盾構(gòu)隧道穿越既有建筑物施工技術(shù)

文章編號:盾構(gòu)隧道穿越既既有建筑物施施工技術(shù)摘要近年來,我我國城市軌道道交通建設(shè)發(fā)發(fā)展迅速,但是面臨著著越來越復(fù)雜雜的周邊環(huán)境境和施工條件件,研究和制定定相應(yīng)的施工工技術(shù)和應(yīng)對對措施十分必必要。本文針針對盾構(gòu)隧道道穿越下沉式式廣場、下穿穿既有下立交交以及下穿高高架橋墩工程程實(shí)例進(jìn)行分分析研究,提出了針對對類似情況的的施工技術(shù)措措施。關(guān)鍵詞地鐵隧道道；盾構(gòu)；穿穿越；施工技技術(shù)中圖分類號:文文獻(xiàn)標(biāo)識碼::ConstruuctionnTechnnologyyforMetroShielddTunnellTraverrsingUnderExistinngStruuctureesAbstracct:Nowthatthesspeedofurrbanrrailttransiitconnstrucctiondevellopmenntbeccomesmorefast,,theenvirronmenntofthecconstrructioonbeccomesmmoreccompliicatedd.Shiieldttunnellingttounddercroosssuubmerggedsqquare,,submmergeddoverppassaandpiierofffly--overcrosssingsshoulddbesstudieedwitthcorrrespoondinggtechhnologgyandmeasuuresaadopteed.Thhepapperprresenttstheeconsstructtionteechnollogyfforthheaboove-meentionnedsiituatiions.Keyworrds:metrootunnell;shielld;undeercrosssing;;consstructtionteechnollogy1引言隨著經(jīng)濟(jì)的快速速發(fā)展和城市市化建設(shè)的加加速,國內(nèi)城市軌軌道交通建設(shè)設(shè)發(fā)展也越來來越迅速。在在軌道交通建建設(shè)中,盾構(gòu)工法由由于其優(yōu)越性性應(yīng)用越來越越多。為了使使軌道交通盡盡快形成網(wǎng)絡(luò)絡(luò)達(dá)到預(yù)期的的規(guī)模效應(yīng),,軌道交通的的建設(shè)也在加加速。隨著初初期單條線的的建成,后續(xù)線路建建設(shè)的難度會會越來越大。同同時(shí),伴隨城市規(guī)規(guī)劃建設(shè),特別是通常常伴隨地鐵建建設(shè)的沿線開開發(fā)的增多,,工程建設(shè)所所面臨的是越越來越復(fù)雜的的周邊環(huán)境,,穿越障礙物物或近距離通通過既有建((構(gòu))筑物的情況況也越來越多多。工程施工工時(shí)既需要對對既有建(構(gòu))筑物進(jìn)行保保護(hù),又要確保工工程本身的安安全性和進(jìn)展展順利,因此對不同同的情況采用用相應(yīng)的應(yīng)對對技術(shù)十分必必要。本文以以上海軌道交交通10號線2標(biāo)五角場站站～江灣體育育場站區(qū)間隧隧道施工中的的盾構(gòu)隧道穿穿越障礙物為為例,研究分析相相應(yīng)的施工技技術(shù)。2工程概況五角場站～江灣灣體育場站區(qū)區(qū)間上行線起起于SK27++775.1181止于SK27++334.1143，在里程SK27++500.2200處設(shè)泵站一一座；下行線線起于XK27++333.8876止于XK27++756.1179，在里程XK27++504.9900處設(shè)泵站一一座。