盾構(gòu)區(qū)間近接建筑物施工的沉降監(jiān)測(cè)分析

劉 偉

(中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福建福州350014)

長(zhǎng)沙大河西先導(dǎo)區(qū)雷梅片區(qū)地下配套交通一期工程土建施工2標(biāo)的主要工程內(nèi)容為兩站兩區(qū)，即：文化藝術(shù)中心站、梅溪湖東站，文化藝術(shù)中心站～梅溪湖東站～望城坡站區(qū)間。梅溪湖東站～望城坡站區(qū)間(以下簡(jiǎn)稱望梅區(qū)間)右線起終點(diǎn)里程為YDⅡK12+127.2～YDⅡK12+932.666，區(qū)間長(zhǎng)805.466 m；左線起終點(diǎn)里程為ZDⅡK12+127.200～ZDⅡK12+932.666，區(qū)間長(zhǎng)827.673 m(長(zhǎng)鏈22.207 m)。隧道內(nèi)徑5 400 mm，襯砌厚度300 mm。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，采用兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)由望城坡站西端始發(fā)，掘進(jìn)至梅溪湖東站過(guò)站。望梅區(qū)間先后穿越了箭弓山小區(qū)、長(zhǎng)沙市特殊教育學(xué)校，并近距離通過(guò)錦新苑和廣廈新苑。

望梅區(qū)間場(chǎng)區(qū)內(nèi)的地層主要為：雜填土、素填土、第四系全新統(tǒng)沖積層粉質(zhì)黏土、第四系上更新統(tǒng)沖積層粉質(zhì)黏土、圓礫、第四系殘積層粉質(zhì)黏土及元古界板溪群板巖類基巖。區(qū)間隧道穿越的地層為粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖、微風(fēng)化板巖，底巖層穩(wěn)定。

本文通過(guò)對(duì)望梅區(qū)間盾構(gòu)下穿及近接12棟建筑物的沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，判定房屋是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

1 房屋與隧道的相對(duì)位置關(guān)系

圖1為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的12棟房屋的沉降測(cè)點(diǎn)布置示意圖，在這12棟房屋中，盾構(gòu)穿越房屋8～11號(hào)樓的正下方，其余建筑物距區(qū)間隧道的最小距離分別為2.33～12 m不等，其中，房屋4號(hào)樓與區(qū)間隧道之間的最小水平凈距為2.33 m。圖2為房屋7號(hào)樓、8號(hào)樓與區(qū)間隧道之間的位置關(guān)系。圖3為房屋9號(hào)樓與區(qū)間隧道之間的位置關(guān)系。

2 盾構(gòu)穿越房屋時(shí)的沉降監(jiān)測(cè)

2.1 控制基準(zhǔn)

隧道施工引起的地表沉降和隆起應(yīng)控制在環(huán)境允許的范圍以內(nèi)，一般為+10～-30 mm，對(duì)于房屋，應(yīng)更加嚴(yán)格，選取為+8～-24 mm，并且單次變化量不應(yīng)超過(guò)5 mm/d。目前，我國(guó)建筑物安全狀態(tài)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是按照建筑物基礎(chǔ)沉降(局部?jī)A斜)和整體傾斜進(jìn)行評(píng)判，在GB 50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)于房屋整體傾斜的允許值為：Hg≤24m時(shí)為0.003；當(dāng)24m＜Hg≤60m時(shí)為0.004。其中Hg為自室外起算的建筑物高度，傾斜為基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。

圖1 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置示意

圖2 房屋7號(hào)樓、房屋8號(hào)樓與隧道之間的位置關(guān)系

2.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

2012年9月18日至2013年2月1日期間，對(duì)12棟房屋進(jìn)行了沉降觀測(cè)。圖4為12棟房屋的沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖中負(fù)值表示沉降，正值表示隆起。

圖3 房屋9號(hào)樓與隧道之間的位置關(guān)系

2.3 結(jié)果分析

由以上監(jiān)測(cè)結(jié)果可知：

(1)房屋1號(hào)樓、2號(hào)樓、3號(hào)樓、5號(hào)樓、6號(hào)樓、9號(hào)樓、10號(hào)樓、11號(hào)樓、12號(hào)樓未出現(xiàn)較大沉降，變化值均在+2～-5 mm以內(nèi)；房屋4號(hào)樓、7號(hào)樓、8號(hào)樓出現(xiàn)較大沉降，房屋4的最大沉降點(diǎn)為FW-04#-04，沉降值為-9.60 mm，房屋7號(hào)樓的最大沉降點(diǎn)為FW-07#-02，沉降值為-13.03 mm，房屋8號(hào)樓的最大沉降點(diǎn)為FW-08#-05，沉降值為-22.50 mm。

(2)由房屋4號(hào)樓、7號(hào)樓、8號(hào)樓的沉降監(jiān)測(cè)可知，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，右線隧道開(kāi)挖引起的建筑物沉降量占最終沉降量的主要部分，因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先開(kāi)挖隧道周邊的監(jiān)控，確保地面建筑物的安全。

