浙江交工集团股份有限公司地下工程分公司
摘要：在城市地铁施工建造当中，时常会面临盾构穿越密集建筑物群的情况，使得施工难度大大增加。如果在盾构施工中不能妥善处理，可能会造成地表沉降等问题，影响周围环境，威胁周围建筑物的稳定性和安全性。基于此，本文结合实际的工程案例，对地铁盾构穿越密集建筑物群的施工技术进行了分析，以期能更好的控制施工质量，保障施工安全。
关键词：地铁；盾构穿越；密集建筑物群；施工技术
1 工程概况
本文选取某段地铁区间工程作为案例，其中左线和右线分别有平面曲线3段，半径在345m、1800m、300m，线间距为11-17m，纵断面纵坡在4%-27%，区间内隧道覆土范围在10.7-27.1m。此区段隧道需要穿越大量密集建筑群。工程地质条件中，掘进范围内主要具有淤泥夹砂、含泥粉细砂、淤泥中细砂交互层等；隧道深度增加后，主要为人工填土层、黏土层、淤泥层、淤泥夹砂层等。工程水文地质中，有一条河流为主要地表水，水流方向为由南向北，雨季、洪水期水量大，枯水期水量小[1]。地下水主要包括松散岩类孔隙承压水、基岩孔隙-裂隙承压水，其中基岩孔隙-裂隙承压水具有较深的埋藏深度，不会对工程产生过大影响，基岩含水层水量较低。松散岩类承压水方面，工程范围内主要以富水性较差的黏土、淤泥、淤泥夹砂为主要隔水层，不存在明显孔隙潜水情况。
2 盾构设备选型
盾构设备上，选择的盾构机选型是复合式土压平衡盾构机，海瑞克盾构机。此种盾构机在很多恶劣环境下均可适用，如长距离施工、危险建筑物下穿施工、盾构穿越密集建筑物群等。在本工程当中，对各种可能影响盾构机的因素加以考虑，同时结合类似工程施工的成功案例，选择的盾构机具有6480mm的刀盘直径。增加保护刀具、耐磨装置的数量，提高盾构机的总推力，达到41600kN。同时海瑞克刀盘达到38%的考扣率。使用混合刀配置方案作为刀盘刀具，将40把正面先行刀、10把导向刀、68把中心8连单刮刀、1套刃先行刀、1把超挖刀分别布置在刀盘正面[2]。
3 施工技术
3.1 盾构穿越密集建筑物群始发及出洞的施工技术
本工程盾构具有一致的左右半径，盾构穿越密集建筑物群，始发位置是300m圆曲线混合段，在盾构运行中，为确保将控制轴线误差不超过标准线，采取割线始发模式。基于当前测量结果，盾构机刀盘进入门洞，盾构穿越密集建筑物群，设计隧道和平面具有一致的中心线，尾部在中心线距离右侧227mm，始发中心平面线具有一致的位置[3]。调高始发架轴线高程，超过隧道中心10mm。盾构穿越密集建筑物群安装反力架时，反力下梁调到地下，将下半部分和上半部分、侧梁组装。结合测量结果对框架轴向、水平方向加以调整，确保反力架保持和隧道一致的中心线及轴线，盾构穿越密集建筑物群。
为确保盾构出洞安全，要冷凝处理盾构机始发端头，采取水平冷冻的方式避免塌陷、渗水等问题，确保有效冻土范围内盾构安全顺利推进。盾构穿越密集建筑物群，端头水平冷冻加固，端头形成2个杯状体，其中圆通厚度1.6m，长度12m，冻结壁厚度3.0m。设计冻结壁平均温度在-10℃以下，冻结时间40d抗折强度达到1.8MPa，同时达到1.5MPa抗剪强度和3.6MPa冻土单轴抗压强度。焊接固定反力架，使用钢筒支撑底板及后面。盾构穿越密集建筑物群，盾构区间有粉质粘性土和黏性土层，施工中可能发生刀盘结泥饼。基于此，将渣土和易性提高，在掘进时使用泡沫注入。在盾构穿越密集建筑物群过程中遇到卵石层，可使用膨润土改良浆液注入，使其流塑性提高。
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3.2 盾构穿越密集建筑物群掘进施工技术
