盾构近距离侧穿建筑物施工技术研究

盾构近距离侧穿建筑物施工技术研究

胡海洋

中建八局轨道交通建设有限公司   江苏  南京  210000

摘要：地铁隧道的选线位于道路下方，受地下空间和设计线路的影响，在其建设过程中常会遇到下穿、侧穿既有建筑物的地下桩基。地铁隧道的施工方法主要有盾构法、明挖法、地下连续墙法等。由于盾构施工对周围地层扰动小，盾构法成为城市地铁隧道施工的主流技术。本文主要分析盾构近距离侧穿建筑物施工技术研究。

关键词：盾构隧道；近距离侧穿；施工技术

引言

即便盾构法施工具有诸多优点，但仍然会对隧道周围土体产生扰动，为临近建筑物的地下桩基施加一个附加应力，造成土体应力释放，严重影响建筑物的稳定性。对于建设年代久远的老旧建筑而言，结构整体性较差，近距离盾构施工对其影响较为敏感。

1、盾构近距离侧穿建筑物施工原理

盾构近距离侧穿建筑物是指在城市地下空间狭窄且建筑物密集的情况下，盾构机械作业面临建筑物侧面或基础近距离穿越的施工技术。进行精细的勘察和设计工作，确定盾构隧道的线路、深度、坡度等参数，并且准确了解建筑物的结构、地质条件以及周边环境，为后续施工提供依据。根据具体工程要求和建筑物特征，选择适合的盾构机械，并通过调整机械参数和控制系统，使其能够有效适应近距离侧穿建筑物的施工需求。在确定侧穿位置和建筑物之间的安全距离后，进行施工路径的规划，包括盾构机械的进场路径、安装位置、掘进轨迹等。在施工过程中，通过控制盾构机械的钻头姿态，确保钻头在施工轨迹上准确推进，避免与建筑物发生碰撞，同时保证施工的精确度和安全性。通过实时监测盾构机械的位置、姿态、推进速度等参数，及时发现并调整施工过程中的偏差，确保施工的准确性和顺利进行。在整个侧穿施工过程中，要加强安全管理，建立完善的应急预案，确保施工人员和周边建筑物的安全。

2、盾构隧道施工对邻近建筑物的影响

根据盾构隧道的施工过程和特点，地层土体变化可归纳为盾构阶段、通过阶段、脱离阶段和结束阶段，每个阶段的地层土体变化都不同。1）盾构阶段。隧道掘进时，因开挖面土体受水平支护应力的变化，引起土体发生沉降或隆起位移。2）通过阶段。盾尾离开盾构机开挖面时，由于盾构机外壳与土体间的摩擦作用，造成了土体应力应变状态改变，从而引起地层土体变化。3）脱离阶段。当完成盾构脱离后，初始衬砌脱离盾尾，开挖壁面和衬砌外周围形成圆形临空面，使土体向临空面产生位移，致使断面因收缩而引发地层土体沉降。4）结束阶段。盾构结束后进行灌浆，由于土体属于非弹性体，土体沉降会继续保持一段时间，灌浆只能抑制距离衬砌一定厚度上土体沉降。在土体与衬砌相互作用下，土体与衬砌都会发生蠕变，此为土体变形后续阶段。盾构掘进作业是一个动态过程，地层土体变化情况因盾构位置的不同而不同，尤其是靠近开挖面前方的位移。盾构隧道开挖过程中，地下隧道难免要穿过建筑物的地下桩基，土质条件、注浆压力、凝固时间都会影响桩基周围地层土体，使地层土体变形对桩基施加附加应力，盾构隧道引起上层建筑物的失稳。