2.4 校核

2.4.1 整體傾斜

對(duì)房屋4號(hào)樓進(jìn)行最大整體沉降校核，F(xiàn)W-4#-03(-3.79 mm)與FW-4#-4(-9.60 mm)之間沉降差值最大，傾斜大小為0.000 6＜0.003，滿足規(guī)范要求。

對(duì)房屋7號(hào)樓進(jìn)行最大整體沉降校核，F(xiàn)W-7#-01(-2.06 mm)與FW-7#-2(-13.03 mm)之間沉降差值最大，傾斜大小為0.001＜0.003，滿足規(guī)范要求。

對(duì)房屋8號(hào)樓進(jìn)行最大整體沉降校核，F(xiàn)W-8#-05(-22.50 mm)與FW-8#-07(-1.86 mm)之間沉降差值最大，傾斜大小為0.000 9＜0.003，滿足規(guī)范要求。

2.4.2 沉降速率

就沉降速率而言，F(xiàn)W-4#-4的最大沉降速率為-2.81 mm/d；FW-7#-2的最大沉降速率為-4.46 mm/d；FW-8#-05的最大沉降速率為-8.10 mm/d。

2.4.3 校核結(jié)論

房屋4號(hào)樓、7號(hào)樓的單次沉降絕對(duì)值均小于5 mm/d，滿足控制基準(zhǔn)，但房屋8號(hào)樓的單次最大沉降為-8.10 mm/d，應(yīng)及時(shí)采取措施。

圖4 房屋沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果

3 工程措施

為了使地鐵隧道施工引起的建筑物沉降和傾斜控制在預(yù)先設(shè)定的控制基準(zhǔn)內(nèi)，采取了工程措施如下：

(1)盾構(gòu)施工前先核查建筑物基底的實(shí)際標(biāo)高和基礎(chǔ)形式。

(2)在盾構(gòu)穿越工程中，嚴(yán)格控制土倉(cāng)壓力及與之相關(guān)的施工參數(shù)(推進(jìn)速度、出土量等)。在推進(jìn)過(guò)程中，須特別注意調(diào)整推進(jìn)速度與出土量，使土倉(cāng)壓力控制在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，以減小對(duì)土體的擾動(dòng)，控制沉降。

(3)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的建筑物保護(hù)，同步注漿是關(guān)鍵。要嚴(yán)格控制注漿壓力、同步注漿量及注漿質(zhì)量。

(4)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)是施工效果的直接反應(yīng)，是施工安全的保障。施工時(shí)加強(qiáng)對(duì)建筑物和地表的沉降監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工、設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)壓漿，控制好建筑物的后期沉降和不均勻沉降，特別是不均勻沉降的控制是保護(hù)建筑物的關(guān)鍵。

(5)制定應(yīng)急預(yù)案。在施工過(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)的情況也有可能發(fā)生，為此，在工程施工中要做好施工應(yīng)急預(yù)案。須根據(jù)工程施工現(xiàn)場(chǎng)和周圍環(huán)境等具體情況，制定針對(duì)地表建筑物的應(yīng)急保護(hù)工作。

通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，這些措施在盾構(gòu)下穿建筑物的推進(jìn)過(guò)程中保證建筑物安全是可行的。

4 結(jié)論

(1)房屋1號(hào)樓、2號(hào)樓、3號(hào)樓、5號(hào)樓、6號(hào)樓、9號(hào)樓、10號(hào)樓、11號(hào)樓、12號(hào)樓變化值均在+2～-5 mm以內(nèi)；房屋4號(hào)樓、7號(hào)樓、8號(hào)樓出現(xiàn)較大沉降，房屋4號(hào)樓的最大沉降點(diǎn)為FW-#04-04，沉降值為-9.60 mm，房屋7號(hào)樓的最大沉降點(diǎn)為FW-#07-02，沉降值為-13.03 mm，房屋8號(hào)樓的最大沉降點(diǎn)為FW-#08-05，沉降值為-22.50 mm。

房屋4號(hào)樓出現(xiàn)較大變化是由于距隧道最小水平凈距為2.33 m，土體受擾動(dòng)大引起的沉降。房屋7號(hào)樓、房屋8號(hào)樓出現(xiàn)較大沉降的原因是由于盾構(gòu)隧道在這一區(qū)段地質(zhì)情況為軟弱不均，且房屋8號(hào)樓在隧道的正上方，基礎(chǔ)與隧道的最小垂直距離為2.72 m。

沉降值和傾斜均未超過(guò)控制基準(zhǔn)，房屋8號(hào)樓的最大單次沉降為-8.10 mm，大于控制基準(zhǔn)，應(yīng)采取措施。

(2)由房屋4號(hào)樓、7號(hào)樓、8號(hào)樓的沉降監(jiān)測(cè)可知，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，右線隧道開(kāi)挖引起的建筑物沉降量占最終沉降量的主要部分，因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先開(kāi)挖隧道周邊的監(jiān)控，確保地面建筑物的安全。

(3)通過(guò)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果可知，盾構(gòu)施工過(guò)程中采取的措施對(duì)于控制建筑物沉降是可行的。