2019年整理盾構(gòu)穿越既有建筑物控制措施

1、盾構(gòu)穿越既有建筑物控制措施田世文 (TIAN Shiwen) 叢小密 (cong xiaomi) 王曉剛 (wang xiaogang)摘要:盾構(gòu)施工是現(xiàn)在城市軌道交通建設(shè)施工中的主要方法之一， 在施工過程中不可避免的會遇到盾構(gòu)穿越既有建、 構(gòu)筑物等一系列問題，這時對既有建、 構(gòu)筑物的保護措施就非常重要。本文主要以北京地鐵十號線 11標(biāo)段盾構(gòu)穿越南、北小街 8 號樓（特級風(fēng)險源） 的施工控制措施為例進行分析，淺談一下盾構(gòu)穿越既有建筑物監(jiān)理對施工控制的一點體會和施工控制的重點環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞 ：盾構(gòu)施工過既有建筑 施工風(fēng)險 施工控制建筑物保護Controlling Measures for the

2、TBM underpassingBuildingsTIAN Shiwen congxiaomi wangxiaogangAbstract ：Shield Driving is a one popular method for modern city metro construction.It is unavoidable for Shield driving under crossing the buildings and bridges in city environment, which should be protected during the shield driving proce

3、ss.This paper gives a conclusion for the shield under crossing the No. 8 buildings area, particularly for the controlling measures in the point view of Engineer.Key words: Shield undercrossing the buildings, TBM construction risk, construction controlling, building protection、工程概況：1.盾構(gòu)隧道與既有建、構(gòu)筑物的關(guān)系1

4、.2.1北小街8號樓段:距北小街8號樓東0.3m1.6m范圍內(nèi)共有6條電力管線，南北走向；距北小街8號樓3.6m處有一條通信線纜，南北走向,與隧道1.1盾構(gòu)隧道與南、北小街8號樓的位置關(guān)系建筑物名稱隧道埋深(m建筑物基礎(chǔ)形式建筑物距隧道的水平距離(m最近距離最遠距離北小街8號樓15.7垡板4.216.8南小街8號樓14.57垡板3.714.71.2管線情況右線最小距離為1.1m。1.2.2南小街8號樓段:距南小街8號樓東0.3m1.6m范圍內(nèi)共有6條電力管線，南北走向；距南小街8號樓3.6m處有一條通信線纜，南北走向,右線最小距離為1.0m。2.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件地層自上

5、而下為:粉土填土層，雜填土層；層厚 1.85.3m。粉土層,粉質(zhì)粘土1層；層厚3.67.4m。粉質(zhì)粘土1層，粉土2層,中粗沙1層，粉細沙2層；層厚7.014.5m。粉質(zhì)粘土層，卵石圓礫層,中粗砂 1層，粉質(zhì)粘土層，粘土1層。2.2水文地質(zhì)條件上層滯水：水位標(biāo)高34.58m,含水層為粉土層，局部為粉土填土層。潛水：含水層主要為粉土2層，透水性一般，水位標(biāo)高為22.31m。第三層地下水：該層地下水為承壓水，含水層為卵石圓礫層、中粗砂層、粉細砂層。滲透系數(shù)大，為強透水層，水頭標(biāo)高為20.1m，因受區(qū)域性地下水開采形成漏斗影響，該層承壓性較弱。、工程難點和重點盾構(gòu)右線隧道與南小街 8 號樓為平行走向，

6、與樓房的最小水平距離僅為3.7m,盾構(gòu)旁穿長度為100m盾構(gòu)隧道右線與北小街8號樓房最小水平距離為4.2m;盾構(gòu)旁穿長度為52m兩棟樓房均為上世紀(jì)80年代建筑，主體結(jié)構(gòu)老化且已有多處結(jié)構(gòu)裂縫， 當(dāng)盾構(gòu)穿越時， 由于地層受到擾動會引起建筑物地基產(chǎn)生不均勻沉降，將進一步加劇結(jié)構(gòu)裂縫的延伸， 從而對建筑物的安全使用構(gòu)成威脅。因此，采取切實可行的技術(shù)安全措施， 控制建筑物的沉降是本工程的難點， 也是施工和監(jiān)理控制的重點三、安全風(fēng)險控制與管理措施1. 合理劃分風(fēng)險源 ，強化安全風(fēng)險管理意識。風(fēng)險源的劃分直接關(guān)系到建設(shè)各方對工程風(fēng)險的重視程度。在施工準(zhǔn)備階段及盾構(gòu)穿越前， 施工單位要對盾構(gòu)穿越建筑物的風(fēng)險

