地铁隧道施工时盾构机下穿危房的施工方法

摘 要：本文对地铁隧道盾构施工的风险进行了分析，研究了土压平衡盾构机下穿危房的相关技术。

关键词：盾构法；危房；地铁隧道施工；线路

中图分类号：U455 文献标识码：A

1 导语

随着城市地铁的建设，遇到的环境条件变化较多，需穿越障碍物种类繁杂，包括桥梁、房屋、河流、道路等等，而盾构法施工则是地铁隧道工程施工的首选方法，盾构法由于掘进速度快、施工劳动强度低、施工时对周围环境干扰小等优点，己经成为城市地铁工程施工中一种重要的施工方法。在城市中建设地铁，地铁隧道穿越建筑物的是不可避免的，有时在需要下穿的建筑物中，可能会遇到一些危房，由于种种客观因素的制约，很多时候这些危房无法拆除。由于危房本身就存在着巨大的安全隐患，采用盾构法下穿危房时，难免会因地层失水而造成地表沉降，若地表沉降过大或沉降不均匀，就有可能导致危房倒塌，给人们的生命财产带来巨大的损失。因此，如何安全顺利的下穿危房，已经成为地铁隧道施工中需要解决的难题。

2 工程概况

2.1 线路以及危房情况

工程地点位于广州市，是广州市轨道交通六号线的某盾构区间，单线长度783米，从该区间盾构开始，经过80米将下穿某建筑物，该建筑物为条形基础的3层砖木结构，位于隧道正上方。房屋鉴定结论为：此房屋承重结构已经不能满足正常使用要求，并且房屋整体出现险情，构成整栋危房。危险等级为D级。

2.2 危房所在位置地质情况

危房所在位置地质情况自上至下依次为：杂填土、淤泥质土、中粗砂、粉细砂、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩。

3 盾构的风险分析

根据危房所在位置地质情况资料和线路特征，结合建筑物现状进行风险分析，综合认定该区间进行盾构施工时，此危房保护的难度很大，主要原因如下：

3.1建筑物破旧，并且基础形式过于简单

建筑物调查报告显示，此危房为骑楼，砖木结构，修建年代为1900年左右，已存在不同程度的损坏，墙体风化严重，承载力以及连接强度降低，对沉降非常敏感；基础形式多为较简单的条形基础，埋深较浅，抗扰动能力和抗变形能力较弱。

3.2地层失水风险

洞身主要在泥岩中通过，围岩自身稳定性好，盾构掘进的风险主要是地层失水。地层失水固结，可能造成地面建筑物基础尤其是浅基础的不均匀沉降，墙体开裂甚至房屋倒塌。

3.3地质钻孔风险

隧道洞身穿越地层主要为微风化泥岩，隧道上方存在较厚的连续分布的粉细砂层、中粗砂层，且砂层普遍与岩层相接，中间隔水层较薄。若地质钻探后没有进行封孔或封孔不严，盾构掘进时，地质钻孔实际上成了砂层和隧道之间的水土通道，加上砂层和岩层之间没有可塑粘性土隔断层的塌封，砂和地下水很容易沿着钻孔渗漏到土仓及管片与围岩的空隙，造成砂层固体颗粒损失及地层失水，地面沉陷，隧道上方密集且破旧的危房下沉开裂，甚至倒塌。

4 土压平衡盾构机下穿危房技术

4.1 盾构机通过前的技术措施

（1）测量人员需要提前对危房进行细致的调查，掌握建筑物的现状，对已经开裂、破损及其它重要部位做好标记和记录，同时提前布设沉降监测点及倾斜测点，完成初始值的测量。

（2）盾构通过前，必须保证盾构机及运输设备一切正常，做好设备的保养和维护。

（3）在通过危房15m前，开仓进行刀具检查，若发现刀具损坏，及时更换刀具。除特殊情况外，建筑物下禁止开仓。

（4）盾构机通过前，必须对危房进行临时支撑。

4.2 盾构机下穿时的技术措施

盾构下穿危房过程中，原则上应保证盾构机快速连续地通过危房，同时保证管片背后注浆。根据这个原则，盾构机通过期间应采取以下措施：

（1）采取欠压掘进模式。该危房附近地质钻孔位于左线隧道正上方，且距该危房相当近，因此危房段采用欠压掘进模式，并结合掘进监测情况，气压辅助方式。

（2）时刻留意掘进参数变化。操作人员对掘进参数尤其土仓压力一定要敏感，若出现土仓底部压力突然增大，而扭矩变化不大的情况时，应立即关闭仓门及螺旋机闸门，不出土，快速掘进，并多加气（发泡剂），把土仓压力提高到150～200kPa。

（3）渣土分析及出土控制：每环都要清洗渣土样，分析渣土变化。

（4）避免由于刀盘“结泥饼”而导致的盾构机无法推进，盾构在危房下长时间停滞。由于泥质粉砂岩，在遇水软化后具有一定的粘性，在掘进时容易“结泥饼”，因此，掘进过程中应坚持使用发泡剂，一旦发现有“结泥饼”的征兆，立刻进行处理，限制泥饼发展。

（5）保证管片背后注浆量和注浆效果。注浆是保证隧道质量和避免地面沉降的关键。采取以下措施保证管片背后注浆质量。

①注浆量：同步注浆量不少于6m3/环。

②注浆压力：一般0.2～0.3MPa，最大不超过0.3～0.4MPa，下部孔的压力比上部孔略大（0.5MPa左右）。

③掘进过程中，采取双液二次注浆与管片背后补充注浆相结合的方法保证管片背后注浆量，下穿该危房时，每环补注双液浆。

④盾构下穿危房段时，通过洞内径向注浆孔注入聚氨酯，以减少盾尾注浆前窜的机率和数量并减少窜水的机率。

4.3盾构机通过后的技术措施

（1）盾构机通过时，可能对建筑物产生一定影响，盾构机通过后仍需对建筑物按上述的频率进行监测。

（2）隧道内对该位置的管片背后进行二次补充注浆，保证管片背后充满，以控制后续的地层沉降。

（3）若建筑物有出现裂纹或产生损坏的，必须对危房进行再次房屋鉴定，并及时进行修补加固及恢复。

结语

城市正在飞速发展，地下轨道建设正在为城市的发展服务，地铁线路选线不可能避开地面所有建筑物，甚至有时地铁隧道难免要从危房下穿越。施工人员通过科学、合理的技术措施保证盾构机顺利通过危房区域，能较大程度的减少了业主资金投入，因此，该成功经验可作为类似地层中下穿建筑物施工措施予以同行借鉴。

参考文献

[1]竺维彬，鞠世健.地铁盾构施工风险源及典型事故的研究[M].广州：暨南大学出版社，2009.

[2]竺维彬，鞠世健，史海欧，等.广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究[M].广州：暨南大学出版社，2006.