盾構穿越臨近建構筑物施工控制技術

盾構穿越臨近建(構)筑物施工控制技術一、概況分析xx軌道交通XX線xx標曲陽路站～虹口足球場站區(qū)間隧道沿線附近的建筑物有虹口足球場、魯迅公園中的越虹橋、人工湖、假山及中原證券大廈、曲陽小區(qū)、梅園村酒家、沙涇港橋等，其中中原證券大廈離隧道平面位置約為6米，其中在砂性土全段面中穿越沙涇港橋樁基，樁基底隧道底板凈距不足2米，沙涇港橋樁基主要分布在下行線第970環(huán)第～1010環(huán)之間，隧道河處覆土約為12米。近距離穿越以上構筑物，為減小對其影響，我們利用了對正面加注泡沫劑、加固臨近建筑結構、控制盾構推進參數(shù)、采取信息化施工等一系列相應措施，順利的通過了施工風險地段。圖一、盾構近距離穿越沙涇港橋樁基二、結構加固及處理措施2.1在盾構穿越臨近建（構）筑物時，為防止建（構）筑物變形，必須考慮對結構加固及其他處理措施，加固措施可以考慮地基改良、基礎加固、隔斷防護等。我們在選擇這些防護加固方法時，除應考慮施工的難易、安全性、經濟性、工期、環(huán)境條件等之外，還借鑒了以往的施工實例經驗。最重要的是必須根據每個建（構）筑物現(xiàn)場的實際情況選擇最為合適的加固方案。在盾構穿越魯迅公園越虹橋和曲陽小區(qū)時，我們采用在地面跟蹤注漿的方式來進行對建筑物的加固。根據具體情況，首先須進行鉆孔設計，內容包括位置、排數(shù)、深度和斜度；其次須確定注漿順序和次數(shù)，一般第一次是外圍注漿，形成一道屏障，防止以后注漿漿液流失，然后進行地基加固注漿。在加固上述兩處建（構）筑物時，首先在其樁基邊布置了2排劈裂注漿孔，孔距為1.0米，孔深具體數(shù)值是由現(xiàn)場具體標高而定的，先施工外排的注漿孔，注漿深度設計約為4米；在內側布置一排斜孔，注漿厚度設計約2.0米，待地鐵盾構穿過時根據監(jiān)測數(shù)據，如影響較大時，則進行跟蹤注漿。注漿量：根據現(xiàn)場數(shù)據，一般每米注漿200L左右。注漿壓力及時間：注漿壓力和時間是影響注漿效果的重要因素。充填注漿壓力初始值很?。s0.01-0.05MPa），注漿到結束時可達到0.2-0.4MPa，并加入速凝劑使?jié){液的凝固時間控制在1-3小時之內。壓密注漿的壓力稍高，但不大于0.5Mpa。漿液的要求：注漿的漿液要有一定的粘度，凝固要快，收縮要小，對土體的加固作用明顯；壓密注漿的漿液要坍塌度要小，依靠壓力對周圍土體產生擠壓作用。采用的配合比為：水：水泥：水玻璃=0.5：1：0.032.2在穿越全段面砂層砂涇港橋樁基分布區(qū)時，為控制正面穩(wěn)定和地面安全，通過正面注入泡沫劑已改良土體，保持正面穩(wěn)定和土壓平衡，保護地表和橋面安全。泡沫注入參數(shù)：設定土倉壓力2.6Bar,推進速度2-3cm/min，泡沫用量15-21L/環(huán)，各推進參數(shù)如圖二所示：三、盾構推進參數(shù)控制3.1盾構正面土壓力控制在盾構穿越過程中必須嚴格控制切口土壓力，在確保盾構正面沉降控制良好的情況下，推進時設置梯度壓力以盡量減少土壓力的波動。使盾構均衡勻速施工，以減少盾構施工對地面的影響。根據本區(qū)間的臨近穿越經驗認為實際設定的壓力應在理論值的數(shù)值上加0.2—0.3Bar（即預備壓），即為理論值的105～115%，推進階段必須將實測的地面沉降值與盾構推進諸要素進行分析研究，以保持盾構機前的地面沉降在（-2mm，+2mm）之間來控制和調整設定土壓力。拼裝環(huán)號推進速度（mmm/minn）土倉壓力(baar)總推力(t)主刀盤扭矩(bbar)出土情況及有否否流砂98023-282.54123889無99022-282.53123590無100025-312.42124588無101026-302.31123585無102024-322.26123987無103022-292.24124089無104026-322.20123891無105021-252.21125090無106020-282.20124492無107024-282.20124193無圖二、過砂涇港橋加注泡沫各技術參數(shù)圖三、盾構穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)土壓設定推進施工時，要經常監(jiān)視土倉壓力值并且控制千斤頂?shù)耐七M速度、出土螺旋機的轉數(shù)及出土閥門的大小。