隧道最最大覆土厚度度約為14.444m，縱坡成“V”字形，最大大縱坡為28.08‰。2.1地理位位置及地質(zhì)情情況區(qū)間隧道位于淞淞滬路五角場場中心、四平平路、淞滬路路下，掘進(jìn)時(shí)時(shí)土層主要在在②3-2灰色砂質(zhì)粉粉土，④灰色淤泥質(zhì)質(zhì)粘土，⑤1-1灰色粘土，局局部⑤1-2灰色粉質(zhì)粘粘土，隧道的的中心標(biāo)高在在-9.3002～-13.9907m。2.2周邊環(huán)環(huán)境區(qū)間隧道將穿越越上海的城市市中心之一五五角場，該區(qū)區(qū)域重要建筑筑物眾多。隧隧道沿線東側(cè)側(cè)有百聯(lián)又一一城，區(qū)間距距離地基下結(jié)結(jié)構(gòu)很近，水水平距離僅6.4m；西側(cè)有中中環(huán)線和萬達(dá)達(dá)廣場，尤其其距離中環(huán)線線橋墩鉆孔灌灌注樁僅1.7m左右，上部部是五角場下下沉式廣場。該該區(qū)間下行線線還將穿越淞淞滬路～黃興興路下立橋抗抗拔樁區(qū)域，樁樁離盾構(gòu)邊緣緣的最近距離離僅60cm。據(jù)設(shè)計(jì)說說明以及物探探報(bào)告說明，盾盾構(gòu)通過區(qū)域域內(nèi)存在2根錨桿樁。3穿越既有建建筑物施工技技術(shù)3.1穿越下下沉式廣場區(qū)間隧道上部是是五角場下沉沉式廣場，盾盾構(gòu)施工過程程中，上行線線將貫穿下沉沉式廣場約90米左右，下下行線與下沉沉式廣場相切切約55米左右。五五角場下沉式式廣場為L型重力式擋擋墻結(jié)構(gòu)，中中間地坪標(biāo)高高為0.2m，區(qū)間隧道道距下沉式廣廣場擋墻墻趾趾最小距離約約為8.1m。重力式擋擋墻施工時(shí)圍圍護(hù)為Ф650水泥土攪拌拌樁，近擋墻墻1.1m范圍內(nèi)深18m，樁底標(biāo)高-13.773m，外側(cè)3.15m范圍內(nèi)深10.5m，樁底標(biāo)高-6.233m。本區(qū)間隧隧道與較深攪攪拌樁相交長長度為4m，與較淺攪攪拌樁距3.3m。同時(shí)下行線隧道道還穿越下沉沉式廣場2#、3#出入口，穿穿越時(shí)與出入入口結(jié)構(gòu)底凈凈距約為7.3m。出入口采采用攪拌樁圍圍護(hù)，與區(qū)間間隧道相交。圖1區(qū)間隧隧道與下沉式式廣場擋土墻墻相對位置示示意圖施工應(yīng)對技術(shù)：：（1）精心施工工：在盾構(gòu)穿穿越過程中必必須嚴(yán)格控制制切口土壓力力，同時(shí)嚴(yán)格格控制與切口口土壓力有關(guān)關(guān)的施工參數(shù)數(shù)，如推進(jìn)速速度、總推力力、出土量等等，盡量減少少土壓力的波波動；嚴(yán)格控控制盾構(gòu)糾偏偏量，在確保保盾構(gòu)正面沉沉降控制良好好的情況下，使使盾構(gòu)均衡、勻勻速施工，以以減少盾構(gòu)施施工對土體的的擾動和地層層損失，控制制下沉式廣場場及出入口通通道變形量為為+5～-20mm，從而避免免對建筑物結(jié)結(jié)構(gòu)造成破壞壞。（2）加強(qiáng)監(jiān)測測：積極監(jiān)測測為優(yōu)化施工工參數(shù)提供依依據(jù)。盾構(gòu)穿穿越前在下沉沉式廣場上布布置一定數(shù)量量的沉降監(jiān)測測點(diǎn)，對建筑筑進(jìn)行沉降、傾傾斜等監(jiān)測。在在盾構(gòu)穿越過過程中加強(qiáng)監(jiān)監(jiān)測，及時(shí)反反饋監(jiān)測結(jié)果果，以指導(dǎo)施施工和制定更更合理有效的的保護(hù)措施。（3）有效注漿漿：在盾構(gòu)穿穿越過程中利利用盾構(gòu)同步步注漿系統(tǒng)及及時(shí)充填盾構(gòu)構(gòu)推進(jìn)留下的的空隙，減少少地層損失，若若下沉式廣場場沉降量接近近預(yù)警值范圍圍時(shí)，待盾構(gòu)構(gòu)通過后及時(shí)時(shí)置換漿液，可可使用隧道內(nèi)內(nèi)管片注漿孔孔進(jìn)行壁后單單液注漿，通通過二次注漿漿，控制滯后后沉降。