盾构下穿密集房屋群施工控制技术

何锐

（广州轨道交通建设监理有限公司 广东 广州  510010））

摘要：随着城市轨道交通建设的发展，地下空间进一步被开发，盾构隧道不可避免在复杂环境下穿越各类建（构）筑物、既有隧道或其它城市生命线工程，其施工环境风险问题突出，施工过程中若控制不当，容易发生较大安全事故，造成重大经济损失。结合本工程实例，从盾构掘进下穿密集建筑物群各项施工控制措施进行研究，以供同类工程参考。

关键词：盾构技术；穿越房屋建筑群；施工技术

引言

随着城市轨道交通建设的发展，地下空间进一步被开发，盾构隧道不可避免在复杂环境下穿越各类建（构）筑物、既有隧道或其它城市生命线工程。地下隧道掘进引起的地表变形将引起建筑物的附加变形及附加应力，从而造成裂缝、不均匀沉降、倾斜等危险，其施工环境风险问题突出，施工过程中若控制不当，容易发生较大安全事故，造成重大经济损失。结合工程实例，从盾构掘进下穿密集居民区房屋建筑物群各项施工控制措施进行研究，以供同类工程参考。

1、依托工程概况

松山湖站～大朗西站区间（后简称“松~大区间”）为东莞市城市轨道交通1号线一期工程第18个区间。本区间线路出松山湖站后，沿新城路敷设，在新城路与红棉路交叉口以南约400m处向东转进入松山湖风景区，依次下穿红棉路、松山湖沟谷公园水域、翠竹路、莞深高速路、道黎线220KV高压线塔、畅园路，在穿越佛子凹村密集房屋群后接入大朗西站。

区间隧道左线设计起讫里程为左DK37+076.047～左DK39+604.593，长链71.469m，全长2600.015m，右线设计起讫里程为右DK37+076.047～右DK39+603.156，长链26.403m，全长2553.512m。区间隧道采用盾构法施工，隧道外径6.7m，内径6.0m；联络通道采用矿山法施工，中间风井采用明挖法施工。

2、施工安全风险分析

2.1工程地质风险

区间下穿段隧道顶覆土15.7m～16m，主要为<1-1>素填土、<3-4-2>淤泥质黏土、<6-3>可塑状粉质粘土、<6-6>硬塑状砂质粘性土、<8-1>全风化混合花岗岩、<8-2>强风化混合花岗岩、<8-2-1>块状强风化混合花岗岩；洞身主要为<8-1>全风化混合花岗岩、<8-2>强风化混合花岗岩、<8-2-1>块状强风化混合花岗岩。不同地层的力学性能存在很大的差别，这对盾构施工是不利的。

2.2与房屋特殊相对下穿位置风险　

本区间房屋密集群位于大朗西站附近佛子凹村，沿线以多层商铺及民宅为主，场地地势平坦，周边环境条件复杂，主要采用天然基础及桩基础。

序号	风险源名称	风险源描述	风险分析	风险等级	应对措施	处置后风险等级
1	B15-013,佛子凹市场	框架4层,条形基础，埋深4~5m,隧道下穿。	隧道洞身为全风化地层，拱顶为砂质粘性土地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级
2	B15-014,佛兴路197号商住楼	框架5层,机械钻孔灌注桩,桩长23.0~28.0m,桩径Φ1000,隧道侧穿，平面距隧道6.5m	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作	四级
3	B15-015,佛兴路196号商住楼	框架4层,天然基础，埋深3~5m,隧道下穿	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级
4	B15-016,喜庆堂食堂	框架4层,天然基础，埋深2~4m,隧道下穿	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级
5	B15-017,阳光住宿	框架4层,条形基础，埋深2m,隧道下穿	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级
6	B15-041,佛兴路126号商住楼	框架5层,机械钻孔灌注桩,探测桩长14±0.5m,桩径Φ1.2~Φ1.5,隧道下穿	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；房屋桩基与隧道顶部距离小，施工过程中可能造成房屋沉降、开裂等风险。	二级	拆除房屋	四级
7	B15-042,佛兴路118号商住楼	框架3层,桩基，探测桩长为17.5±0.5m,隧道侧穿，局部侵入隧道	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；房屋桩基与隧道顶部距离小，施工过程中可能造成房屋沉降、开裂等风险。	二级	拆除房屋	四级
8	B15-045,佛子凹喜庆堂	框架3层,条形基础，埋深2m,隧道下穿	隧道洞身为全强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级
9	B15-058,嘉乐百货	框架2层,条形基础，埋深3.0±0.5m,隧道下穿	隧道洞身为强风化地层，拱顶为全风化地层；隧道施工中可能造成建筑基础不均匀沉降、建筑开裂等风险。	三级	1、施工前加强对房屋的基础型式、深度、位置等内容的调查，确保输入资料的准确性； 2、建议提前进行房屋现状评估鉴定； 3、盾构施工前提前预留袖阀管，根据监测情况实施跟踪注浆； 4、控制好盾构掘进参数和姿态，及时同步注浆和二次注浆，并加强监测工作。	四级