實際施工土壓所用參數(shù)如圖四所示。3.2推進速度控制盾構機推進速度是盾構穿越建（構）筑物的一個重要參數(shù)，過度的擠壓，勢必產生土倉內外壓力差，增加對土層的擾動，過多積土會造成較大壓力對樁基不利。在穿越砂涇港橋時，推進中控制在2～3cm/min，這樣使盾構推進所產生的應力充分釋放，避免了由于推進應力過大或過于集中造成土體破壞；也使樁基下土體的擾動降到最低，也有利于盾構糾偏。由于隧道埋深和砂性土斷面分布差別，故控制盾構推進的速度也有不同。另外，推進過程中需密切注意千斤頂油壓的變化，并加強盾構姿態(tài)監(jiān)測。拼裝環(huán)號推進速度（mmm/minn）土倉壓力(baar)泡沫注入量（LL）姿態(tài)是否正常97023-262.5116.5正常98523-282.4917.2正常99022-292.4018.5正常100022-282.3418.5正常101023-272.2819.1正常圖四、穿越砂涇港橋樁基時主要技術參數(shù)3.3盾構姿態(tài)控制盾構在穿越樁基過程中，要小幅度、均勻糾偏，均衡勻速施工，盡量縮短穿越時間，減少施工產生的影響。在穿越砂涇港樁基分布段時盾構姿態(tài)變化曲線都較為緩和且變化范圍都在允許范(-50mm，+50mm)之內。穿越沙涇港橋時盾構姿態(tài)如圖五所示。3.4、同步注漿和二次注漿控制對于盾尾后的地面沉降和隧道結構的穩(wěn)定可以通過同步注漿以及后期補壓漿的控制來達到理想結果。同步注漿主要用于填充盾構與隧道之間產生的建筑空隙，同時對隧道結構也起到保護作用。同步注漿量原則上依據理論計算值，但實際施工中注漿量為理論建筑空隙的140％～250％，需根據施工情況和實時地面沉降監(jiān)測結果進行及時調整。注漿壓力最終確定為0.5～0.6MPa，注漿時間應掌握在管片脫離盾尾。在穿越砂涇港段注漿量整體都比鄰近段有所提高，由于此處穿越土層砂性較高、孔隙比較大、易產生流變。實際施工中，在剛進入樁基分布區(qū)時同步注漿量大多為2.5m3左右，是理論值的175％，根據沉降監(jiān)測結果及施工情況，部分地段調整到2.8m3，是理論值的200％；本區(qū)域同步注漿量根據沉降結果大都控制在2.1～2.4m3之間，是理論值的145％16～0％。注入量如圖七所示。圖五、穿越沙涇港橋時盾構姿態(tài)控制可硬性漿液漿液投料量(公公斤)/1.225m3備注水泥粉煤灰砂SY-1ND-105水1251150260135.2400注：每拌1.25m3；水泥：425#普硅；粉煤灰：三級灰；砂：細度模數(shù)0.7。圖六、同步注漿漿液初步配比環(huán)號同步注漿量（mm3）注漿壓力（baar）環(huán)號同步注漿量（mm3）注漿壓力（baar）9702.500.510252.300.59752.550.510302.20.0.59802.550.610352.180.59852.600.610402.250.59902.600.510452.300.59952.700.510502.400.510002.700.610552.500.510052.800.610602.500.510102.800.610652.550.510152.600.510702.500.510202.500.5圖七、穿越砂涇港橋時同步注漿量和注漿壓力隧道內進行二次注漿砂涇港橋由于盾構推進時同步注漿的漿液在填補建筑空隙時可能會存在一定間隙，且漿液的收縮變形也存在地面沉降的隱患，因此在隧道掘進的同時，根據地面建筑物和隧道的監(jiān)測情況，則需在隧道內通過管片注漿孔進行壁后雙液注漿來保護建筑物。