彭学军,孙望成,饶永强,佘文军,凌涛,刘焘

(1.中铁五局集团 第一工程有限责任公司,湖南 长沙,410117;2.湖南科技大学 资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭,4112011;3.中国建筑第五工程局有限公司,湖南 长沙,410004)

地铁作为一种高效快捷的交通工具,有效解决了我国城市交通拥堵问题,对我国城市现代化建设起着重要的作用[1–2]。地铁盾构施工导致岩土体发生应力扰动,会对隧道上方地面建筑物造成影响[3–5]。因此,在地铁施工中应根据建筑物自身特性及具体施工条件对区间内建筑物采取合理的保护措施[6–7]。许宽[8]研究了地铁施工中造成建筑物变形的因素,并提出了保护盾构隧道上方建筑物的措施。杨涛[9]结合常州地铁1号线施工实际,阐述了盾构施工对沿线建筑物的影响以及对建筑物采取的保护措施和效果。吴超[10]以合肥地铁3号线下穿高架桥的盾构施工实际为例,研究了盾构施工对隧道上方高架桥的扰动规律。倪伟[11]考虑了地铁周围建筑物的地基基础、结构形式等一系列风险因素,并给出了相应的风险处理措施。

长沙地铁5号线时湘及湘木区段位于万家丽路下方,盾构区间地面环境复杂,建筑物分布较密集。为了避免盾构隧道施工对地面建筑物产生影响,在地铁施工前对本区间段建筑物进行了详细的实地勘察及风险鉴定,根据勘察报告制定了合理的施工方案,在施工过程中针对不同建筑物的具体情况采取了有效的保护技术。

1 盾构区间建筑勘察

为了减小时湘及湘木区间段盾构施工对周边建筑物的影响,确保地铁隧道施工能够按预期进行,在施工前对区间沿线的建筑物进行了实地勘察,并对勘察结果进行了分析整理,如表1、2所示。

表1 时湘区间建筑物勘察表

表2 湘木区间建筑物勘察表

为了深入剖析施工区间建筑物的特征及其对盾构施工的风险程度,以便为制定合理的沿线建筑物保护技术提供充分的工程实际资料支撑,从勘察结果中选取具有代表性的建筑物进行详细介绍与分析。

1.1 时湘区间圭塘河桥

时湘区间隧道下穿天际圭塘河桥,右线隧道边线位于桥梁边线处,如图1所示。圭塘河桥横跨圭塘河连接万家丽路南北岸,桥面长约20 m,桥面总宽约52 m,共分两幅桥面。河桥的桥墩桩基深为10 m,有2根桥墩桩基侵入隧道结构约为5 m。桥台桩基深为8 m,有4根桥台根桩基侵入隧道结构约3 m。

图1 时湘区间隧道下穿天际圭塘河桥现场勘察

1.2 时湘区间天际岭隧道

隧道洞口出现环向裂缝、破损,隧道内部侧壁局部湿渍,存在渗水现象,如图2所示。区间隧道左右线下穿天际岭隧道,其顶部距离天际岭隧道结构净距约12 m。

图2 时湘区间隧道下穿天际岭隧道现场勘察图

1.3 时湘区间华银天际小区

华银天际小区综合B楼下部瓷砖破损,裂缝明显,小区西侧人行道路面破损,如图3所示。该小区综合B楼地上4层,地下0层,已建成9年左右。区间隧道右线侧穿小区综合B楼,该楼地基距离隧道顶部约3～4 m,其距离右线隧道边线水平距离为20.4～21.2 m。小区住宅楼距离右线隧道边线水平距离为15.7～17.6 m。

图3 时湘区间隧道下穿天际岭隧道现场勘察图

1.4 时湘区间雅苑加油站

雅苑加油站附近双塘路路面坑洼明显,加油站前路面裂缝较多,区间隧道右线侧穿雅苑加油站,如图4(a)所示。雅苑加油站楼层地面高度约7 m,地下0层,砖混结构,桩基基础,已建成14年。雅苑加油站地基距离隧道结构顶部约4.5～5.5 m,该加油站油罐底到隧道顶部的净距约7 m,油罐距离右线隧道边线的水平距离约为3 m,如图4(b)所示。

图4 时湘区间隧道下穿雅苑加油站现场勘察图

1.5 湘木区间喜乐地购物中心

喜乐地购物中心北侧墙上装饰面变形,北侧墙下部悬挑顶装饰面变形,西侧墙上部和下部装饰面变形脱落,西侧墙下方路面裂缝,如图5所示。喜乐地购物中心楼层为地上5层,地下1层。区间隧道右线侧穿喜乐地购物中心,建筑物距离右线隧道边线水平距离约为9.7～15.1 m,其中部大门位置距右线隧道边线水平距离约为2.3～3.8 m。

图5 时湘区间隧道下穿喜乐地购物中心现场勘察图

1.6 湘木区间万家丽路高架桥(美洲故事西侧)