其中B15-042佛兴路118号商住楼、B15-041佛兴路126号商住楼由于业主不同意原定拆除方案，因此区间左线在DK39+495.018～DK39+528.096段依次下穿东莞国药、兴达百货较深桩基础房屋；现场进行针对桩基深度进行物探、访问、两者差距较大，房屋桩基础具体深度存在不确定性，不能准确判断桩基侵入隧道情况，按照桩基侵入隧道考虑。

3、下穿房屋建筑群的安全控制措施

3.1穿越前控制措施　

1、穿越B15-042佛兴路118号商住楼、B15-041佛兴路126号商住楼

为消除盾构机通过期间对房屋及周边环境的影响，在盾构机到达桩基础房屋前，对桩基侵入隧道的二栋桩基础房屋进行预注浆加固。

2、穿越其它房屋群

在其它房屋基础周边提前预埋袖阀管，根据穿越期间监测数据实施进行跟踪注浆（启动跟踪注浆条件：单次沉降速率超过1.5mm/d）。

3、其它措施

由于该房屋群建筑物密集，人员集中，为贯彻”生命至上“原则，各方积极协调市、镇、村相关政府部门、应急管理部门、房屋业主及租户等，全力落实穿越期间各类人员撤离措施。

3.2穿越期间盾构施工控制措施　

1、施工前准备工作

由于穿越桩基础房屋段地质主要为<8-1>全风化混合花岗岩、<8-2>强风化混合花岗岩、<8-2-1>碎块状强风化混合花岗岩，为了顺利通过房屋，在到达桩基础房屋前须停机带压开仓检查、更换刀具，并对所有设备进行彻底的检查和维修，特别是土压传感器的检查、液压系统、注浆系统、测量导向系统等，以确保盾构机以良好的状态顺利穿过房屋建筑群。

2、穿越期间施工控制

⑴采用土压平衡模式掘进，土压力设定为1.6-1.7bar，仓内实土控制在60%-80%，利用仓内实土压稳定刀盘前方掌子面，防止掌子面失稳坍塌。

⑵刀盘转速与掘进速度控制

①桩基础房屋：刀盘转速0.8-1.0r/min，以3-8mm/min的速度进行慢速切磨，以减小对桩体的扰动。

②其它房屋：刀盘转速1.2-1.3r/min，盾构掘进速度为25~35mm/min。

⑶推力控制

①桩基础房屋：推力控制在800~900t。

②其它房屋：推力控制在1000~1300t。

⑷出土量

理论出土量57.4m^3，现穿越期间地质为软弱地层，取松散系数为1.4，故单环实际出土量≤80m³。

⑸同步注浆

在壁后注浆施工中，对注入压力和注入量这两个参数进行严格控制，注浆压力设定为2~3bar，注浆量为7.8-8.1m³/环，注浆孔位为一周4根管路，同步注浆速度与掘进速度同步，及时填充土体与管片间隙。

优化同步浆液配比，增加同步注浆中水泥占比，缩短初凝时间，保证注浆质量。

⑹二次注浆

为了填补管片背后的空隙，在台车尾部平台上放置一台注浆泵，掘进的同时在盾尾后5环进行二次注浆，两个班组24小时跟踪注浆。

每环注浆量约为0.5～1m3，注浆压力控制在3bar以内，适量多次注入，根据注浆压力及监测调整。浆液配比为:水泥浆与水玻璃体积1:1，水玻璃用水稀释1:3，水泥浆水灰比1:1。

⑺下穿过程中为了保证房屋安全，掘进过程中由盾尾径向孔注入膨润土或惰性材料，减少地层的沉降。

⑻盾构机通过后及时对此区域进行地质雷达扫描，对异常位置进行地面及洞内补浆。

⑼为了防止因管片变形引起地层的扰动，对管片螺栓进行三次复紧。即拼装管片时一次拧紧，推出盾尾后二次拧紧，后续盾构掘进至每环管片拼装前，对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。

3、监测控制情况

按照设计要求和有关技术规范，合理设置监测目标的监测点，通过对不同监测资料之间的相关性进行分析，并与现场检测相结合，及时、准确地评估盾构施工对其周边环境影响的安全性，以达到科学的预警。在盾构穿越房屋群施工过程中，正常工况监测频率为3次/d，洞内巡视和地面周边环境巡视，巡视频率为2次/d。

盾构穿越房屋建筑群期间，各项监测数据稳定，未超过设计预警、控制参数，各类房屋无异常。

4 结论与建议

盾构施工具有施工速度快、对周边环境影响低等特点，已被广泛用于城市轨道交通工程。在盾构机穿越建筑物地基时，由于施工过程中的控制不到位，会造成建筑物的倾斜、不均匀的沉降，从而造成建筑物的沉降、裂缝，势必加大工程的难度与危险性。为了减少施工风险，保证工程的安全，在施工过程中要严格控制隧道开挖速度、土仓压力、刀盘转速、土量、注浆量、注浆压力等参数，从而有效地控制土体的变形，降低对地面建筑物及结构的影响。本文中所探讨的施工技术控制措施确保了该盾构隧道在施工过程中的安全性、快速性，为以后类似工程的施工提供了参考经验。