盾构在流塑状淤泥质粘土地质情况下穿越建筑物施工质量控制

摘要: 研究讨论流塑状淤泥质粘土特性及建筑物的现状，分析盾构施工对建筑物的主要影响因素，监测点位的布置，完善优化盾构在此类土层中下穿建筑物（前、中、后）的技术方案，如何保证盾构在有效控制地面沉降的基础上顺利穿越建筑物进行探讨。

关键词：盾构；流塑状淤泥质粘土；推进参数；建筑物；

Abstract: Discussing about the property of fluidal plastic clay and the actual state of the building, analysis the main influential factor for the building in shield tunneling, the determination of monitoring site, to optimize the technical project for penetrating under the building (before, medium, after) in this solid and how to ensure it’s go through the building smoothly on the basis of controlling the ground lower effectively.

Key words:Shield ; fluidal plastic clay; Propulsive parameter; Building

中图分类号：U455.43文献标识码： A 文章编号：

天津地铁3号线第14B标段的铁东路站～张兴庄站盾构区间采用小松（ф6340）土压平衡盾构机先后穿越两栋四层住宅楼、北环铁路线路等特殊地段。分别推进至45环（右）和50环（左）后进入流塑状淤泥质粉质粘土层。右线（90～180）环、左线(95环～185)环范围内下穿两栋四层建筑物（隧道埋深仅10m）。

①该土层为④5淤泥质粉质粘土，褐灰色呈流塑状，夹粉土薄层和贝壳碎屑，平均重力密度为18.64Kn/m3,承载力（仅为80kpa）和自立性均非常小。

②区间右线先行施工，当左线盾构二次穿越时使土体再次扰动。

③该建筑基础为条形基础，砖混结构，年代久远、抗变形能力极小。。

1.目标确定

①住宅楼保护等级：一级

②建筑物沉降控制要求：累计沉降+5mm～-15mm，单次沉降≤-2mm/d

③监测值超过总变形量1/2时报警，并采取应急措施。

2.现状分析

2.1主要原因

流塑状淤泥土层盾构施工对地面两栋四层住宅楼影响因素排查表：

2.2对策制定

推进控制包括推进速度、出土量及土压力等主要施工参数的设定。三者相互影响：若推进速度而出土量，则土仓土压力，其结果将导致地面隆起。反之推进速度，出土量将令土压力，引起地面下沉。为此盾构推进过程中应做到：降低推进速度，严格控制盾构方向、姿态变化，减少纠偏，杜绝大量值纠偏。

对策一：推进速度控制

穿越前盾构掘进速度拟定在2.0～2.5cm/min，施工中根据监测信息反馈情况再做调整，尽量保持推速稳定，减少土体扰动，避免对建筑物结构产生不利影响。

对策二：出土量控制

出土量控制在理论值的95％左右，即V=37.8×95％＝35.91m3/环，保证盾构切口上方土体能微量隆起0～+1mm，以减小土体的后期沉降量。

对策三：土压力设定

（1）盾构掘进正面土压力设定的一般情况

根据土压平衡盾构的原理（图2-1），土仓中的压力须与开挖面的正面水土压力平衡，以维持开挖面土体的稳定，减少对土层的扰动。

图 2-1土压平衡盾构原理图

（2）盾构近距离穿越过程中工作面土压力计算

根据理论及施工经验，穿越区域拟定土压力设置如下：

（实际土压力设定值根据沉降数据值进行微调）

2.3拟定方案

（1）控制段Ⅰ区特点及控制措施

推进速度为2.5～3.5cm/min，并保持0.19Mpa压力。重点控制注浆工序，根据监测反馈的情况实时调整注浆量、注浆压力及其它施工参数。

（2）穿越段Ⅱ区特点及控制措施

盾构左、右线进入建筑物结构正下方。推进速度在2.5cm/min以内。考虑建筑物自身重量及建筑物基础对土压力的分散作用，将土压力设定为0.21Mpa左右。

（3）穿越后控制段III区特点及控制措施

推进速度为3.0～3.5cm/min，并保持0.20Mpa左右压力，重点控制注浆工序。

3.实施情况

3.1收集相关资料

通过走访、调查，并与建筑物产权单位联系，积极收集建筑物的相关资料。

3.2精确设定土压力

（1）理论计算

依据土体静压力公式P= k0×γ×z，（k0为穿越区域土层的侧向土压力系数）结合穿越区域盾构覆盖深度和地面建筑物自重来计算土压力P，从而确定盾构切口刚进入建筑物时的土压力值。