万家丽路高架桥桥梁(美洲故事西侧)变形缝处存在细微裂缝,桥梁正常使用,如图6所示。该高架桥匝道桥桩基PE9-01～PE9-06距离左线隧道边线水平距离约为3.7～5.5 m,高架桥桥桩基Pm-467～Pm-473距离左线隧道边线水平距离约为11～12 m。该盾构区间内与地铁隧道净间距小于5 m的桥桩基共有3根,即桩基PE9-05、桩基PE9-06和桩基Pm-467,与盾构隧道净间距大于5 m且小于7 m的桥桩基有2根,即为桩基PE9-01～PE9-04和桩基Pm-468～Pm-473。

图6 时湘区间隧道下穿万家丽路高架桥现场勘察图

2 风险评估及处理措施

结合现场勘察结果及盾构施工的工程实际,针对时湘及湘木盾构区间建筑物的具体特性采取了不同的保护措施。

2.1 时湘区间圭塘河桥

根据时湘区间圭塘河桥现场勘察情况,河桥有2根桥墩桩基侵入隧道结构约为5 m,有4根桥台桩基侵入隧道结构约3 m。为了避免河桥桩基对盾构施工造成干扰,在盾构施工本区域时,先拆除了圭塘河桥的右侧桥面,破除了区间冲突的桥桩后,再进行盾构掘进。区间施工完成后,再对破除的半侧圭塘河桥进行了恢复修整。

因涉及半幅桥梁拆除与重建,在桥桩基拆除后,及时采用了低标号混凝土回填桩孔。考虑河床距隧道顶部距离约5～6 m,隧道覆土浅且桥梁拆除重建过程中对河床扰动较大,盾构通过时采取了洞内深孔注浆的措施,在拱顶120度范围内进行注浆2～2.5 m厚度。同时加强了盾构施工掘进参数控制以及施工阶段的监控量测及数分析。

2.2 时湘区间天际岭隧道

本区间盾构施工下穿天际岭隧道,盾构隧道顶部距离天际岭隧道结构较近。而且天际岭隧道通车使用多年,结构存在变形、裂缝、漏水等情况。为了减小盾构掘进对天际岭隧道产生影响,在盾构掘进下穿天际岭隧道时,对盾构隧道采取了深孔注浆措施,在拱顶120度范围内进行注浆2～2.5 m厚度。同时,通过不断优化盾构掘进参数,控制盾构掘进速率,严格按要求对隧道进行了监测及数据分析。

2.3 时湘区间华银天际小区

区间隧道右线侧穿华银天际小区,隧道右线距离小区内综合B楼较近,并且综合B楼下部瓷砖破损,裂缝明显,小区西侧人行道路面破损。为了有效避免盾构施工产生的应力扰动对小区建筑物造成影响,盾构施工期间,对盾构控制参数进行了优化,对盾构掘进速率进行了严格控制。按要求对小区房屋进行了监测及数据分析。

2.4 时湘区间雅苑加油站

根据时湘区间雅苑加油站的现场实地勘察情况,区间隧道水平及竖向均距雅苑加油站内油罐较近,而且隧道顶部存在富水性圆砾层,稳定性较差,对区间盾构雅苑加油站区段进行了鉴定,此处为重大风险源。在盾构通过此区段前,在区间隧道与油罐间采用φ800@600mm旋喷桩进行了隔离保护。在盾构施工通过此区段油罐时,对盾构隧道采取了深孔注浆措施,在拱顶120度范围内进行注浆2～2.5 m厚度。同时,优化了盾构施工参数,控制了盾构的掘进速率。并且加强了对加油站的监测及数据分析。

2.5 湘木喜乐地购物中心

区间盾构隧道边线距离喜乐地购物中心南端部分仅2.3 m,而且喜乐地购物中心中部大门北端位于盾构端头加固区域东侧,经鉴定盾构施工会对建筑物产生较大影响。在盾构端头加固施工期间,对喜乐地购物中心大门采取了注浆隔离保护。同时,在盾构施工期间,优化了盾构控制参数,控制了盾构掘进速率,并加强了对房屋的监测频次及数据分析。

2.6 湘木区间万家丽路高架桥(美洲故事西侧)

地铁隧道下穿美洲故事西侧万家丽路高架桥且距离高架桥桥桩较近,盾构施工前经过鉴定,盾构施工对万家丽高架桥桥桩基会产生一定影响。在盾构掘进中,对净间距小于5 m的桥桩基采取了旋喷桩注浆隔离和预埋袖阀管跟踪注浆的保护措施。对净间距大于5 m且小于7 m桥桩基采取了预埋袖阀管跟踪注浆措施。同时,盾构施工期间,对盾构控制参数进行了优化,对盾构掘进速率进行了严格控制,并加强了对桥桩基的监测频次及数据分析。

3 结语

长沙地铁5号线时湘及湘木区间建筑物分布密集,地面环境复杂,对本区间内建筑物的具体特性进行了详细勘察,并通过本区间内建筑物与盾构隧道边线的水平和竖直距离评估了地铁施工对建筑物的影响。针对不同建筑的具体特性采取了优化盾构掘进参数、控制盾构掘进速率、深孔注浆、旋喷桩隔离保护以及预埋袖阀管跟踪注浆等保护措施,有效减少了盾构施工对区间内沿线建筑物的影响,避免了建筑物发生变形、裂缝、倾斜等不良现象,取得了良好的施工效果,可为今后类似工程提供一定参考价值。