地鐵盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿建筑物施工技術(shù)

李　輝，王保貴（鄭州市軌道交通有限公司，河南省鄭州市450000）

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地鐵盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿建筑物施工技術(shù)

李輝，王保貴（鄭州市軌道交通有限公司，河南省鄭州市450000）

隨著城市化進(jìn)程的不斷加深，城市交通擁堵狀況嚴(yán)峻。修建地鐵成為許多大城市為緩解交通壓力而選擇的方向。為了保證地鐵施工沿線建筑物的安全，避免造成重大的人員財(cái)產(chǎn)損失，因而選擇盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿建筑物的施工方式成為首選的施工方式。本文就此技術(shù)進(jìn)行探討，為國內(nèi)開展的地鐵工程項(xiàng)目提供建議和參考。

地鐵施工；盾構(gòu)技術(shù)；穿越；保護(hù)措施

隨著城市的發(fā)展，交通設(shè)施的建設(shè)成為城市緩解交通壓力的重要措施。地鐵因其不影響地面交通，輸送量大的優(yōu)勢(shì)而成為很多大城市解決交通問題的主要選擇。城市建筑物集中，人口密集。在地下施工一有問題很容易造成建筑物的損害，對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)也造成了嚴(yán)重的威脅隱患。因而盾構(gòu)側(cè)穿建筑物施工技術(shù)成為在地鐵施工中重要的一方面。為了保證建筑物的安全，對(duì)于側(cè)穿建筑物的技術(shù)控制就要更加嚴(yán)格，以避免不必要的損失。

1　盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿建筑物施工的保護(hù)措施

在盾構(gòu)施工中，為了防止對(duì)施工附近建筑物的影響，也為了保證施工進(jìn)程中本身的安全就要采取相應(yīng)的施工保護(hù)措施，來保證施工過程中的安全性和穩(wěn)定性。

1.1嚴(yán)控盾構(gòu)正面平衡壓力

在穿越建筑物的施工中，要對(duì)盾構(gòu)切口平衡土的壓力進(jìn)行嚴(yán)格控制?？梢栽试S盾構(gòu)前方地面有微小的隆起部分，以防止千瓦現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，要嚴(yán)格控制與切口平衡壓力相關(guān)的施工參數(shù)，防止出現(xiàn)過量的超挖和欠挖現(xiàn)象，避免平衡壓力出現(xiàn)波動(dòng)，保證施工的進(jìn)度和安全。

1.2嚴(yán)控盾構(gòu)推進(jìn)速度

在盾構(gòu)的推進(jìn)過程中，要盡量做到均衡施工，以減少擾動(dòng)周圍的土層，避免在途中因?yàn)橥临|(zhì)問題而出現(xiàn)延誤施工進(jìn)度的情況。如推進(jìn)速度過快，則刀盤開口斷面就會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生明顯的擠壓作用，導(dǎo)致地層應(yīng)力來不及釋放，從而產(chǎn)生施工問題。正常推進(jìn)時(shí)，其速度應(yīng)該控制在10～20mm/min。

1.3嚴(yán)控盾構(gòu)糾偏量

在能夠確保盾構(gòu)正面沉降控制良好的情況下，在盾構(gòu)勻速均衡施工的過程中，盾構(gòu)的姿態(tài)不應(yīng)該發(fā)生過大過頻的變化。每隔5環(huán)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)管片的超前量進(jìn)行檢查，隧道軸線和折角的變化不能超過0.4%。推進(jìn)時(shí)糾偏應(yīng)該做到不急不猛，仔細(xì)觀察管片與盾殼的間隙，相對(duì)區(qū)域油壓的變化量應(yīng)隨著土箱數(shù)和千斤頂?shù)男谐讨饾u發(fā)生變化。為了減少盾構(gòu)施工對(duì)于地面的影響，可以采用穩(wěn)坡法、緩坡法進(jìn)行推進(jìn)。根據(jù)之前盾構(gòu)進(jìn)入曲線段的設(shè)計(jì)里程，可以采取將盾構(gòu)提前5～10環(huán)進(jìn)入曲線段施工的方式，來提前開展糾偏工作，以達(dá)到減少每環(huán)的糾偏量，減小建筑孔隙的作用。在提前糾偏的過程中，盾構(gòu)機(jī)必須保持良好的盾構(gòu)姿態(tài)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)軸線的偏差。