结合盾构穿越密集建筑物群实际施工情况，合理确定掘进速度和掘进推力，确保土仓压力。盾构穿越密集建筑物群始发开始，盾构掘进速度在10mm/min，盾构推力在800t以内。盾构穿越密集建筑物群出加固体后，掘进速度在20-40mm/min，推力在1500t。控制地表及建筑物下沉，在盾尾、衬砌注浆，改善隧道衬砌状态，充分发挥地层效应。掘进中选取100m区段试验掘进，记录和分析数据，发现并解决问题，优化施工工艺，避免地面沉降。盾构穿越密集建筑物群施工中持续校对侧脸结果和三维坐标，缩小误差，将圆曲线段和曲线偏差控制在50mm以内。优化施工工艺，控制地表变形量不超过20mm。
盾构穿越密集建筑物群始发开始，掘进5环后加压，土仓压力波在0.2bar以内，中心土仓压力在0.7bar，盾构出加固体时变为1.6bar。盾构穿越密集建筑物群施工中结合盾构位置地下水位、地表情况、埋深、土层等情况调整[4]。盾构穿越密集建筑物群掘进当中，采取双液浆方法，辅助二次灌浆，有效控制地表沉降。盾构穿越密集建筑物群掘进中采取同步灌浆，利用单液和双液两种注浆方法。保持10h浆液初凝时间，通过双液注浆的方法，在空隙中分别注入两种浆液，改良渣土，避免盾构后水流进入土仓。盾构穿越密集建筑物群采取二次注浆的方式，避免发生隧道上浮或地面沉降的情况，减少地层中变形空间。
3.3 盾构穿越密集建筑物群接收施工技术
盾构穿越密集建筑物群前端盾壳从洞门推出后，将翻板卡环钢丝绳拉紧，并将帘布橡胶板拉紧，防止洞门漏出浆液或泥土。盾构穿越密集建筑物群管片拖出盾尾后，将钢丝绳再次拉紧，压板将橡胶帘布压紧，充分发挥帘布作用。使用黄油涂抹橡胶密封环侧面，使盾构穿越密集建筑物群顺利通过[5]。盾构穿越密集建筑物群定位接收架时保证隧道设计和接收基座轴线一致，并对盾构机进洞姿态加以控制。在盾构穿越密集建筑物群到达方向增加5%坡度安装接收基座，刀盘从洞口露出后，根据盾构机姿态定位修正。妥善固定盾构穿越密集建筑物群接收基座，确保盾构机安全到达接收基座。在接收架钢轨涂抹黄油，减少阻力摩擦力。
保持盾构机和洞门预埋钢环30mm以内的偏心量，防止影响防水装置功能。盾构穿越密集建筑物群刀盘到达围护桩位置时，采用双液浆封堵盾尾倒数第三环管片，将聚氨酯浆液通过盾尾预留注浆孔压注，对盾壳、土体、加固体间隙进行填充。到达环脱离盾尾后，采用双液浆二次封堵。在盾构穿越密集建筑物群的施工中，对地表沉降要增加监测次数，对监测结果及时反馈，随时调整施工。盾构穿越密集建筑物群到达前，对端头加固土体质量做好检查，保证达到理想的稳定性和抗渗性。
4 小结
在当前城市交通发展中，地铁建设正在广泛开展。而城市中多存在密集的建筑物群，因此地铁盾构施工中，也面临着很多穿越密集建筑物群的情况。在这种情况下施工难度大大增加，因此为了确保施工质量和施工安全，对盾构穿越密集建筑物群的施工技术准确把握，提高施工效率和施工效果，使施工质量及施工安全得到充分的保障。
参考文献：
[1]郑煌明. 地铁盾构穿越建筑物沉降控制措施[J]. 工程技术：文摘版，2016（15）：00308-00308.
[2]李彦辉. 盾构极限坡度极限半径连续穿越建筑物施工技术[J]. 太原城市职业技术学院学报，2016（1）：153-154.
[3]张立亚，张宏梅，邓喀中，等. 地铁盾构隧道切桩穿越建筑群的沉降影响分析[J]. 测绘通报，2016（8）：81-85.
[4]赵伟，韦永斌，后超，等. 自动化监测技术在地铁盾构穿越建筑群中的应用[J]. 测绘工程，2017，26（7）：41-46.
[5]赵茗年，陈晓东. 地铁盾构穿越对临近建筑物的影响分析[J]. 兰州工业学院学报，2016，23（2）：34-37.
论文作者:黄斌
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/25
标签：盾构论文; 建筑物论文; 密集论文; 隧道论文; 地铁论文; 施工技术论文; 浆液论文; 《建筑模拟》2018年第33期论文;