盾构隧道穿越既有建筑物施工技术

文章编号:盾构隧道穿越既既有建筑物施施工技术摘要近年来,我我国城市轨道道交通建设发发展迅速,但是面临着着越来越复杂杂的周边环境境和施工条件件,研究和制定定相应的施工工技术和应对对措施十分必必要。本文针针对盾构隧道道穿越下沉式式广场、下穿穿既有下立交交以及下穿高高架桥墩工程程实例进行分分析研究,提出了针对对类似情况的的施工技术措措施。关键词地铁隧道道；盾构；穿穿越；施工技技术中图分类号:文文献标识码::ConstruuctionnTechnnologyyforMetroShielddTunnellTraverrsingUnderExistinngStruuctureesAbstracct:Nowthatthesspeedofurrbanrrailttransiitconnstrucctiondevellopmenntbeccomesmorefast,,theenvirronmenntofthecconstrructioonbeccomesmmoreccompliicatedd.Shiieldttunnellingttounddercroosssuubmerggedsqquare,,submmergeddoverppassaandpiierofffly--overcrosssingsshoulddbesstudieedwitthcorrrespoondinggtechhnologgyandmeasuuresaadopteed.Thhepapperprresenttstheeconsstructtionteechnollogyfforthheaboove-meentionnedsiituatiions.Keyworrds:metrootunnell;shielld;undeercrosssing;;consstructtionteechnollogy1引言随着经济的快速速发展和城市市化建设的加加速,国内城市轨轨道交通建设设发展也越来来越迅速。在在轨道交通建建设中,盾构工法由由于其优越性性应用越来越越多。为了使使轨道交通尽尽快形成网络络达到预期的的规模效应,,轨道交通的的建设也在加加速。随着初初期单条线的的建成,后续线路建建设的难度会会越来越大。同同时,伴随城市规规划建设,特别是通常常伴随地铁建建设的沿线开开发的增多,,工程建设所所面临的是越越来越复杂的的周边环境,,穿越障碍物物或近距离通通过既有建((构)筑物的情况况也越来越多多。工程施工工时既需要对对既有建(构)筑物进行保保护,又要确保工工程本身的安安全性和进展展顺利,因此对不同同的情况采用用相应的应对对技术十分必必要。本文以以上海轨道交交通10号线2标五角场站站～江湾体育育场站区间隧隧道施工中的的盾构隧道穿穿越障碍物为为例,研究分析相相应的施工技技术。2工程概况五角场站～江湾湾体育场站区区间上行线起起于SK27++775.1181止于SK27++334.1143，在里程SK27++500.2200处设泵站一一座；下行线线起于XK27++333.8876止于XK27++756.1179，在里程XK27++504.9900处设泵站一一座。隧道最最大覆土厚度度约为14.444m，纵坡成“V”字形，最大大纵坡为28.08‰。2.1地理位位置及地质情情况区间隧道位于淞淞沪路五角场场中心、四平平路、淞沪路路下，掘进时时土层主要在在②3-2灰色砂质粉粉土，④灰色淤泥质质粘土，⑤1-1灰色粘土，局局部⑤1-2灰色粉质粘粘土，隧道的的中心标高在在-9.3002～-13.9907m。2.2周边环环境区间隧道将穿越越上海的城市市中心之一五五角场，该区区域重要建筑筑物众多。隧隧道沿线东侧侧有百联又一一城，区间距距离地基下结结构很近，水水平距离仅6.4m；西侧有中中环线和万达达广场，尤其其距离中环线线桥墩钻孔灌灌注桩仅1.7m左右，上部部是五角场下下沉式广场。