復(fù)雜條件下epb盾構(gòu)機穿越建構(gòu)筑物技術(shù)

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

2、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；EPB盾構(gòu)；穿越建筑物；技術(shù)措施 </p><p>　　中圖分類號：U455.43 文獻標(biāo)識碼： A </p><p>　　隨著城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，在建設(shè)施工中，面臨著越來越多的復(fù)雜的周邊環(huán)境與地質(zhì)條件，盾構(gòu)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(zhì)量安全，因此，對于不同

3、的情況采取相關(guān)的技術(shù)措施勢在必行。本文結(jié)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(guān)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(biāo)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(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)進行施工。先后施工上行線和下行線隧道，盾構(gòu)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(zhuǎn)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(fēng)化泥質(zhì)砂巖、⑥1全風(fēng)化千枚巖、⑥2強風(fēng)化千枚巖等。 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物與建構(gòu)筑物關(guān)系示意

5、圖 </p><p>　　本區(qū)間穿越建構(gòu)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(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)，設(shè)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(biāo)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(gòu)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(jié)構(gòu)，設(shè)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(biāo)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(zhì)條件 </b></p><p>&

8、lt;b>　　2.1 地質(zhì)條件 </b></p><p>　　本區(qū)間穿越樓房段，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，從砂礫層轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨嗝嬷酗L(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，詳見下圖。 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物段地質(zhì)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(gòu)筑物技術(shù)措施 </p><p>　　本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)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(gòu)機刀具配置是否滿足；（2）、盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物期間，在確

10、保區(qū)間隧道的安全質(zhì)量外，還要確保建構(gòu)筑物的安全。 </p><p>　　針對以上兩點，在施工中采取了盾構(gòu)穿越前盾構(gòu)開倉換刀措施；盾構(gòu)穿越中，加強地面及建筑物的監(jiān)測，隨時進行應(yīng)急注漿；盾構(gòu)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(gòu)帶壓開倉換刀 </p><p>　　盾構(gòu)機穿越GJ04期間，地質(zhì)條件為上軟下硬地層，采用原先刀

11、盤刀具配置，在盾構(gòu)穿越期間，在175環(huán)～215環(huán)掘進時，盾構(gòu)機出現(xiàn)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(xiàn)象，為確保盾構(gòu)機的正常掘進，以及后期穿越建構(gòu)筑物的安全，決定進行盾構(gòu)氣壓開倉檢查土倉和刀具磨損情況。 </p><p>　　由于采用盾構(gòu)帶壓開倉，為確保開倉安全，遂采用在盾構(gòu)開倉位置土體進行預(yù)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(xué)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(gòu)開倉條件。 </p><p>　　開倉位置地面加固位置示意圖 </p><p>　　盾構(gòu)帶壓開倉換刀完成情況及恢復(fù)掘進： </p><p>　?。?）、完成對土艙及刀盤的泥餅的清除； </p><p>　?。?）、完成刀具的更換； </p&g

13、t;<p>　?。?）、換刀作業(yè)結(jié)束后，待人員與設(shè)備撤出土倉和人閘后，往土倉內(nèi)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(dāng)土壓完全代替氣壓后，啟動刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進。 </p><p>　　3.2 盾構(gòu)穿越建筑物其他措施 </p><p>　　3.2.1 盾構(gòu)穿越建筑物前施工措施 </p><p>　　（1）、在施工前對沿線盾

14、構(gòu)施工影響范圍內(nèi)的建筑物進行全面調(diào)查，收集相關(guān)資料。 </p><p>　?。?）、穿越建構(gòu)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(jù)現(xiàn)場實際情況，布設(shè)監(jiān)測點并測取初始值。 </p><p>　　3.2.2 盾構(gòu)穿越建筑物中施工措施 </p><p>　?。?）、設(shè)置合理的盾構(gòu)掘進施工參數(shù)

15、。 </p><p>　?。?）、增加同步注漿量。 </p><p>　?。?）、加強監(jiān)測。 </p><p>　　（4）、制定現(xiàn)場管理制度，加強管理。 </p><p>　　3.2.3 盾構(gòu)穿越建筑物中應(yīng)急地面注漿措施 </p><p>　　在盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物期間，加強對掘進過后的該建筑物結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，當(dāng)?shù)孛娉两?/p>