7、情況進行分析， 開展對既有建筑物調(diào)查的專項工作， 了解建筑物結(jié)構(gòu)形式、 基礎(chǔ)狀況等， 并由具備相應(yīng)資質(zhì)的評估單位進行安全質(zhì)量評估。針對風(fēng)險劃分的原則，結(jié)合本工程的特點，確定盾構(gòu)穿越南北小街 8 號樓工程為特級風(fēng)險源。 為確保盾構(gòu)穿越建筑物的安全， 在盾構(gòu)推進到該施工部位以前，施工單位要編制盾構(gòu)穿越建筑物施工組織設(shè)計或?qū)ｍ検┕し桨?，監(jiān)理單位要對組織專家論證， 借鑒專家意見并結(jié)合設(shè)計單位對建筑物的保護方案，最終確定施工組織設(shè)計或?qū)ｍ検┕し桨浮?監(jiān)理要對施工的方案進行嚴(yán)格的審批，同時制定有針對性的監(jiān)理實施細則。2. 組織專項施工技術(shù)研討會在盾構(gòu)穿越建筑物施工開始前， 監(jiān)理要組織施工技術(shù)專題研討會，要

8、對施工方案進行詳細的了解， 準(zhǔn)確把握工程的重點。 監(jiān)理應(yīng)監(jiān)督施工單位認(rèn)真做好施工安全技術(shù)交底工作， 使每位施工人員對施工的工序、 工藝了解透徹， 對控制要點清晰明了，認(rèn)真落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強信息管理工作。 。2.1 分析盾構(gòu)穿越建筑物施工的難點和重點盾構(gòu)法施工所需要考慮的問題是如何控制土體 （ 地面） 沉降或變形，避免引起 地面建筑物下沉、傾斜、開裂或者避免造成相鄰建、構(gòu)筑物損壞。本工程的施工難點是盾構(gòu)穿越建筑物時沉降值的控制。 本工程盾構(gòu)施工所使用的工程機械為土壓平衡盾構(gòu)機， 在盾構(gòu)的推進過程中， 分析引起地層的沉降變形主要原因如下：2.1.1掘進引起的地層損失盾構(gòu)掘進時， 由于開挖面土

9、體受到的水平應(yīng)力小于原始應(yīng)力， 開挖面土體向 盾構(gòu)內(nèi)移動， 引起地層損失從而導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面沉降； 反之由于開挖面土體受 到的水平應(yīng)力大于原始應(yīng)力則土體向上、 向前移動， 引起負地層損失從而導(dǎo)致盾 構(gòu)上方土體隆起。另外盾構(gòu)在曲線段掘進糾偏時， 實際開挖面呈橢圓形， 也會引起一定的地層 損失，并且盾構(gòu)軸線與隧道軸線的夾角越大， 則對土體超挖量也越大， 所造成的 地層損失也越大。2.1.2 地層原始應(yīng)力的變化開挖隧道其結(jié)果必然導(dǎo)致周圍土體介質(zhì)初始應(yīng)力的改變， 并產(chǎn)生應(yīng)力重新分 布和相應(yīng)的地層移動。2.1.3 盾構(gòu)推進時的擠壓以及盾尾注漿等使周圍土體形成超空隙水壓力區(qū)，在一段時間內(nèi)超空隙水壓力消散復(fù)

10、原，地層發(fā)生排水固結(jié)變形，引起地層位移。同時土體受擾動后，其骨架還將發(fā)生很長時間的壓縮變形，在土體蠕變過程中產(chǎn)生再次固結(jié)沉降。2.1.4 襯砌結(jié)構(gòu)變形引起的地層位移隧道襯砌變形必然導(dǎo)致相應(yīng)的地層損失，從而引起地層位移。2.1.5 除上述的主要原因外， 管片的滲漏水將會引起周圍土體空隙水壓力下 降，導(dǎo)致土體固結(jié)而產(chǎn)生的地層位移； 另外注漿材料的凝固收縮也會使隧道與周 圍土體產(chǎn)生一定間隙，從而引起相應(yīng)的地層損失。2.2 針對本工程的難點和重點采取的相應(yīng)技術(shù)措施根據(jù)工程前期盾構(gòu)試驗段施工的經(jīng)驗， 結(jié)合盾構(gòu)穿越建筑物施工的特點， 本 工程主要從以下的幾個方面進行安全技術(shù)控制。2.2.1兩臺盾構(gòu)機前后距

11、離控制在 200m以上，以減少相互的干擾和影響，從而降低對土體位移的影響。2.2.2 合理設(shè)置土壓力，防止超挖和欠挖。在盾構(gòu)推進過程中， 根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)及時調(diào)整土壓力值， 從而科學(xué)合理的設(shè)置土壓力值和相宜的推進速度等參數(shù)。該區(qū)間段的覆土厚度為16.5417.35m, 根據(jù)計算和經(jīng)驗，土壓力控制在 1.82.0Mpa之間。2.2.3 穿越時降低推進速度，盾構(gòu)的推進速度對地面的隆、沉變形有明顯的影響，推進的速度與正面的土壓力，千斤頂推力，土體性質(zhì)等因素都有關(guān)系，應(yīng)綜合考慮。本工程在盾構(gòu)穿越時的推進速度控制在2030mm/min。2.2.4 嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進方向，減少糾偏。盾構(gòu)推進及調(diào)整主要依靠盾構(gòu)

