浅谈盾构下穿建筑物掘进参数控制

摘要： 文章结合重庆地铁 5 号线 5106 标盾构机下穿重庆地铁一号线等建筑物的工程实例，研究分析了盾构隧道下穿施工对城
市建筑物的影响机理，提出了相应的盾构机下穿建筑物施工的掘进参数和控制地层沉降的技术措施。
Abstract: Combined with the engineering example of shield machine 5106 of Chongqing Subway Line 5 underpass Chongqing Line 1
measures of controlling stratum settlement.
关键词： 盾构隧道；下穿施工；地层变形；掘进参数；控制措施
Key words: shield tunnel；underpassing construction；ground deformation；tunneling parameters；control measures
1
296～305m
农贸市场及商住楼
320 正上方
桩基础
后勤工程学院男生 YCK28+329～YCK28+ 砼 5，
2
320m
寝楼 3 栋
360 正上方 条形基础
YCK28+769～YCK28+
砖 5，
3
重庆长城医院
819 右侧约 1.5～
325~327m
独立柱基
19.7m
机电集团重庆重型 YCK28+862～YCK28+ 砼 8，
YCK28+699.262～ 一号线歇石
YCK28+885.128 区间
上部
306.06～ 309.44
310.00～ 310.72
313.82～ 307.23~ 314.65 310.61
YCK28+885.128～ YCK29+513.100
右侧 0～10m
309.44～ 315.67
310.72～ 318.92
五号线 YCK28+860
图 1 拼装 435 环刀盘与一号线相对位置图
该段掘进过程中纵坡为 34‰通过 R=5000m 竖曲线 变为纵坡为 19‰单面下坡；平面曲线为 R=1500m 半径曲 线段（410～452 环），缓直段（452～488 环），直线段（488～495 环）组成。
根据图 2 所示下穿段平面详勘图，区间隧道下穿一号 线区段以中风化砂质泥岩为主，局部范围有中风化砂岩侵 入，复合式 TBM 掘进风险大。为防止开挖拱顶下沉而引起 既有线变形、开裂等安全问题，在复合式 TBM 通过前，对 既有一号线内结构进行调查分析，以进一步了解该段隧道 范围内部情况，同时在受影响的区段隔环预埋注浆管，当 沉降变形超限时，及时组织补强注浆；在复合式 TBM 通过 时，洞内加强掘进参数控制，主要是掘进速度、土仓压力和 复合式 TBM 姿态控制，加强同步注浆和二次注浆，地层变 形，确保复合式 TBM 快速、平稳通过该地段。加强监测和 对既有线的观察，通过监测信息及时反馈，对各项施工参 数进行调整，以减小既有结构的变形。
岩石名称 重度（kN/m3）
人工 填土 20*
粉质 粘土 19.60
强风化 基岩 23*
境影响小、施工环境好、机械化程度
作用项（MPa）
高、开挖速度快、安全性高、成型隧道 自然抗压强度
抗力项（MPa）
/
/
/
中风化 砂质泥岩
25.4 13.3 12.4
中风化 裂隙面
砂岩
25.0
/
38.6 /
35.3
质量高等特点。然而，由于盾构机所 穿越地层具有不可预见性和复杂多 变等特点，施工中往往存在着许多不 可预见的风险，特别是在不良地质条 件下穿越建筑物时，施工风险极大， 可能会造成对建筑物的损坏和破坏， 造成重大财产损失或人员伤亡事故。
4
319~320m
汽车制造公司用楼 917 左侧约 9～16m 独立柱基
YCK28+929～YCK29+
砼 10，
5
昭华大厦
011 左侧约 10.3～
320~321m
独立柱基
3.9m
砼 5～21/
南方星空大厦 B 座、YCK29+028～YCK29+
6
-1～-2F， 307~318m
A座
152 左侧约 7m