该该区间下行线线还将穿越淞淞沪路～黄兴兴路下立桥抗抗拔桩区域，桩桩离盾构边缘缘的最近距离离仅60cm。据设计说说明以及物探探报告说明，盾盾构通过区域域内存在2根锚杆桩。3穿越既有建建筑物施工技技术3.1穿越下下沉式广场区间隧道上部是是五角场下沉沉式广场，盾盾构施工过程程中，上行线线将贯穿下沉沉式广场约90米左右，下下行线与下沉沉式广场相切切约55米左右。五五角场下沉式式广场为L型重力式挡挡墙结构，中中间地坪标高高为0.2m，区间隧道道距下沉式广广场挡墙墙趾趾最小距离约约为8.1m。重力式挡挡墙施工时围围护为Ф650水泥土搅拌拌桩，近挡墙墙1.1m范围内深18m，桩底标高-13.773m，外侧3.15m范围内深10.5m，桩底标高-6.233m。本区间隧隧道与较深搅搅拌桩相交长长度为4m，与较浅搅搅拌桩距3.3m。同时下行线隧道道还穿越下沉沉式广场2#、3#出入口，穿穿越时与出入入口结构底净净距约为7.3m。出入口采采用搅拌桩围围护，与区间间隧道相交。图1区间隧隧道与下沉式式广场挡土墙墙相对位置示示意图施工应对技术：：（1）精心施工工：在盾构穿穿越过程中必必须严格控制制切口土压力力，同时严格格控制与切口口土压力有关关的施工参数数，如推进速速度、总推力力、出土量等等，尽量减少少土压力的波波动；严格控控制盾构纠偏偏量，在确保保盾构正面沉沉降控制良好好的情况下，使使盾构均衡、匀匀速施工，以以减少盾构施施工对土体的的扰动和地层层损失，控制制下沉式广场场及出入口通通道变形量为为+5～-20mm，从而避免免对建筑物结结构造成破坏坏。（2）加强监测测：积极监测测为优化施工工参数提供依依据。盾构穿穿越前在下沉沉式广场上布布置一定数量量的沉降监测测点，对建筑筑进行沉降、倾倾斜等监测。在在盾构穿越过过程中加强监监测，及时反反馈监测结果果，以指导施施工和制定更更合理有效的的保护措施。（3）有效注浆浆：在盾构穿穿越过程中利利用盾构同步步注浆系统及及时充填盾构构推进留下的的空隙，减少少地层损失，若若下沉式广场场沉降量接近近预警值范围围时，待盾构构通过后及时时置换浆液，可可使用隧道内内管片注浆孔孔进行壁后单单液注浆，通通过二次注浆浆，控制滞后后沉降。（4）制定有效效的应急预案案，在施工中中若发现异常常情况，立即即启动应急预预案，疏散人人员，确保人人民生命安全全。3.2穿越下下立交以及中中环线桥墩区间隧道下行线线将穿过淞沪沪路～黄兴路路下立交抗拔拔桩和锚杆桩桩区域，上行行线隧道在SK27++505～SK27++585穿越下立交交区域约为80m，下行线隧隧道在XK27++545～XK27++700穿越下立交交区域约为155m，该区域距距离江湾体育育场站的距离离为140m左右。上行行线隧道穿越越段最低点结结构底标高为为-8.9m，此处隧道道顶标高为-10.77m，与隧道净净距仅1.8m；最高点结结构底标高为为-6.0m，此处隧道道顶标高为-9.9m，与隧道净净距约为3.9m.另外下立交交底板下采用用φ700双轴搅拌桩桩进行了加固固，加固厚度度为底板下2m，水泥掺量13%～15%，盾构与下下立交结构净净距小于2m时将切割加加固层；下行行线隧道穿越越段最低点结结构底标高为为-6.4m，此处隧道道顶标高为-10.44m，与隧道净净距约为4.0m，最高点结结构底标高为为-1.4m，此处隧道道顶标高为-6.9m，与隧道净净距约为5.5m。图2隧道上上行线与下立立交最小间距距示意图区间隧道上行线线在SK27++475～SK27++490、下行线在XK27++465～XK27++485处从中环线线桥墩边穿过过，影响范围围约15m，上行线隧隧道距桥墩桩桩基较远，约约为7.0m,下行线距桩桩基较近，最最近处仅1.7m，中环线桥桥墩桩基为φ800钻孔灌注桩桩，桩长60m，此处隧道道覆土约为13m，隧道底埋埋深约为21m，桥墩桩基基远深于隧道道。