1.4嚴(yán)控同步注漿量與漿液質(zhì)量

在實(shí)施注漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)該達(dá)到以下要求：保證每環(huán)的注漿總量；在盾構(gòu)推進(jìn)的時(shí)候保證漿液均勻合理的壓注；漿液配比必須達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通過同步注漿，來對(duì)建筑孔隙進(jìn)行及時(shí)的填充，減少因施工造成的土體變形。具體的壓漿量和壓漿點(diǎn)根據(jù)壓漿時(shí)的壓力值和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的地層變形數(shù)據(jù)來確定。在曲線段外弧側(cè)可以對(duì)壓注量進(jìn)行適量增加，從而確保地面沉降的穩(wěn)定性。壓漿是一道重要的工序，要對(duì)相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)記錄，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的地形變形信息做出調(diào)整，只有保證工序施工質(zhì)量和效果，才能夠開始下一環(huán)的推進(jìn)施工。

1.5做好二次補(bǔ)漿工作

在盾構(gòu)穿越過去以后，隧道上方的地面和建筑會(huì)有不同程度的后期沉降現(xiàn)象，為保證安全，必須準(zhǔn)備足夠的二次補(bǔ)漿材料和設(shè)備，根據(jù)后期的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果，可以采用微擾動(dòng)注漿技術(shù)進(jìn)行二次補(bǔ)漿工作。通過二次補(bǔ)漿?？梢杂行?duì)后期沉降進(jìn)行控制，從而保證地面建筑物的安全。為保證二次補(bǔ)漿的效果，應(yīng)該在盾構(gòu)工程結(jié)束后進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)實(shí)際情況制定周密計(jì)劃，認(rèn)真施工，以避免不必要的事故發(fā)生。

2　意外情況的處理對(duì)策

盾構(gòu)施工要面對(duì)復(fù)雜的地面環(huán)境，因而意外情況有時(shí)無法避免。而意外情況如不及時(shí)控制，會(huì)對(duì)地面環(huán)境產(chǎn)生重大影響，因而對(duì)于有可能發(fā)生的意外情況，應(yīng)該早作準(zhǔn)備，提前做好施工預(yù)案。在實(shí)施穿越施工前，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)施工人員做好交底工作，同時(shí)進(jìn)行動(dòng)員，加強(qiáng)值班管理監(jiān)督工作，做到精心施工。

施工過程中，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)該做到對(duì)地面建筑物進(jìn)行24h現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，技術(shù)人員根據(jù)沉降的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)及時(shí)通知盾構(gòu)駕駛室。如在盾構(gòu)穿越建筑物時(shí)，地面變形值達(dá)到或超過警戒值，可以通過壁后注漿手段，或者預(yù)埋注漿管的方式進(jìn)行保護(hù)建筑物的施工。

3　盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1推進(jìn)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

首先要對(duì)盾尾的密封進(jìn)行專項(xiàng)檢查，必須確保盾構(gòu)的密封指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，能夠抵抗底部最高水土壓力和注漿壓力。采用的盾構(gòu)機(jī)，應(yīng)該有加泥漿或者泡沫的功能，螺旋出土器應(yīng)該設(shè)計(jì)有防噴裝置。與搶險(xiǎn)有關(guān)的材料，如膨潤土泥漿，或者泡沫劑、海綿板、聚氨酯、雙快水泥等物資應(yīng)預(yù)備充足，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)搶險(xiǎn)處，以最快速度開展搶險(xiǎn)工作。要加大盾構(gòu)斷面內(nèi)砂性土對(duì)應(yīng)部分千斤頂?shù)膲毫Γ脕砥胶獬袎核膲毫?，同時(shí)通過在泥艙中注入潤滑泥漿和采用攪拌棒使黏土塊砂土混合的方式，來防止流沙現(xiàn)象。如有需要，可以適當(dāng)使用仿形刀對(duì)硬黏土進(jìn)行超挖，出土量相應(yīng)減少，從而減少土體損失，避免因出現(xiàn)刀盤頂進(jìn)系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和姿態(tài)上的失控發(fā)生盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)、刀盤卡死或盾構(gòu)突沉等嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。同步注漿的質(zhì)量也要嚴(yán)格保證。應(yīng)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)和盾構(gòu)后方15環(huán)管片隧道變形進(jìn)行密切觀察監(jiān)測(cè)，及時(shí)進(jìn)行反饋，調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)、推進(jìn)速度或及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿工作，以預(yù)防盾構(gòu)及后方隧道突沉事故的發(fā)生。如盾尾出現(xiàn)泥沙涌漏跡象，則應(yīng)立即停止推進(jìn)，并開展封堵工作。