3 盾构掘进参数的确定及盾构施工过程 实际盾构隧道施工过程中，要求盾构在通过该特殊段 时主要根据“匀速通过、严注浆、勤测量等”来控制建筑物 的变形。 3.1 准备工作 ①工前对沿线盾构施工影响范围内的建筑物进行全 面调查，列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、 地面位置、类型、结构等详细参数的清单，提前作出预案， 准备相应材料设备。②根据地质勘察情况或盾构推进过程 中的地质变化情况，对建筑物周边地质进行补充详细勘 察，明确地形情况、基础土层结构、各土层土体性质、地下 水情况等。③加强施工过程中建筑物和土体监测。按其沉 降要求做全面的统计，计算出沉降预警值、允许最大沉降 量和不均匀沉降要求，为以后施工提供指导。④将始发后 的 20 环列为试验段，在试验段阶段，对盾构的各个工艺流 程和施工参数，尤其是注浆工艺进行 24h 监控，做好过程 记录，为盾构安全、顺利的下穿建筑物提供切实可行的技
YCK28+646～ YCK28+699.262
左侧 10～0m
305.83～ 306.06
309.72～ 310.00
314.28～ 307.00～ 313.82 307.23
重庆地铁首个特级风险源。按照图 1 所示的拼装 435 环刀 盘与一号线的相对位置示意图，一号线矿山法隧道为马蹄 形断面，按新奥法原理设计，采用复合式衬砌结构，钻爆法 施 工 。隧 道 断 面 为 11.08 ×8.358m，初 支 220mm，二 衬 450mm，目前已投入运营。该风险工程位于渝州路下方，为 一号线歇台子站~石桥铺站区间隧道，下穿过程中一号线 列车是载客行驶。
Value Engineering
· 107 ·
浅谈盾构下穿建筑物掘进参数控制
Tunneling Parameters Control of the Shield Machine Underpassing Buildings
王磊 WANG Lei
（北京中铁隧建筑有限公司，北京 100022） （China Railway Runnel Group Beijing CTG Construction Co.，Ltd.，Beijing 100022，China）
2.3 管线情况 沿线区域主要分布的管线有污水管、上水管、煤气管、 工业管线及通信管线等，埋深较浅均为 1.5m~8.5m，区间 隧道轨面埋深为 13m~39.2m，对管线影响较小。 由于下穿建筑物施工比较多，主要以下穿运行的一号 线为例来进行分析说明。 2.4 与即有一号线位置关系 重庆轨道交通五号线土建 5106 标项目部歇台子站～ 石桥铺站区间复合式 TBM 施工 410～495 环为下穿地铁一 号线掘进，与一号线最小净距为 2.062m（掘进环号为 439 环，拼装环号为 435 环，切口环里程为 YDK28+860），属于
中 图 分 类 号 ：U455.43
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2016）08-0107-04
DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2016.08.041
0 引言
表 1 岩土体参数一览表
盾构法作为地下空间拓展的一 种工法，具有施工占地小、对周边环
Value Engineering
· 109 ·
图 2 下穿段平面图
术参数和措施。⑤针对需要重点保护建（构）筑物，提前作
出预案，并准备相应材料设备。 3.2 匀速通过 掘进施工中，地层的变形主要是隧道开挖所造成的，
/
/
/
/
1562
4053
/
/
/
/
1211
3501
/
/
/
/
0.36
0.14
/
/
/
300*
900
2200 /
所以，在盾构下穿建筑物施工中一定 岩土体与锚固体极限粘结强度标准值 /
/
/
550
1200 /
要严格把关，控制好一切不利因素。
（kPa）
本文将从盾构法施工对周边建筑物
围岩与圬工的摩擦系数 弹性反力系数 K（MPa/m）
作者简介 ：王磊（1987-），男，甘肃定西人，2010 年毕业于兰州交 通大学，机械设计制造及其自动化专业，本科，助理工
盾构隧道邻近施工时，应以不造成原有构筑物的不良 影响为前提，能定量表示出不对建筑物造成伤害的影响值。