（4）制定有效效的應(yīng)急預(yù)案案，在施工中中若發(fā)現(xiàn)異常常情況，立即即啟動應(yīng)急預(yù)預(yù)案，疏散人人員，確保人人民生命安全全。3.2穿越下下立交以及中中環(huán)線橋墩區(qū)間隧道下行線線將穿過淞滬滬路～黃興路路下立交抗拔拔樁和錨桿樁樁區(qū)域，上行行線隧道在SK27++505～SK27++585穿越下立交交區(qū)域約為80m，下行線隧隧道在XK27++545～XK27++700穿越下立交交區(qū)域約為155m，該區(qū)域距距離江灣體育育場站的距離離為140m左右。上行行線隧道穿越越段最低點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為為-8.9m，此處隧道道頂標(biāo)高為-10.77m，與隧道凈凈距僅1.8m；最高點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為為-6.0m，此處隧道道頂標(biāo)高為-9.9m，與隧道凈凈距約為3.9m.另外下立交交底板下采用用φ700雙軸攪拌樁樁進(jìn)行了加固固，加固厚度度為底板下2m，水泥摻量13%～15%，盾構(gòu)與下下立交結(jié)構(gòu)凈凈距小于2m時(shí)將切割加加固層；下行行線隧道穿越越段最低點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為為-6.4m，此處隧道道頂標(biāo)高為-10.44m，與隧道凈凈距約為4.0m，最高點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為為-1.4m，此處隧道道頂標(biāo)高為-6.9m，與隧道凈凈距約為5.5m。圖2隧道上上行線與下立立交最小間距距示意圖區(qū)間隧道上行線線在SK27++475～SK27++490、下行線在XK27++465～XK27++485處從中環(huán)線線橋墩邊穿過過，影響范圍圍約15m，上行線隧隧道距橋墩樁樁基較遠(yuǎn)，約約為7.0m,下行線距樁樁基較近，最最近處僅1.7m，中環(huán)線橋橋墩樁基為φ800鉆孔灌注樁樁，樁長60m，此處隧道道覆土約為13m，隧道底埋埋深約為21m，橋墩樁基基遠(yuǎn)深于隧道道?？刂贫軜?gòu)構(gòu)機(jī)掘進(jìn)引起起的地層變形形及全面調(diào)查查樁基承臺結(jié)結(jié)構(gòu)形式及使使用狀況非常常重要。圖3隧道與與中環(huán)線橋墩墩的平面位置置示意圖施工應(yīng)對技術(shù)：：（1）施工方法法對地層的影影響程度的設(shè)設(shè)定盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)而產(chǎn)產(chǎn)生的地層變變形按其位置置可分為以下下幾種類型a.開挖面前前方的地層變變形盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)時(shí)若前倉壓力力過大將導(dǎo)致致地表隆起，這這是施工中要要盡量避免的的。其次前倉倉壓力過小將將導(dǎo)致地表下下沉，所以掘掘進(jìn)的施工管管理是減少地地層變形的主主要因素之一一。b.盾構(gòu)機(jī)通通過時(shí)的地層層變形在盾構(gòu)機(jī)通過時(shí)時(shí)，由于盾構(gòu)構(gòu)機(jī)殼體與地地層之間有摩摩擦，以及超超欠挖、糾偏偏和過大的“蛇形”推進(jìn)，是引引起地層擾動動的主要因素素。c.