对盾构下穿既有站超前探测及预加固技术

摘 要：盾构法是目前城市轨道交通建设中的重要方法之一。在施工过程中会遇到下穿既有建筑物等情况，这时确保盾构顺利下穿建构筑物就很重要，文章主要以北京地铁八号线二期09标段的施工控制措施为例进行分析，介绍盾构近距离下穿既有建筑物施工中顺利下穿既有站的超前探测及对既有站预加固技术。

关键词：盾构；既有地铁车站；超前探测；预加固

1 工程概况

北京地铁八号线二期安德里北街站～鼓楼大街站区间，紧贴既有二号线鼓楼大街站底板下穿，为保证盾构顺利通过既有站，防止穿越过程中遇到既有站基坑支护结构，需提前探明既有站基坑支护型式和范围；在1号换乘厅和新增西北出入口分别设置施工竖井，通过暗挖小导洞实施对既有站基坑支护结构的探查。通过从1、2号导洞施做钻孔，安装袖阀管，采用水泥-水玻璃双液浆对盾构区间与既有站底板间土体进行注浆加固，防止盾构下穿越既有站时对既有站底板下土体扰动过大，减少既有站的总体沉降。

1、2号竖井、既有二号线车站及八号线盾构区间位置图

1号竖井位于新增西北出入口基坑东侧，竖井净空平面尺寸为5m×3m，深18m，探洞总长66.6m。

2号竖井位于1号换乘厅基坑东侧，距主体结构东侧边线24m，竖井净空尺寸为5m×3.3m，深18m，探洞总长84.7m。1、2号竖井、既有二号线车站及八号线盾构区间位置如图所示：

2 工程难点和特点

北京地铁8号线下穿二号线鼓楼大街站垂直距离仅为2.058m，盾构下穿过程中很有可能遇到既有站基坑支护结构，同时盾构下穿过程中对既有站底板下方土体可能造成较大扰动，增加既有站的总体沉降。

2.1 1、2号导洞探测

为保证北京地铁8号线盾构能够顺利通过2号线既有站，防止穿越过程中遇到障碍物，需通过1、2号导洞对既有站进行探测。

在导洞开挖过程中发现的肥槽填土情况，可以判明2号线鼓楼大街站采用明挖放坡开挖。针对本工程的特点及施工中的实际情况，为确保工程质量和安全，针对探测既有站进行专家论证，采纳专家及设计意见确定方案，在导洞内用洛阳铲对2号线既有站进行探测。若探测过程中遇到障碍物，则需进行复测，确保探明障碍物，诺发现盾构范围内存在金属残留物，应施做小导洞将残留物掘出，避免影响盾构掘进，拔出后地层孔洞用素砼填充密实。

2.2 对既有车站下方地层进行预加固技术

由于八号线二期安德里北街站～鼓楼大街站区间，紧贴二号线鼓楼大街站，为减少盾构推进中既有站的沉降，在1、2号导洞内打设袖阀管，对盾构区间与既有站之间土体进行加固。

2.2.1 分析沉降产生的原因

盾构法施工所需要考虑的问题是如何控制土体（地面）沉降或变形，避免引起地面建筑物下沉、倾斜、开裂。结合工程的实际情况对施工中存在的问题进行分析，找出工程控制的重点。本工程的施工难点在于盾构近距离下穿既有站，对既有站沉降的控制，盾构推进过程中，地层的变形主要有以下几方面引起：（1）掘进引起的地层损失。盾构掘进时，由于开挖面土体受到的水平应力小于原始应力，开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失从而导致盾构上方地面沉降。（2）地层原始应力的变化。开挖隧道导致土体介质初始应力的改变，并产生应力重新分布和相应的地层移动。（3）盾构推进时的挤压作用以及盾尾的压浆等使周围形成超空隙水压力区，超空隙水压力将在一段时间内消散复原，地层发生排水固结变形，引起地层位移。（4）管片的渗漏水将会引起周围土体空隙水压力下将，导致土体固结产生地层位移；注浆材料的凝固收缩也使隧道与周围土体产生间隙，引起相应的地层损失。

为减少地铁2号线既有站沉降，从1、2号导洞对既有站下方土体进行加固。该加固区域为盾构区间左右线外侧2.5m范围，分别从1、2号导洞向既有站方向钻孔-打设袖阀管-注浆。

