贾少东
南宁轨道交通集团有限责任公司 530000
摘要：在各大城市的地铁线路建设过程中，因老城区人口密度大，交通繁忙，地铁线路的建设尤为迫切，但老城区往往建构筑物密集，区间隧道需下穿各式各样的建构筑物，根据工程地质条件及建构筑物的保护等级不同，需编制专项施工方案，适时调整穿越前、穿越过程中、穿越后盾构掘进参数。
关键词：盾构 下穿 建构筑物 掘进参数
1工程概况
1.1设计概况
南宁轨道交通1号线火朝区间起点为火车站站，终点为朝阳广场站，左线长度为650.539m，右线长度为747.299m。左右线由两段直线和三段曲线构成，最小曲线半径为R450m，线间距为0m～39m。区间隧道在朝阳桥至朝阳广场站北端区段为重叠段（朝阳广场站北端头线路表现为：右线在上，左线在下，上下隧道中心竖向线间距为8.0m），长度约300m，在朝阳溪附近1号线右线上跨2号线左右线，上骑至1号线左线，形成斜交隧道。重叠段竖向净间距2m，线路最大坡度为23‰。右线隧道埋深约14.5～16.5m，左线隧道埋深14.5～24.5m，朝阳溪底隧顶覆土厚度约4.0m。本区间线路左线为单向坡，右线为人字坡。
1.2工程地质
根据勘察报告及设计图纸，土压盾构穿越区域以粉质粘土②5-2、粉土③1、粉细砂④1-1、圆砾层⑤1-1、粉砂质泥岩⑦1-1、泥质粉砂岩⑦2-3地层为主，地质特征见表1.2：
粉砂、泥质粉砂岩⑦2-3灰色、灰白色，成岩程度较深，呈半岩半土状，粉砂质结构，含泥质，岩芯短柱状、碎块状，局部泥质胶结差，岩芯呈散砂状。标贯实测击数50～125击，平均77.3击，修正击数54.1击，为极软岩，岩体基本质量等级V级。本层在场在内仅部分地段有揭示。
1.3水文概况
本区间有两层地下水：第一层地下水主要赋存于杂填土①1、素填土①2中，属上层滞水，该层地下水水量贫乏，主要由大气降雨及生活废水补给，水位埋深与填土层的厚度有关，无统一水位。第二层地下水主要赋存于圆砾、卵石和砂土层中，为松散岩类的孔隙承压水，水量丰富，在丰水期主要由邕江水向地下水补给。勘察期间测得初见水位多出现在②1-2淤泥质土底部或②2-2粉质粘土地层，水位埋深8.50～10.70m，标高68.14～65.67m。稳定水位埋深7.90～8.50m，标高8.74～67.74m，承压水头0.60～2.50m。由于邕江防洪堤的建设，该层地下水与邕江水力的联系趋弱。
1.4兴宁区朝阳街办事处宿舍（朝阳路78号）概况
1.4.1建筑物现状
该建筑物结构为砖混结构，条形基础，地上6层，建于1970年。目前该建筑结构风化较严重，已多处出现裂纹和裂缝。
1.4.2建筑物与隧道关系及地质概况
1号线火朝区间左线下穿该建筑物，隧顶距地面16.57m，区间隧道洞身穿越范围主要为圆砾⑤1-1，隧道顶部覆土主要为圆砾⑤1-1、粉土③1，为稍密～中密地层，稳定性差，局部层内夹砂性土层或粘性土层，该种地质被盾构机扰动后易坍塌。南宁市政府将该建筑列位一级风险源。
1.4.3建（构）筑物基础加固
为确保盾构掘进施工期间安全，采用袖阀管垂直及斜向钻孔注浆，注浆孔间距1.0m*1.0m梅花型布置，注浆加固土体主要为1号线左线隧道顶以上6.5m，隧道边线以外各3m。斜向注浆孔与地面成75°，垂直注浆钻孔孔位距离建筑物基础边沿1.6m。
在加固过程中严格按照设计要求控制钻孔角度和深度，保证袖阀管注浆加固土体范围。由于该加固区域在③1粉土层和⑤1-1圆砾层中，所以需要严格控制浆液配比、注浆压力和注浆量，在保证土体加固效果的同时保证建筑物不会因为注浆压力过大导致的不均匀沉降，造成建筑物开裂，或注浆压力过小达不到土体加固效果。
土体加固施工完成后，增设1排袖阀管注浆孔，作为盾构掘进过程中跟踪注浆使用。
2穿越建筑物控制
2.1穿越建筑物前控制
（1）技术方案
为能够保证有效控制穿越78号楼安全风险，针对该建筑结构为砖混结构，条形基础，风化较严重，已多处出现裂纹和裂缝和对沉降敏感的特性，编制了建筑物保护方案、盾构掘进安全专项施工方案、专项监测方案和专项应急预案。
（2）盾构机刀具