盾尾脫離離后的地層變變形由于盾構(gòu)機(jī)施工工，管片外存存在環(huán)形間隙隙，推進(jìn)時(shí)必必需同步向盾盾尾注漿。注注漿不及時(shí)或或注漿量過大大和過欠都將將導(dǎo)致地層變變形。此外，如果出土土口發(fā)生涌水水，也會發(fā)生生大面積的沉沉降。在軟弱弱的粘土層中中掘進(jìn)，過大大的擾動，會會引起長期的的后續(xù)沉降。一旦地層發(fā)生了了上述的變形形，樁基承臺臺處的外力條條件和支承狀狀況就發(fā)生了了變化，從而而造成承臺發(fā)發(fā)生沉降，傾傾斜和斷面變變形等情況。（2）針對性技技術(shù)措施a.地層加固固處理措施該樁基按摩擦樁樁考慮，盾構(gòu)構(gòu)掘進(jìn)必然會會削弱樁身和和土體之間摩摩擦力，周圍圍土體會變的的比較松散，從從而降低了樁樁基的承載能能力，所以在在同步注漿后后及時(shí)二次注注漿，并嚴(yán)格格控制盾構(gòu)推推進(jìn)的速度和和軸線偏差。在在沉降超過設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)定+5mm～-5mm時(shí)，可以通通過在樁身周周圍注漿，增增加樁身和周周圍土體的固固結(jié)，使樁基基的承載能力力得到提高。b.推進(jìn)施工工管理技術(shù)措措施在盾構(gòu)推進(jìn)過程程中，嚴(yán)密關(guān)關(guān)注盾構(gòu)機(jī)的的運(yùn)行姿態(tài)，及及時(shí)有效的糾糾正偏差，使使其按設(shè)計(jì)的的軸線推進(jìn)，盡盡可能地減小小“蛇形”軌跡出現(xiàn)。推進(jìn)過程中密切切關(guān)注土壓力力的變化，使使其保持在恒恒定的范圍內(nèi)內(nèi)。為了增加加開挖面的穩(wěn)穩(wěn)定性，調(diào)整整千斤頂推力力和螺旋機(jī)的的轉(zhuǎn)速，使壓壓力艙與開挖挖面土壓力相相對應(yīng)，正面面土壓力的設(shè)設(shè)定可比正常常推進(jìn)時(shí)略大大，同時(shí)選派派有經(jīng)驗(yàn)的盾盾構(gòu)司機(jī)進(jìn)行行操作。另外外可根據(jù)需要要，注入適當(dāng)當(dāng)?shù)奶砑觿┰鲈黾娱_挖土的的塑性流動化化，使壓力艙艙內(nèi)不產(chǎn)生空空隙。盾構(gòu)施施工對土層的的過大擾動，容容易造成對下下立交基礎(chǔ)的的不利影響，為為防止這種現(xiàn)現(xiàn)象的發(fā)生，在在推進(jìn)過程中中，嚴(yán)格控制制軸線，勤糾糾、少糾，盡盡可能防止蛇蛇行發(fā)生。在在同步注漿施施工時(shí)，必須須控制注漿壓壓力的大小以以及漿液質(zhì)量量，同時(shí)保證證充分的注漿漿量，以避免免樁基發(fā)生傾傾斜。在穿越越樁基群期間間，可適當(dāng)提提高管片拼裝裝狀態(tài)的千斤斤頂壓力。若有較大的波動動發(fā)生，必須須停止推進(jìn)，采采取有效措施施予以解決。嚴(yán)嚴(yán)格禁止盾構(gòu)構(gòu)機(jī)后退現(xiàn)象象，切實(shí)執(zhí)行行盾構(gòu)機(jī)操作作規(guī)程，防止止發(fā)生意外的的地層擾動和和地表塌陷。c.盾構(gòu)穿越越措施由于盾構(gòu)須從中中環(huán)支撐樁側(cè)側(cè)穿越，施工工中必須提高高盾構(gòu)掘進(jìn)軸軸線控制精度度。在盾構(gòu)穿穿越該區(qū)段前前30米進(jìn)行一次次全面的軸線線復(fù)測，通過過人工復(fù)核與與自動測量相相結(jié)合的方式式，將盾構(gòu)機(jī)機(jī)調(diào)整到最佳佳姿態(tài)。