控制盾构构机掘进引起起的地层变形形及全面调查查桩基承台结结构形式及使使用状况非常常重要。图3隧道与与中环线桥墩墩的平面位置置示意图施工应对技术：：（1）施工方法法对地层的影影响程度的设设定盾构机掘进而产产生的地层变变形按其位置置可分为以下下几种类型a.开挖面前前方的地层变变形盾构机在掘进时时若前仓压力力过大将导致致地表隆起，这这是施工中要要尽量避免的的。其次前仓仓压力过小将将导致地表下下沉，所以掘掘进的施工管管理是减少地地层变形的主主要因素之一一。b.盾构机通通过时的地层层变形在盾构机通过时时，由于盾构构机壳体与地地层之间有摩摩擦，以及超超欠挖、纠偏偏和过大的“蛇形”推进，是引引起地层扰动动的主要因素素。c.盾尾脱离离后的地层变变形由于盾构机施工工，管片外存存在环形间隙隙，推进时必必需同步向盾盾尾注浆。注注浆不及时或或注浆量过大大和过欠都将将导致地层变变形。此外，如果出土土口发生涌水水，也会发生生大面积的沉沉降。在软弱弱的粘土层中中掘进，过大大的扰动，会会引起长期的的后续沉降。一旦地层发生了了上述的变形形，桩基承台台处的外力条条件和支承状状况就发生了了变化，从而而造成承台发发生沉降，倾倾斜和断面变变形等情况。（2）针对性技技术措施a.地层加固固处理措施该桩基按摩擦桩桩考虑，盾构构掘进必然会会削弱桩身和和土体之间摩摩擦力，周围围土体会变的的比较松散，从从而降低了桩桩基的承载能能力，所以在在同步注浆后后及时二次注注浆，并严格格控制盾构推推进的速度和和轴线偏差。在在沉降超过设设计规定+5mm～-5mm时，可以通通过在桩身周周围注浆，增增加桩身和周周围土体的固固结，使桩基基的承载能力力得到提高。b.推进施工工管理技术措措施在盾构推进过程程中，严密关关注盾构机的的运行姿态，及及时有效的纠纠正偏差，使使其按设计的的轴线推进，尽尽可能地减小小“蛇形”轨迹出现。推进过程中密切切关注土压力力的变化，使使其保持在恒恒定的范围内内。为了增加加开挖面的稳稳定性，调整整千斤顶推力力和螺旋机的的转速，使压压力舱与开挖挖面土压力相相对应，正面面土压力的设设定可比正常常推进时略大大，同时选派派有经验的盾盾构司机进行行操作。另外外可根据需要要，注入适当当的添加剂增增加开挖土的的塑性流动化化，使压力舱舱内不产生空空隙。盾构施施工对土层的的过大扰动，容容易造成对下下立交基础的的不利影响，为为防止这种现现象的发生，在在推进过程中中，严格控制制轴线，勤纠纠、少纠，尽尽可能防止蛇蛇行发生。在在同步注浆施施工时，必须须控制注浆压压力的大小以以及浆液质量量，同时保证证充分的注浆浆量，以避免免桩基发生倾倾斜。在穿越越桩基群期间间，可适当提提高管片拼装装状态的千斤斤顶压力。若有较大的波动动发生，必须须停止推进，采采取有效措施施予以解决。严严格禁止盾构构机后退现象象，切实执行行盾构机操作作规程，防止止发生意外的的地层扰动和和地表塌陷。c.盾构穿越越措施由于盾构须从中中环支撑桩侧侧穿越，施工工中必须提高高盾构掘进轴轴线控制精度度。在盾构穿穿越该区段前前30米进行一次次全面的轴线线复测，通过过人工复核与与自动测量相相结合的方式式，将盾构机机调整到最佳佳姿态。①从桩侧穿过过时，可将盾盾构姿态适当当调整为偏向向无桩的一侧侧，但必须控控制在设计误误差允许的范范围内；②从桩间穿越越时，必须将将盾构轴线控控制精度提高高，通过加强强测量和及时时调整，将盾盾构掘进姿态态与设计轴线线的偏差控制制在20mm以内，确保保盾构穿越时时与旁边桩基基之间保持一一定的净距。d.施工监测测措施在施工过程中，加加强对下立交交的监测，监监测的内容应应包括沉降监监测、位移监监测以及侧斜斜等。