始前，项目部对施工方案进行详细的了解和交底工作，使施工人员对施工的工序、工艺了解透彻，对控制要点清晰明了，落实责任制度和信息管理制度。

（1）分析沉降产生的原因

结合工程的实际情况对施工中存在的问题进行分析，找出工程控制的重点。

①掘进引起的地层损失。盾构掘进时，由于开挖面土体受到的水平应力小于原始应力，开挖面土体侧向盾构内移动，引起地层损失从而导致盾构上方地面沉降

②地层原始应力的变化，开挖隧道其结果必然导致土体介质初始应力的改变，并产生应力重新分布和相应的地层移动。

③盾构推进时的挤压作用以及盾尾的压浆等使周围形成超空隙水压力区，超空隙水压力将在一段时间内消散复原，地层发生排水固结变形，引起地层位移。

④衬砌结构变形引起的地层位移，隧道衬砌变形必然导致相应的地层损失。

（2）针对沉降的特点采取的相应技术措施

根据工程前期的施工经验，结合分析的具体情况，本工程主要从以下的几方面进行技术控制：

①合理设置土压力，防止超挖和欠挖。

在盾构推进过程中，根据监控的数据及时调整土压力值，从而科学合理地设置土压力值和适宜的推进速度等参数。该区间段的覆土厚度为16～16.7m，根据计算和经验，压力控制在 0.2～0.22MPa。

②穿越时降低推进速度，盾构的推进速度对地面的隆、沉变形有明显的影响，推进的速度与正面的土压力、千斤顶推力、土体性质等因素都有关系，应综合考虑。本工程的推进速度控制在30～40mm/min。

③严格控制盾构推进方向，减少纠偏。

盾构推进及调整主要依靠盾构千斤顶，为了保持盾构姿态、方向、高程准确无误，要加强激光导向，并定期跟进中线控制桩，加密施工中线、高程的测量频率，并据以随时调整输入数据，保证激光导向的正确无误，使盾构的前进始终按预定目标进行。

④穿越期间采用厚浆浆液同步注浆工艺，并确保注浆量。考虑到此段的地面沉降要求高，除了对盾构参数的控制外，还必须加大注浆量并对注浆过程进行严格的控制，其中浆液的渗透率和早期强度对地表的沉降指标也起着重要的作用。为此，本工程同步注浆采用厚浆为主要材料，每立方米浆液如表1。

表1

每推进一环的建筑空隙为

式中：D为盾构刀盘外径6.48m；d为管片外径，取6.2m；L为管片宽度，取1.2m。

每环的压浆量一般为建筑空隙的130～180%，即4.3m3即可满足地面沉降的要求。但考虑到地面沉降控制标准高，在侧穿期间盾构推进同步注浆量控制在4.5～5.5m3、注浆压力控制在3.3bar3。

⑤二次补注浆采用双液补浆

二次注浆选用水泥一水玻璃浆液，每立方米浆液配比为：水泥350kg，粉煤灰350kg，水玻璃50kg。每两环进行一次补浆，补浆量为同步注浆量的30%，注浆利用低压，少量、多次注浆的方式补充原有浆液固结收缩所产生的空隙。盾构推进过后的5环进行一环环箍注浆，每环6个孔每孔注入1.0m3。注浆压力为0.3MPa。

⑥控制好盾构姿态，确保盾尾间隙均匀盾构推进过程中的同步注浆及二次补浆是控制地面沉降的主要因素。

⑦加强施工过程管理，确保盾构连续穿越盾构推进过程中长时间的停机易造成地面大量的沉降，为了确保24h连续推进。

3.3 针对施工技术措施，确定施工控制重点

（1）提前预控

提前与地下车库施工单位取得联系，并每周沟通工程进度，在盾构到达该区间前联系施工单位提前停止施工，避免连续墙施工与盾构掘进相互影响。

（2）盾构机施工参数控制

施工过程中应根据地质条件情况、环境监测情况，通过信息反馈，动态掌握施工参数的变化，重点控制以下几点施工参数：合理确定土压力；监测出土量是否正常；掘进速度与出土速度是否协调；千斤顶推力是否符合盾构趋势。

（3）盾构掘进姿态控制

①盾构姿态测量数据：施工人员可对自动测量数据和人工测量复核数据综合分析、比较，动态掌握数据变化情况，正确指导盾构正确、安全地推进。

②纠偏控制：土木工程师和操作手合理地制定纠偏方案和纠偏量，及时采取纠偏措施，避免误差累积。

（4）管片拼装控制

①管片进场检查：重点检查进场管片规格，质量合格证明文件，管片外观质量；密封垫粘贴位置和粘贴质量。