①從樁側(cè)穿過過時(shí)，可將盾盾構(gòu)姿態(tài)適當(dāng)當(dāng)調(diào)整為偏向向無樁的一側(cè)側(cè)，但必須控控制在設(shè)計(jì)誤誤差允許的范范圍內(nèi)；②從樁間穿越越時(shí)，必須將將盾構(gòu)軸線控控制精度提高高，通過加強(qiáng)強(qiáng)測量和及時(shí)時(shí)調(diào)整，將盾盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)態(tài)與設(shè)計(jì)軸線線的偏差控制制在20mm以內(nèi)，確保保盾構(gòu)穿越時(shí)時(shí)與旁邊樁基基之間保持一一定的凈距。d.施工監(jiān)測測措施在施工過程中，加加強(qiáng)對下立交交的監(jiān)測，監(jiān)監(jiān)測的內(nèi)容應(yīng)應(yīng)包括沉降監(jiān)監(jiān)測、位移監(jiān)監(jiān)測以及側(cè)斜斜等。監(jiān)測管管理可分為通通過前、通過過中、通過后后三個(gè)階段來來實(shí)施。特別別是在接近下下立交區(qū)域的的前方區(qū)段，對對相似土層條條件的地點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行監(jiān)測，掌掌握盾構(gòu)施工工對土層的影影響，進(jìn)一步步優(yōu)化施工參參數(shù)。通過時(shí)時(shí)的監(jiān)測是為為監(jiān)測下立交交的安全進(jìn)行行的，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)監(jiān)測值或監(jiān)監(jiān)測變化值超超過警戒限時(shí)時(shí)，需停止盾盾構(gòu)施工，查查明原因，并并及時(shí)采取有有效加固措施施，對下立交交進(jìn)行保護(hù)。在在確認(rèn)下立交交安全后再開開始推進(jìn)。通通過后的監(jiān)測測，一般此時(shí)時(shí)變化數(shù)值逐逐步變小，在在變化逐漸穩(wěn)穩(wěn)定之前一直直要進(jìn)行，但但可以適當(dāng)減減少監(jiān)測的頻頻率。e.信息化施施工①增加測量頻率率，監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)及時(shí)向技術(shù)術(shù)人員提交。②組織專人分析析監(jiān)測數(shù)據(jù)，及及時(shí)調(diào)整推進(jìn)進(jìn)參數(shù)或采取取相應(yīng)的保護(hù)護(hù)措施。③為保證下立交交結(jié)構(gòu)安全，盾盾構(gòu)穿越下立立交時(shí)，控制制變形量為+5～-10mm。④盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)控控制橋墩隆起起量為+5mm～-5mm。3.3盾構(gòu)施施工對下立交交抗拔樁基及及錨桿樁的保保護(hù)區(qū)間隧道下行線線將穿過淞滬滬路～黃興路路下立交抗拔拔樁和錨桿樁樁區(qū)域，土層層錨桿為Φ180鉆孔樁，樁樁長24.0m，樁配筋為3Φ22，區(qū)間隧道道距錨桿最近近距離0.91m；抗拔樁為為直徑Φ800的鉆孔灌注注樁，樁底標(biāo)標(biāo)高-36m，樁配筋為14Φ28，樁離盾構(gòu)構(gòu)邊緣的最近近距離僅0.60m左右。下立交交暗埋段為單單箱雙孔結(jié)構(gòu)構(gòu)，外包尺寸寸20.9mm×6.855m，孔內(nèi)凈尺尺寸為9.25mm×5.055m，結(jié)構(gòu)沿縱縱向20m左右設(shè)置一一條變形縫。隧隧道共穿越了了D15～D21共7節(jié)暗埋段結(jié)結(jié)構(gòu)，下立交交敞開段為U型結(jié)構(gòu)，寬20.5m，結(jié)構(gòu)底標(biāo)標(biāo)高最深為-3.0443m。