2 工程概况 2.1 区间概况 歇台子站～石桥铺站区间（以下简称歇～石区间）采用 复合式 TBM 法施工，区间设计右线起讫里程为 YCK28+ 264.960～YCK29+513.100，右线全长 1248.140m；左线起讫 里 程 ZCK28 +264.960 ～ZCK29 +513.100 （其 中 ZCK28 + 300.000～ZCK28+400.000 为长链，实际长度 14.057m），线 路实际总长 1262.215m。全区段为双洞单线隧道，左右线 并行，边线间距约 9m，设计纵坡 19‰～34.567‰，轨面标高 283.788～320.188m，隧道拟采用单心圆截面，岩石全断面 掘进法（复合式 TBM 隧道法）施工。 2.2 周边建筑物情况 本标段区间下穿既有一号线及地面周边建（构）筑物，
桩基
重庆电视节目制作
YCK29+196～YCK29+ 砖-1，
Fra Baidu bibliotek7 业务用房车库（地
321m
241 左侧约 12m 独立柱基
下）
扩大头进 入中风化 YCK29+512.300～ 砖 9， 基岩面以 8 一坪研究测试中心 YCK29+533.735 左侧 桩基础 下 1.1～ 约 32m 2.0m，约 319～321
and other buildings, this paper studies and analyzes the influence mechanism of the underpassing construction of shield tunnel on the city
buildings, puts forward the corresponding tunneling parameters of the underpassing construction of shield machine and the thecnology
0.30 0.25 0.35*
0.45
0.60
/
300
500
/
的影响机理出发，依托重庆地铁
导热系数（W/m·K）
/
/
/
1.69
2.31
/
5106 标歇石区间施工，尤其是盾构
热容比（kJ/kg·℃）
/
/
/
0.87
0.83
/
下穿一号线工程实例，详细介绍盾构
（注：带 * 的数据为经验值）.
下穿建筑物的掘进参数控制。 1 建筑物变形控制基准值 盾构施工隧道通过的地层是复杂多变的，在一定范围
内会引起土体的位移和变形，在影响范围内的地表建筑 物，由于地基土体的变形会导致其外力条件和支承状态发 生变化，可能会造成既有建筑物发生沉降、倾斜和断面变 形等情况，如果不严加控制，就可能出现严重的后果。
为了使下穿建筑物的隧道质量得到保证，以及邻近建 筑物的结构安全，国家和一些地区根据表 1 所示的岩土参 数，制定了合适的变形控制基准值。通常地表沉降控制基 准值应综合考虑地表邻近建筑物、地下管道及地层结构和 结构稳定性因素，分别确定其地表沉降允许值，并取其中 最小值作为控制基准值。 — —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
程师，从事盾构法隧道施工技术与管理工作。
做好地下及地面周边建（构）筑物的保护是本工程的重点，
· 108 ·
价值工程
沿线主要建筑物见表 2~表 3。
表 2 沿线地下重要建（构）筑物一览表
建（构）筑物 名称
平面位置
结构（拱）底 起拱线高结构（拱）顶 轨面高 面高程（m） 程（m） 面高程（m） 程（m）
314.65～ 310.61～ 323.53 316.84
一号线 YDK10+391
2.062 8.565
表 3 沿线地面重要建（构）筑物一览表
左线
序号 建（构）筑物名称
平面位置
建筑及基 基础底高 础型式 程（m）
右线 7.481
渝州路 83# 歇台子 YCK28+272～YCK28+ 砖 2～砖 9，
饱和抗压强度
作用项（MPa） 抗力项（MPa）
内聚力 C（kPa）
内摩擦角 φ（°）
抗拉强度（kPa）
弹性模量（MPa）
变形模量（MPa）
泊松比 μ
岩质地基基本承载力（kPa）
8.2
28.9
/
/
/
/
7.6
26.1
30°
33.6 8.0
/ /
720
1803 50*
34.2
41.5 18*
/
/
/
196
576