监测管管理可分为通通过前、通过过中、通过后后三个阶段来来实施。特别别是在接近下下立交区域的的前方区段，对对相似土层条条件的地点进进行监测，掌掌握盾构施工工对土层的影影响，进一步步优化施工参参数。通过时时的监测是为为监测下立交交的安全进行行的，如发现现监测值或监监测变化值超超过警戒限时时，需停止盾盾构施工，查查明原因，并并及时采取有有效加固措施施，对下立交交进行保护。在在确认下立交交安全后再开开始推进。通通过后的监测测，一般此时时变化数值逐逐步变小，在在变化逐渐稳稳定之前一直直要进行，但但可以适当减减少监测的频频率。e.信息化施施工①增加测量频率率，监测数据据及时向技术术人员提交。②组织专人分析析监测数据，及及时调整推进进参数或采取取相应的保护护措施。③为保证下立交交结构安全，盾盾构穿越下立立交时，控制制变形量为+5～-10mm。④盾构推进时控控制桥墩隆起起量为+5mm～-5mm。3.3盾构施施工对下立交交抗拔桩基及及锚杆桩的保保护区间隧道下行线线将穿过淞沪沪路～黄兴路路下立交抗拔拔桩和锚杆桩桩区域，土层层锚杆为Φ180钻孔桩，桩桩长24.0m，桩配筋为3Φ22，区间隧道道距锚杆最近近距离0.91m；抗拔桩为为直径Φ800的钻孔灌注注桩，桩底标标高-36m，桩配筋为14Φ28，桩离盾构构边缘的最近近距离仅0.60m左右。下立交交暗埋段为单单箱双孔结构构，外包尺寸寸20.9mm×6.855m，孔内净尺尺寸为9.25mm×5.055m，结构沿纵纵向20m左右设置一一条变形缝。隧隧道共穿越了了D15～D21共7节暗埋段结结构，下立交交敞开段为U型结构，宽20.5m，结构底标标高最深为-3.0443m。结构纵向20m左右设置一一条变形缝。其其中下立交暗暗埋段及敞开开段底板下（D20节～D26节）设有抗抗拔桩及土层层锚杆，设计计时考虑预留留了地铁通道道，以确保地地铁盾构能够够顺利穿越。根据设计提供的的图纸中施工工说明,有关区间隧隧道下行线穿穿越下立交抗抗拔桩区域，在在预留地铁通通道内存在21#、33#二根锚杆桩桩，建议采用用拔桩方式予予以处理。然然而，江湾体体育场车站正正在施工，淞淞沪路周边道道路车道有限限，勘察探孔孔条件受到限限制，不具备备拔桩工作条条件，采用不不拔桩直接穿穿越，采取一一定的施工措措施并增加设设备投入，具具体措施为：：（1）选用刀盘盘扭力较大的的盾构机，再再调整大刀盘盘的刀具，以以便顺利绞断断该桩基。（2）盾构施工工中，用经验验丰富的盾构构司机操作，密密切注意盾构构机工作压力力变化，如发发现盾构刀盘盘卡死现象，采采用顺时针旋旋转刀盘和逆逆时针旋转刀刀盘相结合的的方法，缓慢慢磨断前方障障碍物，使施施工继续顺利利进行。（3）盾构推进进过程中，如如遇到锚杆等等障碍物，用用刀盘磨断障障碍物，在磨磨绞过程中，严严格控制千斤斤顶的总推力力、盾构掘进进速度、刀盘盘扭力和刀盘盘速度等参数数，并在盾构构头部适量加加水，增加润润滑度。4结语盾构施工穿越既既有建(构)筑物等障碍碍物时,施工前首先先要对既有建建筑物进行调调查,充分了解具具体边界条件件后，分析可可能产生风险险的原因，有有针对性地制制定相应的施施工应对措施施，并做好施施工过程中的的监测工作，依依据监测数据据及时调整盾盾构推进参数数。同时针对对穿越障碍物物的风险,制定相应的的应急预案,,以保证在出出现意外情况况时仍然可以以按预案进行行处理而不致致手足无措。上上海轨道交通通10号线2标五角场站站～江湾体育育场站区间隧隧道在采用上上述施工技术术后，圆满完完成盾构穿越越既有建(构)筑物等障碍碍物的施工难难题，经监测测发现，穿越越对周围建((构)筑物影响很很小，地面沉沉降在规范允允许范围内，取取得了很好的的效果，可为为类似工程提提供参考。参考文献[1]白廷辉,,尤旭东,李文勇