結(jié)構(gòu)縱向20m左右設(shè)置一一條變形縫。其其中下立交暗暗埋段及敞開開段底板下（D20節(jié)～D26節(jié)）設(shè)有抗抗拔樁及土層層錨桿，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)考慮預(yù)留留了地鐵通道道，以確保地地鐵盾構(gòu)能夠夠順利穿越。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的的圖紙中施工工說明,有關(guān)區(qū)間隧隧道下行線穿穿越下立交抗抗拔樁區(qū)域，在在預(yù)留地鐵通通道內(nèi)存在21#、33#二根錨桿樁樁，建議采用用拔樁方式予予以處理。然然而，江灣體體育場車站正正在施工，淞淞滬路周邊道道路車道有限限，勘察探孔孔條件受到限限制，不具備備拔樁工作條條件，采用不不拔樁直接穿穿越，采取一一定的施工措措施并增加設(shè)設(shè)備投入，具具體措施為：：（1）選用刀盤盤扭力較大的的盾構(gòu)機(jī)，再再調(diào)整大刀盤盤的刀具，以以便順利絞斷斷該樁基。（2）盾構(gòu)施工工中，用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)豐富的盾構(gòu)構(gòu)司機(jī)操作，密密切注意盾構(gòu)構(gòu)機(jī)工作壓力力變化，如發(fā)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)刀盤盤卡死現(xiàn)象，采采用順時(shí)針旋旋轉(zhuǎn)刀盤和逆逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)刀刀盤相結(jié)合的的方法，緩慢慢磨斷前方障障礙物，使施施工繼續(xù)順利利進(jìn)行。（3）盾構(gòu)推進(jìn)進(jìn)過程中，如如遇到錨桿等等障礙物，用用刀盤磨斷障障礙物，在磨磨絞過程中，嚴(yán)嚴(yán)格控制千斤斤頂?shù)目偼屏αΑ⒍軜?gòu)掘進(jìn)進(jìn)速度、刀盤盤扭力和刀盤盤速度等參數(shù)數(shù)，并在盾構(gòu)構(gòu)頭部適量加加水，增加潤潤滑度。4結(jié)語盾構(gòu)施工穿越既既有建(構(gòu))筑物等障礙礙物時(shí),施工前首先先要對既有建建筑物進(jìn)行調(diào)調(diào)查,充分了解具具體邊界條件件后，分析可可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的原因，有有針對性地制制定相應(yīng)的施施工應(yīng)對措施施，并做好施施工過程中的的監(jiān)測工作，依依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)及時(shí)調(diào)整盾盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)數(shù)。同時(shí)針對對穿越障礙物物的風(fēng)險(xiǎn),制定相應(yīng)的的應(yīng)急預(yù)案,,以保證在出出現(xiàn)意外情況況時(shí)仍然可以以按預(yù)案進(jìn)行行處理而不致致手足無措。上上海軌道交通通10號線2標(biāo)五角場站站～江灣體育育場站區(qū)間隧隧道在采用上上述施工技術(shù)術(shù)后，圓滿完完成盾構(gòu)穿越越既有建(構(gòu))筑物等障礙礙物的施工難難題，經(jīng)監(jiān)測測發(fā)現(xiàn)，穿越越對周圍建((構(gòu))筑物影響很很小，地面沉沉降在規(guī)范允允許范圍內(nèi)，取取得了很好的的效果，可為為類似工程提提供參考。參考文獻(xiàn)[1]白廷輝,,尤旭東,李文勇