（2）动态调整

根据监测反馈的数据，及时调整土压力。每次以0.01 MPa为原则进行上下调整。

3.3合理控制同步注浆量

（1）结合同步注浆试验

依据相似工程同步注浆经验确定正常掘进同步注浆量设定为理论建筑空隙的250％左右，浆液稠度为9～10。并根据测点反馈数据以0.5 m3 /次（环）为单位进行增、减同步注浆量。

（2）均匀施工

在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。

（3）同步注浆浆液质量控制

根据实际土层情况确定适合盾构穿越建筑物时浆液的自立性和抗压性。

（4）防止盾尾漏浆

穿越前检验盾尾密封装置，使用高质量的盾尾油脂，每环不少于30Kg，严防盾尾漏浆，如发现盾尾漏浆，须及时加海绵板，牢固粘贴在管片外弧面上，情况严重时采用聚氨脂密封盾尾。

图3-1 同步注浆示意图

3.4提高二次注浆效果

（1）后期补压浆控制

二次压浆采用单液或双液浆，浆液通过管片的注浆孔注入地层，适时适量补压浆，注意控制注浆压力，压力不应超过0.8Mp，为了降低影响，一般采用少量、多点、多次的方法进行二次注浆。

图3-2二次注浆示意图

（2）风险预防

确定二次注浆环号、孔位、注浆量并通知专业队伍进行补压浆，做好压浆记录。

3.5采用多种监测方法

（1）模拟段设置

在穿越前50m左右设置模拟段，用于模拟穿越施工，优化掌握并量化施工参数。

（2）隧道测量

①隧道轴线测量

在正常段盾构推进中，每环对盾构及管片姿态进行测量，出具盾构报表。

②隧道沉降监测

自隧道推进试验段开始，取隧道落底管片上最低点为隧道沉降观测点，监测频率为从拼装工作面后5环开始，每天监测一次，直至隧道稳定。

③建筑物变形监测

合理布置建筑物变形监测点和制定监测频率。在正常区段，隧道轴线上监测点间距为每5环一点。为提高检测精度，在推进试验段及穿越后区域加密监测点及各布置4个横向沉降监测断面，横向沉降监测断面以隧道中心为轴线，距离轴线1m、3m、5m、9m各设置一点。

3.6加强设备管理

自盾构进入试验段后，加强对盾构设备、同步及二次补压浆设备、行车、电瓶车等的检修和保养。

3.7管片拼装控制

在管片拼装过程中，缩短盾构停顿时间，采取各种措施防止盾构机后退。

3.8防止漏水漏砂

施工中加大盾尾油脂的压注量，在拼装管片时在管片外垫海绵，以减少和阻止漏水漏砂。若出现漏水漏砂情况严重，在拼装中的管片外加垫多道海绵，且漏浆通道一旦堵住，及时进行二次补压浆。

4结论

随着我国城市化进程的加快以及城市轨道交通建设规模的扩大，类似土层中采用盾构法施工的情况将不断出现，鉴于地质情况的特殊性，在盾构施工时，如何优化施工参数、完善各项技术措施、保证机械设备运转质量、加强掘进拼装施工管理等是值得进一步探讨的一个新的课题。

【参考文献】

［1］《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）2003年版

［2］《城市地铁工程质量检验标准》（DB29-54-2003）天津市工程建设标准

［3］周文波《盾构法隧道施工技术及应用》中国建筑工业出版社.2004年11月.第一版

［4］鲁桂琴，张斌，刘国庆，盾构推进引起周围土体附加应力的力学分析［J］.西部探矿工程.2008,20（8）:162-165。

【作者简介】耿晓亮男 （1982- ）河北省石家庄人，工学学士学位，助理工程师。天津地铁2号线机场延长线工程技术部部长。研究方向：特殊地层盾构法隧道施工技术。

刘世龙男(1987- ) 河南省平顶山人，理学学士学位，助理工程师。天津地铁2号线机场延长线工程测量负责人。研究方向：特殊地层盾构法隧道测量施工技术。

刘银霞女 （1983- ）河北省石家庄人，石家庄普菲克不锈钢制品有限公司业务经理。研究方向：工程机械设备研究及开发。