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3.1精准勘察设计

精准的勘察设计在盾构近距离侧穿建筑物的施工中起着至关重要的作用，它是确保施工顺利进行、安全高效完成的基础。地质条件是影响盾构侧穿施工的重要因素之一。通过对地下岩层、土层、地下水位等进行深入勘察和分析，可以评估遇水、遇岩、遇软土等问题可能带来的挑战，为施工调整工艺和措施提供依据。精准了解建筑物结构对盾构侧穿建筑物有着至关重要的意义。详细了解建筑物的结构类型、基础设计、地下管线等情况，根据建筑物的特点确定最佳的侧穿位置和侧穿深度，以避免损坏建筑物结构或地下管线。施工环境的综合考虑也是必不可少的。需要综合考虑周边交通、居民生活、环境保护等因素，科学合理规划施工进场道路、材料堆放区、安全防护设施等，确保施工过程中的安全性和无干扰性。精准的勘察设计不仅需要对数据进行准确收集和分析，更需要综合考虑多方面因素，科学制定施工方案，确保施工的高效、安全和可控。只有通过精准勘察设计，盾构近距离侧穿建筑物的施工才能顺利进行，为城市地下空间的开发和建设提供可靠保障。

3.2机械选择与调整

机械设备的选择应根据具体工程要求和建筑物特征进行科学而周密的考量。不同类型的盾构机械在近距离侧穿建筑物时表现不同，因此需要选用适合的机型。机械设备的参数和控制系统的调整也至关重要。适时调整机械的推进速度、钻头旋转力、土压平衡等参数，以确保机械设备能够适应近距离侧穿工程的需要。在机械调整方面，精准而及时的调整是保证施工效率和质量的重要保障。在机械选择方面，需要综合考虑机械设备的稳定性、内部空间、调整灵活性等因素，以满足复杂地下条件和建筑物结构的要求。选择合适的盾构机械不仅能提高施工效率，还能降低安全风险，为后续施工奠定基础。此外，在机械调整方面，需要根据实际情况进行细致的调整和优化，确保机械设备在侧穿施工中的稳定性和效率。细致的试验和实践经验是实现机械设备最佳状态的有效途径。除此之外，机械设备的调整还要充分考虑施工过程中的实际情况和反馈信息。实时监测机械设备的运行状态，根据监测数据进行及时调整，保证施工的准确性和安全性。定期维护和检查机械设备，保持设备处于最佳工作状态，也是保障施工顺利进行的重要环节。机械选择与调整对于盾构近距离侧穿建筑物的施工具有至关重要的影响，合理的选择和精准的调整能够提高施工效率、确保安全施工，并最终保证工程质量。

3.3钻头姿态控制技术

在盾构近距离侧穿建筑物的施工中，钻头姿态控制技术是至关重要的一环。这项技术旨在确保盾构机械的钻头按照预先规划的轨迹前进，避免与建筑物或地下管线发生碰撞，同时保证施工的准确性、安全性和高效性。钻头姿态控制技术包括对盾构机械钻头的方向和倾斜角度进行精确控制。通过精密的仪器和控制系统，实现对钻头位置和姿态的实时监测和调整，使盾构机械能够按照规划的轨迹准确推进，避免偏差和错误。钻头姿态控制技术的关键在于准确的数据采集和分析。利用惯性导航系统、激光扫描技术等先进设备，实时获取钻头位置、姿态、推进速度等关键参数数据，精确识别掘进轨迹的任何变化，并及时调整盾构机械的工作状态。另外，钻头姿态控制技术还需要结合先进的自动化控制系统。通过对控制系统的优化设计和程序编制，实现对钻头姿态的精准控制和调整，同时提高施工效率和准确性。

结束语

在实践中，精准的勘察设计为盾构侧穿施工提供了坚实的基础，合适的机械选择与调整确保了施工设备的稳定性和适应性，钻头姿态控制技术则关乎着施工准确性和安全性。这些关键技术的综合应用，使得盾构近距离侧穿建筑物的施工能够更加顺利、高效地进行。随着科技的进步和经验的积累，盾构近距离侧穿建筑物施工技术将不断得到完善和发展。通过持续不懈的努力和创新，我们将能够克服诸多挑战，实现更加精密、安全、高效的施工目标，为城市地下空间利用和交通建设做出更大贡献。

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