孔位布置如下图所示，打设角度为1-2°，施工过程中尽量沿水平方向打设，切勿下扎角度过大而将袖阀管打入盾构区间。

2.2.2 袖阀管注浆加固

（1）袖阀管注浆参数

第一，孔位布置：水平间距1m，竖向间距40cm，梅花形三排布置，孔径89mm，孔深16m。

第二，套壳料：采用水泥：粘土：水=1：1.5：1.88，粘土中不含沙砾等杂物。

第三，浆液配合比：超细水泥浆～水玻璃浆双液浆（w：c=0.8：1，c：s=1：1），缓凝剂掺量1%-3%。

第四，注浆压力：参考设计图纸暂定为0.8-1.0Mpa。

第五，终压标准：在注浆压力升至1.2Mpa后终注，或在1.0Mpa压力条件下，每延米注浆加固吸浆量

（2）袖阀管注浆工艺流程

第一，按设计要求进行布孔，组织相关人员对孔位进行复核，确认无误后进行钻孔施工。

第二，成孔：采用常规地质合金钻头成孔，成孔直径110mm，孔位偏差小于50mm。

第三，清孔：在钻孔过程中从钻杆压入清水边钻边清孔。

第四，下套壳料：配好套壳料，并从孔内往外灌注套壳料至孔口。

第五，下袖阀管：在下完套壳料的孔中下入已制作好的袖阀管。

第六，管线连接：在套壳料达到一定龄期后（约10小时），在袖阀管内下注浆器，将注浆压力管与注浆器进行连接。

第七，制浆：根据试验给出的配比配置浆液。

第八，开环注浆：将注浆器下至需要注浆的孔段，启动注浆泵，压送清水，压力逐步提高，直到冲开橡胶袖阀及套壳料，压力回落后，泵送双液浆，注浆到所需的压力并稳定为止。

第九，连续开环注浆：前后移动注浆管，在需要注浆的部位依照上步做法依次开环注浆。

第十，做好注浆过程中的各项记录：开环位置、注浆时间、注浆压力、浆液用量、钻孔及注浆过程中出现的特殊情况等，注浆完成后，清洗管路，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。

（3）施工质量控制措施

第一，材料要求：水泥等材料的各项技术指标应符合现行国家标准，应附有出厂检验单。

第二，浆液应按试验确定的配合比配置，经计量后用搅拌机充分搅拌均匀，并在注浆过程中不停缓慢搅拌。

第三，注浆速度20-30L/min。

（4）施工注意事项

第一，施工时，应采用间隔跳孔、逐步约束、先下后上的后退式注浆方法。

第二，由于此工程在既有二号线车站下方，在钻孔过程中，为了避免由于既有站底板图纸标高与实际不符而造成钻孔破坏车站底板，当钻头碰到硬物后，立即停止施工，探明情况后方可继续施工。

第三，当注浆量超过该孔加固体积20%还未达到上述终止标准时，应及时分析原因，采取相应解决措施，并及时报监理单位认可。

第四，注浆效果的检查：

一是注浆结束前，需确认已达到注浆结束标准，方可结束注浆。否则必须进行补孔注浆。

二是分析法：对注浆记录进行统计分析，检查每孔压力流量是否达到注浆结束标准，从而反算浆液扩散范围。

第五，施工期间，每日需对注浆区域上方（即二环辅路上）进行监测，正常施工时每日测量两次，若监测数据有明显变化，立即停止注浆查清原因，并通知施工人员调整注浆压力且加大监控量测的频率。

3 结语

第一，在盾构近距离下穿既有站掘进前，对有既有站开挖时基坑支护形式进行探测以便有效采取应对措施，保证盾构顺利下穿既有站。

第二，盾构近距离下穿既有站过程中，由于盾构对土体扰动较大，因此对既有站下方土体进行注浆加固，减小对既有结构的影响。

第三，本工程通过开挖探测导洞对既有地铁车站基坑开挖支护情况进行探测并对既有地铁站下方土体进行注浆预加固，确保了盾构顺利下穿既有地铁站以及既有地铁站的下沉降至最小，为类似的近距离下穿既有地铁站提供了有益的经验。

参考文献

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