本工程区间隧道盾构掘进以⑤1-1圆砾层、⑦1-2泥质粉砂岩、⑦2-3粉砂质泥岩为主。据以往不同地区圆砾层、卵石层、泥岩、粉砂岩地层盾构掘进经验，圆砾层掘进对切削扭矩较小，但对刀具磨损较大，泥岩、粉砂岩地层容易造成刀盘结泥饼，糊住刀盘或刀具刀箱造成刀具偏磨。鉴于以上情况，本工程刀具配置拟选择复合型组合刀具，即在刀盘周边配置少量滚刀（不大于10把）确保盾构掘进连续墙及圆砾层施工期间的开挖直径，刀盘正面配置重型撕裂刀，面板配置适当的先行刀，通过刀具的优化，能够适应本工程地质特点，且达到保护刀具和减少刀具更换的目的。
（3）安全技术交底
对全体施工人员进行盾构下穿建筑物的施工技术交底和安全交底培训。由于盾构机出端头加固体后，穿华东路后就进入穿建筑物施工阶段，缺乏在圆砾层⑤1-1地层中掘进的经验和参数，所以根据以往相类似的地层掘进经验，暂时拟定掘进参数见表2.1：
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（5）加强对地表和建筑物监测频率，穿越“建筑物”掘进施工期间，每4小时监测一次（如出现异常情况时2小时一次）；
（6）在各项准备工作准备完毕后，组织召开施工前条件验收会，组织参建各方对准备工作全面性和可行性进行检查，尤其是对监测和应急物资方面进行检查。
2.2穿越过程中参数控制
（1）刀盘转速、土仓压力控制
该段洞顶地质自上而下分别①2素填土、②2-2粉质粘土、③1粉土、④1-1 粉细砂层。其中盾构洞身主要以⑤1-1圆砾层为主，本段掘进土仓压力维持在0.9～1.5bar，刀盘转速设定为1.5～1.8rpm/min。
（2）推力、速度控制
下穿建筑物段推力设为1200t～1800t，速度控制在20～35mm/min之间，掘进速度及推力的选定以保持土仓压力为目的，根据施工的实际情况确定掘进速度及推力。在不同地层中掘进应选择适合该地层的合理速度和推力。掘进速度的调整应结合出渣情况、刀盘扭矩、及盾构姿态等相关参数进行。
（3）出碴量控制
根据1～20环掘进情况结合地表沉降，盾构下穿建筑物掘进时出渣量控制在48～50m3为宜。但在该段掘进过程中选用膨润土进行渣土改良，最大出渣达到了65m3。
出碴量控制按照碴土车装土高度与45t门吊称量系统控制，每10cm为控制线，每环掘进出碴量由门吊称量系统称量并记录，确保实际出碴量与理论出碴量匹配。
（4）渣土改良
经过1～20环掘进情况在施工过程中出现刀盘扭矩大、掘进速度较慢，渣土较稀且不连续、刀盘被卡等现象后，组织了盾构掘进讨论会，决定调整渣土改良方式，采用以泡沫剂改良为主，膨润土改良为辅的方法，改进之后刀盘扭矩、掘进速度得到了很好的改善，每环泡沫剂注入量应为50L～70L之间。
（5）同步注浆
本阶段盾构机掘进实施同步注浆，同步注浆量采用注浆压力与注浆量双向控制，确保空隙填充密实，同时应及时了解地面沉降监测情况，若沉降较大则应加大注浆量或者进行二次补注浆。同步注浆采用水泥砂浆，砂浆强度不小于1Mpa。始发阶段同步浆液基准配合比见表2.2。
掘进下穿建筑物段同步注浆量按照每环6.5m3控制。
2.3穿越建筑物后控制
盾构机完全穿越建筑物后，对穿越建筑物范围内管片及时进行二次补注浆，注浆过程中严格控制注浆压力和注浆量，保证建筑安全。根据监测资料反馈信息，针对沉降量相对过大的环号，增加注浆量。注浆完成后，相关监测项目继续监测到速率稳定后，再停止监测。
3小结
根据本次盾构下穿建筑物经验，首先要在思想上重视，充分分析有可能发生的异常情况，制定有针对性的应急预案，确保万无一失。严格执行领导值班制度，更能够调动起员工的积极性，并且在有紧急异常情况下可以及时采取措施处理。
本次盾构穿越建筑物施工，由于前期对地质情况缺乏准确的评介，在渣土改良方式有些不足，从调整渣土改良方法后掘进情况基本正常，确定在圆砾层中掘进可采用以泡沫剂改良为主，膨润土改良为辅的改良方式进行，可以避免刀盘扭矩过大、刀盘被卡等现象，半敞开式掘进，减少土仓土量，有利降低扭矩、提高速度。该段的掘进经验为后续穿朝阳桥提供了宝贵的经验数据。
论文作者:贾少东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：盾构论文; 建筑物论文; 注浆论文; 隧道论文; 朝阳论文; 渣土论文; 刀具论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;