地铁盾构穿越密集建筑物群施工技术研究

地铁盾构穿越密集建筑物群施工技术研究

高晓兵

中铁十四局集团大盾构工程有限公司江苏南京211899

摘要：随着社会经济的发展，地下空间将会被进一步开发，城市地下快速交通系统也将会进一步发展。在地铁施工中一定要维护周围的建筑的稳定性，特别是密集建筑物群，保障地铁施工的安全性与合理性，推动我国交通事业的可持续发展。

关键词：地铁盾构；穿越；密集建筑物群；施工技术

1城市地铁盾构法施工及地面沉降机理

1.1盾构法施工的特点

盾构法的施工具有安全性高、工作效率较高、工作效率较高、经济性更佳等特点，是多种施工技术中性价比较高的一种城市隧道施工技术，值得在城市地铁施工作业中进行广泛推广和应用。但是若盾构法施工穿越地区地面沉降（隆起）过大将使附近建筑物产生变形、沉降和变位，从而使构筑物机理遭到破坏，影响构筑物使用安全。

1.2地面沉降机理

盾构法施工地面沉降主要由主固结沉降、次固结沉降和瞬时沉降组成，地面沉降（隆起）发展过程分初期沉降、开挖面沉降、尾部沉降、尾部空隙沉降和长期延续沉降五部分，依据机理、沉降过程及相关可控因素在盾构施工过程中采用相关技术减少地面沉降满足构筑物使用安全要求。

2工程概况

武汉市轨道交通8号线一期工程土建施工部分BT项目3标位于武汉市武昌区，包含徐家棚站与黄浦路站～徐家棚站越江盾构区间。盾构机自徐家棚始发，下穿徐家棚大街棚户区。

3地铁盾构穿越密集建筑物群施工技术

3.1盾构始发施工技术

（1）始发端头加固。为了提升盾构出洞的安全性，徐家棚站采取地面搅拌桩+外围设置C15素地下连续墙+旋喷桩闭合+降水方式对盾构机的始发端头进行加固处理。加固宽度为盾构隧道两侧各5m，深度至拱底5m，加固深度自地表至隧道拱顶以上5m为弱加固区，拱顶以上5m至仰拱以下5m为强加固区。弱加固区的强度不低于原状土的强度，强加固区土体加固强度指标：无侧限抗压强度qu≥1MPa，渗透系数≤1×10-7cm/s，同时确保加固土体的均匀性，密封性和自立性。端头井实施完毕后，在端头加固区内进行降水，盾构始发前施作水平探孔，检验端头土体加固效果，满足要求方可进行盾构始发。

（2）基座、反力架的安装。根据重难点分析，盾构的左右半径一致，在700m的圆曲线段上始发，为保障盾构在运行中轴线误差控制在标准线内，通过综合考虑和检验，最终选择割线始发的形式。在现有测量结果的基础上，当盾构机的刀盘进入门洞时，盾构隧道轴线与设计轴线将产生一定偏差；直线推进15m后，盾构机开始进行纠偏，考虑到盾构碰头问题，将始发架的轴线高程调高，使其与隧道中心相比高出10mm。

3.2盾构掘进施工技术

（1）正常段掘进。在掘进的过程中，始发段的200m试掘进阶段，对数据进行记录，并且注重施工监测，使施工工艺得到优化，防止地面沉降问题产生。在推进过程中，施工测量结果与三维坐标之间进行不断的校对，使误差不断缩小，使曲线和圆曲线段的偏差不超过50mm。工程师对盾构参数进行设置，衬砌外注浆的过程中，实施推进出土，使施工工艺得到优化，对施工后地表进行最大限度的控制，使变形量处于20mm左右。