3.2泡沫盾施工法的合理運(yùn)用

泡沫盾構(gòu)施工法，即采用特殊發(fā)泡材料和壓縮空氣制成的極微小的齒狀氣泡代替?zhèn)鹘y(tǒng)加泥式土壓平衡盾構(gòu)法采用的黏土、膨潤土等材料進(jìn)行添加。使用泡沫盾施工法，利用泡沫在黏性土地基中起到的界面活性劑作用，有效防止開挖土在刀盤和土壓室內(nèi)壁上的附著，防止出現(xiàn)泥餅現(xiàn)象，保證掘進(jìn)工作順利進(jìn)行。在砂性土中，利用其支撐作用，明顯提高了開挖土的流動(dòng)性，防止土壓室內(nèi)泥土的擁堵，減小刀盤和螺旋輸送機(jī)的扭矩，減小對(duì)刀具的磨損，有利于盾構(gòu)機(jī)開展掘進(jìn)工作。通過這些微細(xì)泡沫將土顆粒中原有的孔隙水分進(jìn)行了置換，使土的止水性大為提高，在挖掘砂礫土地基時(shí)，面對(duì)地下水位較高的狀況，更容易施工，還能有效避免螺旋輸送機(jī)出現(xiàn)泥水噴涌的現(xiàn)象。泡沫的可壓縮性使得開挖面的土壓力減小波動(dòng)，為順利掘進(jìn)提供了有效保障。

泡沫盾構(gòu)施工法采用的是由專用材料和水制成的混合液體與空氣經(jīng)泡沫發(fā)生器制成的泡沫，其專業(yè)原料主要由特殊發(fā)泡劑和泡沫添加劑組成。特殊發(fā)泡劑通過各種表面活性劑經(jīng)過一系列特別調(diào)配制成。而泡沫添加劑主要原料則是礦漿的高分子水溶液。特殊發(fā)泡劑制成的特殊發(fā)泡材料主要用于黏性土和含水較少的砂土。泡沫添加劑為主制成的材料則更適宜含水的砂礫土和地下水較高的砂質(zhì)土。

泡沫注入量視沙土情況和泡沫的特性而定。泡沫的混合率是泡沫注入的比率，其注入率一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮而定。通常情況下最低值是20%，如需要防止附著，則該比率應(yīng)達(dá)到30%。

3.3采用聚氨酯壁后注漿防止?jié)B漏

在開展注漿施工之前，要對(duì)隧道內(nèi)管片滲漏情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析，為工程結(jié)束后的注漿效果分析做準(zhǔn)備。要根據(jù)施工要求來選擇合適的注漿工藝和原材料，要遵循多點(diǎn)、少量、均勻的原則進(jìn)行注漿，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)隧道內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋對(duì)注漿量和時(shí)間間隔做出及時(shí)調(diào)整，從而保證沉降的穩(wěn)定性。要注意及時(shí)填寫各項(xiàng)記錄，為驗(yàn)收提供依據(jù)。聚氨酯材料有濃烈的刺激性氣味，在開展注漿過程中，隧道內(nèi)要注意空氣流通，避免出現(xiàn)施工人員身體不適等意外情況。

注漿一般選擇電動(dòng)泵進(jìn)行施工，在注漿管端部噴口分布4個(gè)，按90°布置空間，開口孔徑設(shè)置為3～5mm。通過利用管片的原有壁后注漿孔，打開堵頭螺絲，安裝外接頭、球閥和防噴裝置，并從防噴裝置中振入注漿芯管，深度為超過管片外壁5～10cm，應(yīng)打穿壁后注漿層。連接泵體，注入配置好的漿液，漿液在管片外壁發(fā)泡并形成防水保護(hù)膜。

注漿過程中，應(yīng)將注漿孔位、順序、時(shí)間等標(biāo)明，并滿足多點(diǎn)、少量、均勻的原則，來保證漿液均勻分布。同時(shí)對(duì)隧道軸線、管片變形等進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，則應(yīng)立即停止注漿，防止發(fā)生次生災(zāi)害，對(duì)隧道安全造成影響。

4　總結(jié)

隨著建設(shè)地鐵城市的不斷增加和地鐵施工規(guī)模的不斷增大，其所面對(duì)的城市地形也愈加復(fù)雜。一旦施工不慎發(fā)生沉降事故，不僅造成施工質(zhì)量問題，其造成的社會(huì)不良影響和人員經(jīng)濟(jì)損失也更加嚴(yán)重。面對(duì)著復(fù)雜的施工形勢(shì)，在采用盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿施工技術(shù)上，施工方應(yīng)該做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備，在實(shí)施工程時(shí)，要嚴(yán)格按技術(shù)要求，合理安排，精心施工，遇有突發(fā)情況及時(shí)采取控制措施，從而確保地鐵施工的順利進(jìn)行。

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2016-3-8

U231.3

A

2095-2066（2016）10-0195-02