16、超過30mm時或房屋傾斜超過2‰時，及時采取應(yīng)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(nèi)，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(cè)打斜孔進行注漿。注漿量及注漿壓力以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)進行調(diào)整，確保建筑物在原沉降基礎(chǔ)上盡量回復(fù)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(xiàn)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(chǔ)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(jù)地層加固區(qū)需充填的地層孔隙數(shù)量及現(xiàn)場試驗來確定；同時也應(yīng)加強各方面的監(jiān)測，以便指導(dǎo)注漿。 </p><p>　　3.2.4 盾構(gòu)穿越建筑物后施工措施 </p><p>　　（1）、進行二次注漿，采用

19、水泥漿—水玻璃雙液漿。 </p><p>　?。?）、持續(xù)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況，進行應(yīng)急地面注漿等措施。 </p><p>　　3.2.5 盾構(gòu)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(gòu)下穿建筑物期間，加強同步注漿，盾構(gòu)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(chǎn)生較大的影響。在盾構(gòu)穿越期間，確保

20、盾構(gòu)推進軸線與設(shè)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(shè)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(nèi)的建筑物布設(shè)建筑物沉降監(jiān)測點，采用沖擊鉆在建筑物上打設(shè)鉆孔，并安設(shè)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(shè)兩個標(biāo)志觀測點,要求兩個點位于同一垂直視準(zhǔn)面，靠建筑物下部的觀測點要求離地面50cm，

22、上部觀測點設(shè)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(gòu)穿越前期，2次/天；盾構(gòu)穿越期間，4次/天；穿越后，1次/2天；當(dāng)遇異常情況時根據(jù)實際變形情況加強監(jiān)測次數(shù)及頻率。 </p><p>　　4.3監(jiān)測項目控制基準(zhǔn) </p><p>　　在實際監(jiān)

23、測中，當(dāng)監(jiān)測值達到控制基準(zhǔn)的30%時作為預(yù)警值，當(dāng)監(jiān)測值達到控制基準(zhǔn)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(zhǔn)：建筑物沉降≤30mm；地表隆起≤10mm。 </p><p>　　4.4監(jiān)測數(shù)據(jù)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(nèi)的平均沉降量和沉降速度，用于反饋施工。 </p><p><b>　　5 應(yīng)急措施 </b></p><p>　　5.1應(yīng)急預(yù)案組織管理 </p><p>　　盾構(gòu)穿越建筑物要求高，存在著一定的施工風(fēng)險，對于有可能發(fā)生的一些突發(fā)性事件，從管理、技術(shù)與組織上采取以下對策，并制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。 </p>

25、<p><b>　　5.2應(yīng)急措施 </b></p><p>　　5.2.1 建構(gòu)筑物沉降、傾斜 </p><p>　　（1）、盾構(gòu)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(yīng)的應(yīng)急處理措施，詳見下表。 </p><p><b>　　應(yīng)急措施一覽表 </b></p><p>

26、;　　序號 項目 控制標(biāo)準(zhǔn) 采取的應(yīng)急措施 備注 </p><p>　　1 建筑物沉降 20mm 洞內(nèi)二次注漿 實際根據(jù)建筑物自身的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)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(nèi)二次注漿 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)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(dāng)沉降或傾斜進一步發(fā)展，趨近于預(yù)警值，且采取上表中相應(yīng)應(yīng)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(yù)警準(zhǔn)備。 </p><p

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

29、一時間組織應(yīng)急小組，召開應(yīng)急小組會議。 </p><p>　?。?）、各成員根據(jù)職責(zé)分工，做好相關(guān)應(yīng)急工作，工程技術(shù)部協(xié)助收集、匯總事故發(fā)生情況，根據(jù)事故嚴(yán)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(yīng)急小組根據(jù)事故和應(yīng)急情況提出搶險、搶修等工作方案，指導(dǎo)應(yīng)急救援工作。 </p><p>　?。?）、應(yīng)急人員的安全防護：現(xiàn)場應(yīng)

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

31、</p><p>　　本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物已經(jīng)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(zhǔn)值。未發(fā)生任何事故，確保了樓房的安全。本次盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物對在復(fù)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(shù)措施，對今后類似條件下盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物積累了寶貴的參考經(jīng)驗。 </p><p><b>　　參考文獻 </b>&

32、lt;/p><p>　　[1] 黃宏偉,張冬梅.盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降及現(xiàn)場監(jiān)控[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)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(gòu)隧道工程施工技術(shù)研究. 人民交通出版社, 2011.6 </p><p>　　[3] 郭銀波,黃憶龍.注漿技術(shù)在地鐵土建工程中的應(yīng)用[J].

33、鐵道建筑技術(shù),2002,20-22. </p><p>　　[4] 廖鴻雁. 復(fù)合地層盾構(gòu)技術(shù)----廣州地鐵盾構(gòu)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(shù). 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