岩溶地层中盾构下穿房屋地面沉降控制技术研究

摘要：盾构法施工以其独特的优点在城市地铁建设中得到广泛应用，其虽避免了大量繁琐的房屋征拆工作，但也不可避免的会对房屋会产生或多或少的影响，造成房屋沉降、开裂、甚至坍塌。文中结合具体工程实例，详细分析了盾构下穿房屋过程中诱发沉降出现原因及采取应对措施。结果表明岩溶地层中盾构下穿房屋要严格控制切口水压等掘进参数，才能确保建筑物及隧道安全。

关键词：岩溶 盾构 房屋沉降 切口水压

中图分类号：U455.43 文献标识码：A

0引言

近年来，盾构法以其施工速度快、施工安全、对地面建筑和交通干扰小的优点被广泛应用于地铁工程建设中1,2。但盾构掘进时可能会引起周围房屋沉降，甚至会导致岩溶水和泥沙大量涌入隧道，产生涌水、突水等工程事故，严重的可能会导致地面塌陷及盾构机陷落3。因此，对于岩溶地层中盾构法施工下穿房屋地面沉降控制技术进行研究具有非常重要的现实意义。

1工程概况

广州地铁某区间房屋为8层钢筋混凝土框架结构，条形浅埋基础，基础埋深约2m，房屋尺寸为51.5（长）×10（宽）×25（高）m。区间右线325~355环从房屋下方斜向穿过，与房屋纵轴线斜交21°。此处隧道起讫里程为YDK7+185~YDK7+235，隧道埋深约14～16m，房屋与隧道平面位置关系如图1所示。

图1 房屋与隧道平面位置示意图

根据详勘及补勘报告，结合岩溶处理阶段地质钻探情况，此房屋下方的地质情况从上至下依次为：人工填土层、冲积-洪积硬塑粉质粘土层、可塑状炭质泥岩、灰岩、炭质灰岩残积土层及微风化灰岩，隧道穿越地层主要为微风化灰岩层，岩面至拱顶距离约为3～7m，岩面起伏较大，此处隧道地质情况如图2所示。

图2 隧道地质剖面图

2 盾构掘进过程监控

在盾构下穿房屋过程中，对地面及房

屋沉降、盾构切口水压、推力、扭矩、同步注浆及二次注浆量等参数进行了监控，通过监控及时反馈房屋安全状态及盾构掘进情况4,5。分析监控数据发现，掘进过程中房屋累计最大沉降发生在18#监测点处，具体监控情况表1、图3~图7。

表1 盾构掘进日期对应环数

日期 3.5～3.6 3.16～3.18 3.24～3.26 4.8～4.10

环数 322～323 329～334 342环保压 357环开仓

图3 18#监测点沉降过程示意图

图4 切口水压监测数据变化示意图

图5 盾构推力监测数据变化示意图

图6 盾构扭矩监测数据变化示意图

图7 同步注浆及二次注浆监测数据变化示意图

4 沉降原因分析

（1）掘进322~323环时，由于刀盘转动扰动前方土体造成应力释放，水土平衡被打破，造成沉降8.2mm，此时通过调整切口水压使水土压力重新达到平衡，以控制进一步沉降。

（2）掘进329环时，由于此处存在一前期勘察未发现小溶洞，造成二次注浆量异常，进而引起监测点沉降6.9mm。

（3）342环位置停机保压时，由于周围岩层存在裂隙，造成掌子面压力不稳，切口水压降低，进而引起监测点沉降。

（4）357环位置带压开仓时，此时左右线刀盘相距约40m，分析发现两区间中间岩层存在裂隙，致使右线无法保压，进而引起沉降。

5结论

（1）盾构在灰岩微风化带地质中掘进时，推力及扭矩较大。

（2）盾构在岩溶地层中掘进时，切口水压、推力、扭矩、同步注浆及二次注浆参数的变化会影响掌子面水土压力平衡，进而影响周围建筑物。因此要通过实时监控，严格控制各项掘进参数。

（3）下穿房屋过程中尽量控制盾构机匀速掘进，掘进速度10mm/min左右为宜。

（4）岩溶发育区域微风化灰岩破碎、裂隙发育，会造成土仓堵塞。盾构下穿房屋过程中若正循环不畅，可以采取逆循环掘进模式，以确保切口水压稳定。

参考文献

[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991

[2]周文波.盾构法隧道技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版工业出版社，2004

[3]桂林.广州地铁五号线岩溶地区盾构隧道工程技术研究[J].桂林工学院学报,2008,28(3): 324-329

[4]周文波，胡岷.盾构法隧道施工主要参数控制方法研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(z1): 2430-2433

[5]桂林.广州地铁五号线岩溶地区盾构隧道工程技术研究[J].桂林工学院学报,2008,28(3): 324-329