盾构掘进穿越建构筑物的沉降控制技术及研究

盾构过建筑物的沉降控制技术及研究

（李懂懂）

摘要广州电缆隧道盾构区间厚德变电站至客村盾构区间隧道穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物，下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道。拟建场地位于广州沉降区，基岩为白垩系白鹤洞组泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。岩层走向NW，倾角约10~20°，中微风化岩体较完整，裂隙不发育，场地未发现断裂构造踪迹。但地基岩上部覆盖厚度不大的第四系软土层。对盾构下穿多栋建构筑物隧道及桥墩施工技术总结，对广州三角洲冲积平原地貌地层的盾构施工提供借鉴。

关键词盾构全断面淤泥全风化岩带掘进控制同步注浆

引言

为了掌握盾构隧道在施工过程中的力学动态，确保施工过程中盾构隧道的稳定和地面建（构）筑物的安全，应进行现场监控量测。通过对观察及量测数据的分析和判断，对盾构隧道结构体系的稳定状态和建筑物的安全度进行预测，并据此确定相应的工程措施，以保证施工安全。特殊地段的沉降控制一直是盾构施工中的难点、风险点，本文介绍了广州电缆隧道厚德变电站至客村盾构区间，盾构隧道穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物，下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道，本地段时所采取的技术措施，以期对类似地层有借鉴和指导作用。

本段电缆隧道南起220kV厚德变电站(位于广州大道南后窖村内，待建)，沿后窖村内规划道路由东向西与广州大道南相交，此后沿广州大道南由南向北，途经广州大道后滘大桥、广州大道车行隧道以及上涌中桥，最终在客村与广州大道南交汇处。线路总长度为3090.90 m，其中明挖隧道部分长557.48m，最小曲线半径为10m，最小纵坡5‰，隧道埋深约2.5~7m；盾构隧道部分长2533.42m，最小曲线半径为350m，最小纵坡5‰，隧道埋深约13~17m。220千伏厚德电力隧道将布置本期及规划共设（最大回路数）4回220千伏电缆线路、本期及规划（最大回路数）12回110千伏电缆线路。

为满足电力隧道后期电缆敷设、隧道通风、逃生等要求，厚德电力隧道中设置七处明挖竖井（以下称为“过井”）。

（1）盾构隧道旁穿广州大道后滘大桥、广州大道上涌中桥以及多栋建构筑物，下穿广州大道新窖南路隧道和广州大道墩和路口人行地道，在施工时需密切对其进行监测。

为了掌握盾构隧道在施工过程中的力学动态，确保施工过程中盾构隧道的稳定和地面建（构）筑物的安全，应进行现场监控量测。通过对观察及量测数据的分析和判断，对盾构隧道结构体系的稳定状态和建筑物的安全度进行预测，并据此确定相应的工程措施，以保证施工安全。监控量测项目主要包括地质、地物及支护状况观察、地表沉隆、隧道隆陷、土体内部位移、衬砌环内力和变形、土层压应力、地下管线、建（构）筑物倾斜、建（构）筑物裂缝观察等。洞内各测点应在管片中进行预埋，同时为准确获得土层和结构环的动态数据，各监测点应在盾构掘进前读取其稳定的初始读数，监测数据要绘制成时态曲线，用回归分析法进行处理，及时反馈指导施工；

地表下沉点按普通水准基点埋设，并在破裂面以外3～4倍洞跨处设若干水准基点，作为各测点高程量测的基准；地表下沉量测应在开挖面前方（2～3）倍B（B为隧道宽度）处开始进行，直到开挖面后方（3～5）B且地表下沉基本稳定为止；量测数据的整理与反馈参照《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）进行。各监测项目的控制值必须得到保证。同时应加强监控量测工作的管理，

确保信息反馈的准确、及时。控制地面沉降的措施有：

（1）保持盾构开挖面的稳定

盾构开挖面的稳定可以通过优化掘进参数来控制。掘进参数主要有：刀盘和土舱压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、千斤顶总推力、注浆压力与时间、注浆量方式、浆体性能、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。为施工参数优化，必须熟练掌握盾构机的操作，根据地面变形曲线进行实测反馈，以验证选择施工的合理性或据以再调整优化施工参数。通过设定推进速度、调整排土量或设定排土量调整推进速度，以求得舱压力与地层压力的平衡。（2）同步注浆与二次注浆

准备支顶加固材料、注浆加固材料、抢险机具设备、车辆、警戒标识物等以备用。为了减小和防止地面沉降，在盾构掘进中，要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形建筑空隙中充填足量的浆液材料。根据地质条件，确定浆液配比，注浆压力、注浆量及注浆起讫时间对同步注浆能否达到预期效果起关键作用。

（3）二次（或多次）压浆是弥补同步注浆不足，减少地表沉降的有效辅助手段，可使盾构在穿越建筑物、地下管线时，大大降低地面沉降。

(4)注意盾构在曲线上推进及盾构纠偏

（5）盾构在曲线上推进时，土体对盾构和隧道的约束力差，盾构轴线较难控制，因此推进速度要放缓、纠偏幅度不要过大、加大注浆量、加强纠偏测量工作等，以减小地层损失，降低地面沉降量。

(6)对建筑物基础进行注浆加固

（7）根据建筑物的结构类型及对沉降的敏感程度、沉降的允许值，制定建筑物及地面变形警界值。建立完善的监测网，及时反馈信息，及时进行跟踪注浆或补充注浆。

（8）在建筑物及立交桥两侧设置系统的观测网，进行变形监测并及时反馈信息，作到信息化施工。对中轴线两边各30m内发生较大倾斜和结构老旧房屋进行鉴定，为危房的拆除或临迁。

（9）对隧道上方建筑物进行详细的入室调查。对桩基侵入隧道或接近隧顶的建筑物采取托换加固措施，结构面发现裂缝的则作详细记录。

（10）在到达特殊段前选择一开挖面自稳性较好的地段对盾构机进行全面检修，减少在特殊地段停机检修的风险：①对破损较大的盾尾刷进行更换；②全面检测刀具，对磨损超标的刀具进行更换；③对堵塞的注浆管进行疏通处理；④对分别通往开挖面、土仓、螺旋输送器的主从泡沫管进行疏通，并在刀盘面中心附近增设1根泡沫管。

（11）通过时时的掘进控制

掘进模式、盾构机配置及掘进参数针对特殊段的情况，选用的掘进模式，盾构机械配

（12）刀具配置

本段洞身地层主要为7、8、9泥质砂岩、粉砂岩，易结泥饼，根据以往类似地层施工经验，采用全软土刀具将会出现盾构机推力增大、扭矩增大、掘进困难的现象，严重时由于盾构机长时间在一小范围扰动，隧道顶部的砂土层会塌落，进而导致地面塌陷的事故；若采用全硬岩刀具，则刀盘面开口率减少，结泥饼的机会就会增加。故过本段时采用了混合式刀具配置：64把刮刀，16把铲刀，5把边缘双刃滚刀，8把正面双刃滚刀，6把中心双头齿刀。正面滚刀都高出刀盘盘面175mm，为开挖面破除下来的砟土留出了足够的出砟空间，刮刀超出刀盘盘面140mm，受到滚刀的保护，刀盘开口率约为29%。

2、掘进过程的施工技术要求盾构在通过该特殊段时有序、平衡、平稳。

有序

（1）施工组织有序人、机、料的配置合理，工序的安排、衔接有序。