12、千斤頂， 為了保持盾構(gòu)姿態(tài)、 方向、高程準(zhǔn)確 無誤，要加強激光導(dǎo)向控制，并定期跟進中線控制樁，加密施工中線、標(biāo)高的測 量頻率，并據(jù)以隨時調(diào)整輸入數(shù)據(jù)， 保證激光導(dǎo)向的準(zhǔn)確無誤， 使盾構(gòu)的前進始 終按預(yù)定目標(biāo)進行。在曲線段，主要依靠盾構(gòu)機內(nèi)不同方位千斤頂推力的調(diào)整， 達到曲線線型的 要求。為此要根據(jù)不同區(qū)段地層的力學(xué)特性， 根據(jù)已有盾構(gòu)推進的經(jīng)驗， 精確地調(diào)整千斤頂?shù)耐屏χ?。盾?gòu)機軸線與設(shè)計軸線的偏差，應(yīng)始終控制在±50mm范圍內(nèi)，管片拼裝的允許最大偏差，徑向相鄰管片錯臺應(yīng)W4mm環(huán)向W 5mm襯砌環(huán)的橢圓度控制在5%。D范圍內(nèi)(D為管片環(huán)外徑)。2.2.5 在砂卵石地段，除盾構(gòu)刀頭容

13、易磨損外，由于卵石粒徑不同，分布不均，容易產(chǎn)生較大扭矩，對盾構(gòu)姿態(tài)，方向均會產(chǎn)生不利影響，此段地質(zhì)情況復(fù) 雜，要加強超前探測，力求詳細掌握卵石情況，提前制定可靠措施。226穿越期間采用HSC超細水泥漿液同步注漿工藝，并確保注漿量。由于盾構(gòu)穿越的南、北 8 號樓屬于上世紀(jì) 80 年代初的壁板樓，其整體性和 剛度均較差， 且樓房上部結(jié)構(gòu)表面已經(jīng)有多處裂縫。 根據(jù)中國建筑結(jié)構(gòu)研究院對 該樓的安全評估報告表明，該樓的結(jié)構(gòu)傾斜允許值 1%，外墻最大沉降控制值在 10mn以內(nèi)，建筑物對盾構(gòu)引起的差異變形影響極為敏感。考慮到此段的地面沉降要求高， 除了對盾構(gòu)參數(shù)的控制外， 還必須加大注漿 量，并對注漿過程進

14、行嚴(yán)格的控制， 其中漿液的滲透率和早期強度對地表的沉降指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。本工程同步注漿采用以HSC超細水泥材料為主的漿液。漿液配比為：每立方米漿液：HSCg細水泥75KG白灰70KG粉煤灰341KG每推進一環(huán)的建筑空隙為：n (D1/2) 2- (D2/2) 2L其中D1盾構(gòu)外徑(6.25m右線、6.14m左線)D2-管片外徑6mL管片寬度1.2m每環(huán)的壓漿量一般為建筑空隙的120%-200%根據(jù)以往盾構(gòu)推進的相關(guān)經(jīng)驗，一般每環(huán)的注漿量為建筑空隙的 180%即4.8m3 （右線）（左線2.8 m3）就 可滿足地面沉降的要求。但考慮盾構(gòu)穿越南、北小街8#樓期間地面沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高，且HSCg

15、細水泥滲透率高的特點，期間盾構(gòu)推進同步注漿量控制在5.05.5m3（右線），和3.03.2m3（左線）。注漿壓力控制在 0.35Mpa。同步注漿時要求在壓入口的壓力大于該點的靜止水壓及土壓力之和， 做到盡量填補空隙而不是劈裂。 注漿壓力過大， 管片外的土層將會被漿液擾動而造成較 大的后期地層沉降及隧道本身的沉降， 并易造成跑漿； 而注漿壓力過小， 漿液填 充速度過慢，填充量不充足，也會使地表沉降增大。2.2.7 二次注漿采用雙液補漿二次注漿選用HSCg細水泥-水玻璃雙液漿，每m漿液配比為:水泥：350kg；粉煤灰：350 kg ;水玻璃：50 kg ;每兩環(huán)進行一次補漿，補漿量為同步注漿量的