液漿的配比如下：水泥粉煤灰水稠度13適量9～11圖八、砂涇港橋二次注漿液漿配比要求漿液滿足泵送要求，泌水率<3‰，漿液一天強度≥0.2Mpa，28天的強度≥3Mpa，并確保在列車振動和7°地震下不液化。壁后補壓漿的壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監(jiān)測數(shù)據而定。并根據施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調整注漿量及注漿參數(shù)，從而使地層變形量減至最小。四、沉降監(jiān)測方案4.1監(jiān)測點的布設1）1）本工程鄰近建（構）筑物的沉降點布設時我們考慮到監(jiān)測對象的特定情況，諸如重要性、距離遠近、結構和基礎形式等。如由于隧道施工過程對周邊建(構)筑物（如曲陽小區(qū)、魯迅公園內的越虹橋和假山）影響較大并可能導致裂縫甚至傾斜的，則進行裂縫、傾斜監(jiān)測，以確保其安全。根據建筑物情況及重要程度，在每個建筑物上面至少設置二個觀測點，測量其位移、傾斜等。2）砂涇港橋沉陷測點布置在砂涇港橋處隧道軸線上每隔5m布置一沉降測點，并在垂直隧道軸線方向上各布置2排橫向監(jiān)測點，以便于在施工過程中根據監(jiān)測結果及時優(yōu)化調整各類施工參數(shù)，確保地面安全。圖九、砂涇港橋沉降檢監(jiān)測點布置圖4.2監(jiān)測頻率設定1）施工前所得的初始數(shù)據為三次觀測平均值，以保證原始數(shù)據的準確性。2）建筑物變形測量應在盾構開挖面附近每天進行1-2次，待盾構穿越后，變形趨于穩(wěn)定時，逐漸減少監(jiān)測次數(shù)，并恢復正常監(jiān)測，待地面變形穩(wěn)定一周后方可停止監(jiān)測。3）對于重要建筑物應采用自動記錄儀和警報裝置控制地面建筑物變形的措施。4.3地表沉降監(jiān)測結果：盾構推過該區(qū)段一周后對地面累計沉降進行監(jiān)測。累計沉降量均在（-30mm，+10mm）之內，在垂直隧道軸線方向布置的2排橫向監(jiān)測點204、210點的沉降也均在在（-30mm，+10mm）之內，如圖十、十一、十二所示?？梢钥闯?，盾構切口尚未到達監(jiān)測點時，隨著盾構的穿越和盾尾注漿，有些監(jiān)測點有一定隆起。當盾尾已完全穿越監(jiān)測點時各點沉降逐漸回落且趨于緩和?？梢钥闯?，通過后期補壓漿，各監(jiān)測點后期沉降得到了有效控制，后期沉降都在允許范圍內，且變化范圍比允許范圍小很多。土壓平衡盾構在樁基下穿越的施工技術取得了預期的效果。圖十、盾構穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)后地面累計沉降量圖十一、盾構穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)監(jiān)測點204沉降圖圖十二、盾構穿越沙涇港橋樁基分布區(qū)監(jiān)測點210沉降圖4.4信息化動態(tài)施工管理在盾構穿越期間，專職人員晝夜對橋面進行沉降監(jiān)測，及時觀察結構的變形情況。采用先進的通信手段，將監(jiān)測數(shù)據及時、準確地反饋給中央控制室，中央控制室根據地面所反映的情況，進行正確判斷，及時通知各子系統(tǒng)調整施工參數(shù)，確保盾構順利穿越沙涇港橋樁基。五、結束語從本工程的施工情況和經驗來看，認為在xx地區(qū)盾構鄰近建筑物時施工，須落實專項技術措施，歸結有以下幾點：(1)須對重點保護的建筑物進行詳細認真地調查，調查包括建筑物竣工資料調查、建筑物現(xiàn)場勘查，以獲取反映真實情況的第一手資料。(2)靈活機動、因地制宜，合理優(yōu)化施工方案。(3)通過重要建筑時須加強沉降觀測頻率，并根據監(jiān)測數(shù)據及時調整盾構掘進參數(shù)，如土壓