（2）掘进参数的确定。在具体施工过程中，根据盾构所在位置的土层状况、埋深、地表监测结果、地下水位进行调整。掘进速度及推力的选定，能够保持土仓压力，根据施工的实际情况确定并调整掘进速度及推力。始发开始盾构掘进速度控制大约5～15mm/min，盾构推力20000～23000kn；出加固体后，前85m掘进速度控制15～30mm之间，推力为23000～40000kn，后100m掘进速度控制20～45mm之间，推力为30000～50000kn。

（3）壁后注浆。①同步注浆。在同步注浆方面，在掘进的过程中，通过同步灌浆的方式，保障注浆的数量和压力相同步。单液注浆保持细砂、水、膨润土、粉煤灰等搅拌而成；浆液的比重范围为1.95左右之间。浆液初凝的时间大约为12小时，同步注浆压力设定为0.3～0.4MPa，并根据水文地质条件和监控量测结果作适当调整，同步注浆量为建筑间隙的120%～200%。同步注浆的速度与盾构机推进速度相匹配，掘进与注浆同时结束。采用注浆压力标准，注浆量作为参考校核注浆量。注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。必要时采用无损探测法进行效果检查。②二次注浆。二次注浆能够对对同步注浆的效果进行补充，使注浆工序变得更加完善，因为在同步注浆结束以后，浆液会在凝固的过程中，产生将近1.4%的体积收缩，导致少量的浆液流失，在管片的背面产生空腔。而空腔会对地层发生作用，进而出现坍塌或者变形等问题。在围岩松动的作用下，将会产生地面沉降、隧道上浮等现象，这时使用二次注浆的方式，能够有效防止上述现象的产生，使地层中变形的空间减少，有效抑制地面沉降、隧道上浮等问题的产生。

3.3盾构接收施工技术

（1）接收段参数控制。进入接收段应减少切口水压波动，在进入降水影响范围后，根据实测地下水位进行调整，控制偏差幅度在±0.1bar之间，到达加固地层后，一般实际的泥水压力要小于设计值，要根据监测信息，作及时调整。泥水压力在进入到达段降水影响范围后。严格控制主要掘进参数（总推力、推进速度、排泥量），减少泥水压力波动，采用低速均匀掘进，避免对土体产生大的扰动，加强泥浆管理和出土量监控（出渣量控制在97%~100%），防止超挖和欠挖。盾构机保持平稳推进，根据贯通测量结果，纠偏应缓慢进行，减少对正面土体的扰动，在到达段掘进时严格控制盾构姿态，确保盾构掘进与设计轴线水平及竖向偏差控制在－20mm～＋20mm之间，并使盾构掘进姿态与设计轴线吻合。

（2）洞门防水装置安装。当盾构前端盾壳被推出洞门时，拉紧翻板卡环上的钢丝绳其尽量压紧帘布橡胶板，以避免洞门泥土及浆液漏出；在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳，压板压紧橡胶帘布，使帘布的作用得到充分发挥。为了便于盾构机的顺利通过，可在橡胶密封环的相应侧面涂黄油，到达时盾构机相对洞门预埋钢环的偏心量应保持在30mm以内，以免对防水装置的运行产生阻碍。

（3）注双液浆封堵。当盾构机推进后10环时，应对管环进行管片壁后二次注浆加固。同时通过盾尾预留注浆孔压注聚氨酯浆液封堵加固体、土体及盾壳间隙；到达环脱离盾尾后，采用钢板密封管片背部间隙，用双液浆进行第二次封堵。值得注意的是，在注浆过程中密切注意洞门情况，一旦发生漏浆，应立即停止注浆。浆液配比：水泥浆水灰比：0.8～0.9；水玻璃与水按1：1.5进行稀释。注入时浆液与水玻璃体积比为：水泥浆：水玻璃=4：1。

结束语

综上所述，盾构法因为具有一系列优势，目前在城市地铁工程中得到了较为广泛的运用。在具体实践中，需要结合城市地铁工程实际情况，科学设计施工方案，严格依据相应的标准和要求开展施工，控制每一道工序的施工质量，保证城市地铁的整体质量。

参考文献：

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