16、30%，注漿利用低壓，少量、多次注漿的方式補充原有漿液固結(jié)收縮所產(chǎn)生的空隙。盾構(gòu)推進過后的5環(huán)進行一次環(huán)箍注漿，每環(huán) 6個孔每孔注入1.0m3。注漿壓力為 0.3Mpa。2.2.8 控制好盾構(gòu)姿態(tài)，確保盾尾間隙均勻盾構(gòu)推進過程中的同步注漿及二次補漿是控制地面沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 盾構(gòu)推進過程中的盾構(gòu)姿態(tài)不好易造成盾尾處漏漿，地面沉降。因此在盾構(gòu)穿越南、北 小街 8#樓期間，要確保盾構(gòu)推進軸線與設(shè)計軸線相吻合，盾尾四周間隙均勻。另外，要通過加大盾尾油脂壓注量來防止?jié){注液通過盾尾流失。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，盾尾油脂量比正常推進每環(huán)多20kg，可以較好的控制盾尾的漏漿量，同 時油脂全部采用進口油脂 COND

17、AT2.2.10 加強施工過程管理，確保盾構(gòu)連續(xù)穿越 盾構(gòu)推進過程中長時間的停機易造成地面大量的沉降，為了確保盾構(gòu) 24小時連續(xù)推進， 在穿越前，施工單位、監(jiān)理單位要會同設(shè)備供應(yīng)商和專家對盾構(gòu)機 認(rèn)真檢查， 對盾構(gòu)機故障和缺陷進行檢測修理， 對可能產(chǎn)生的故障預(yù)先做好維修 準(zhǔn)備，同時對主要設(shè)備零件要存有備件。3. 針對盾構(gòu)穿越建筑物施工技術(shù)措施，確定監(jiān)理控制重點。3.1 盾構(gòu)機施工參數(shù)控制監(jiān)理在盾構(gòu)穿越建筑物施工過程中， 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的變化、 建筑物監(jiān)測信息，動態(tài)掌握盾構(gòu)施工各項參數(shù)的變化情況，重點控制以下施工參數(shù)：3.1.1 合理確定土壓力值；3.1.2 監(jiān)測出土量是否正常；3.1.3 盾構(gòu)

18、掘進速度與出土速度是否協(xié)調(diào)；3.1.4 千斤頂推力是否符合盾構(gòu)趨勢。3.2 盾構(gòu)掘進姿態(tài)控制3.2.1 盾構(gòu)姿態(tài)測量數(shù)據(jù)的監(jiān)控：監(jiān)理人員要對盾構(gòu)自動測量數(shù)據(jù)和人工測 量數(shù)據(jù)進行復(fù)核，綜合分析、比較，動態(tài)掌握數(shù)據(jù)變化情況，正確指導(dǎo)盾構(gòu)按設(shè) 計軸線正確、安全地推進。3.2.2 盾構(gòu)糾偏控制：監(jiān)理工程師應(yīng)督促施工單位合理制定糾偏方案和糾偏 量，及時采取糾偏措施，避免誤差累積。3.3 盾構(gòu)管片拼裝控制3.3.1 管片進場檢查：重點檢查進場管片規(guī)格；質(zhì)量合格證明文件；管片外 觀質(zhì)量；密封墊粘貼位置和粘貼質(zhì)量。3.3.2 管片成環(huán)后檢查：高程和平面偏差；縱、環(huán)向相鄰管片高差和縱、環(huán) 向縫隙寬度；縱、環(huán)向相

19、鄰管片螺栓連接。3.4 注漿作業(yè)監(jiān)控監(jiān)理在盾構(gòu)穿越建筑物施工過程中， 要通過分析監(jiān)測資料 （以控制地面和隧道結(jié)構(gòu)變形為原則）、審查拌制和注漿施工記錄、對每作業(yè)班組拌制的漿液試塊 數(shù)據(jù)來綜合分析注漿作業(yè)的效果， 判斷注漿作業(yè)是否達到控制變形的成效， 并重 點監(jiān)控漿液配合比、注漿量、注漿壓力等主要技術(shù)指標(biāo)。4. 加強監(jiān)控量測工作施工過程中的監(jiān)控量測極其重要， 是指導(dǎo)施工的重要數(shù)據(jù)來源。 在施工中要 重點控制數(shù)據(jù)的及時性和真實性， 對數(shù)據(jù)進行詳細的分析和控制， 及時準(zhǔn)確進行 信息反饋，動態(tài)控制掘進施工參數(shù)，是盾構(gòu)成功穿越建筑物的關(guān)鍵。4.1 在本工程中信息的反饋采取日報和周報相結(jié)合的管理方式， 對沉降值進行周分析和日控制，以指導(dǎo)施工和全面調(diào)控。4.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)劃分為預(yù)警值、報警值、警戒值三級進行控制。4.3 在監(jiān)控方面采取了以下措施4.3.