蘇君哲

（中鐵三局集團四公司，北京 102300）

盾構側穿四合院施工方案探討

蘇君哲

（中鐵三局集團四公司，北京 102300）

通過各項試驗及盾構機下穿的白家樓4 200m2的平房區(qū)均為20世紀90代所建，平房的基礎較薄弱，地下管線較少，平房區(qū)域北側有上水、電信（管線圖顯示此次加固區(qū)內沒有管線），若做地面加固，則需要在平房北側加固注漿時可先挖U型探溝，確定原狀土以上沒有管線時，可進行鉆孔注漿作業(yè)。工程技術難度極大，施工風險大。因此，必須依靠嚴密的施工方案及技術措施，以確保施工安全及施工質量，這也是工程控制的重點?；诒本┑罔F6號線青褡盾構區(qū)間，重點介紹下穿平房段的加固措施及工藝。

盾構側穿；四合院；施工方案

隨著城市交通建設的步伐不斷加快，地鐵在交通建設中占的比例越來越大。盾構工藝的日益成熟，以及城市的密集建構筑物，使得盾構施工免不了要遇到下穿各種建筑物。采用擴散式傾斜鉆桿回抽注漿法對建構筑進行保護，不僅能有效地控制建構筑物的沉降，而且能保證施工質量?，F(xiàn)根據北京地鐵6號線青褡盾構區(qū)間具體施工現(xiàn)狀進行分析。

1 工程概況

青年路～褡褳坡站區(qū)間里程為右線K22+133.950～K25+538.399，左線 K22+132.188～K25+538.399.區(qū)間西起于青年路，沿朝陽北路敷設，迄于褡褳坡東路，呈東西走向，全長約3.4 km。

青年路～褡褳坡站區(qū)間右線側穿四合院起始里程為K23+962.718，終止里程為K24+369.700，全長406.982m，穿越平房16棟，共計7 041.98m2。下穿區(qū)有四合院、餐館、酒吧（已停業(yè)）、公司等。在盾構穿越的四合院區(qū)域內的隧道覆土深度7.5～9.3m。

2 工程地質及水文地質概況

2.1 工程地質

土體從上而下依次為：粉土填土、雜填土、粉土、粉質黏土、黏土、粉細砂、粉質黏土、粉土、粉細砂、中粗砂、圓礫卵石、中粗砂、粉細砂、粉質黏土、粉質黏土。

2.2 水文地質

根據區(qū)域地質資料，本段線路賦存3層地下水，地下水類型分別為上層滯水、潛水和層間潛水，地下水詳細情況如表1所示。

3 四合院加固施工方案

表1 水文地質表

3.1 對四合院基礎加固

3.1.1 施工方法

擴散式傾斜鉆桿回抽注漿法在隧道穿越管線及地表建筑物，不能垂直鉆孔時采用。其特點為：孔位分布均勻性較差、傾斜鉆孔難度較大，且漿液擴散分布均勻度較差，所以需要采用增加注漿孔數(shù)來確保加固效果。

3.1.2 注漿材料

根據加固區(qū)的實際情況，注漿漿液應具有對地下水不易溶解、對不同地層凝結時間可調節(jié)、高強度等特性。注漿材料由溶液、懸濁液及外加劑組成。溶液由硅酸鈉與水按照體積比為1∶1組成。懸濁液為單液水泥漿，按照水灰比1∶1組成。注漿時，將根據現(xiàn)場實際情況適當調整配合比，并適當加入特種材料以提高注漿效果。

3.1.3 注漿范圍的設計

根據地質勘察報告，結合現(xiàn)場實際的工程地質及地下水情況，經分析初步確定隧道影響的土體加固厚度為10m，隧道加固范圍見《注漿加固范圍平面圖》《注漿加固范圍剖面圖》。三排注漿孔按照間距1.5m，梅花形布置，最南側的注漿孔按照42°布置，長度向斜下方至隧道右側中線處（長度約16m）；第二排注漿孔傾斜角度為28°，向斜下方打孔至拱頂（長度約12m）；第三排注漿孔傾斜角度為11°，向斜下方打孔至隧道左側中線處（長度約14m），如圖 1、圖 2所示。

圖1 平房與隧道位置關系剖面圖

3.1.4 注漿孔的布置及注入順序原則

根據注漿擴散半徑計算，孔距一般為1～1.5m，本工程擬采用1.5m，排距為1.5m，平面布孔采用梅花形布置（在后續(xù)施工中可根據開挖情況做適當調整）。注入順序為隧道加固區(qū)域，將按照

由南向北，從第一排向第三排進行加固施工。

圖2 注漿孔與平房位置關系曲線圖

3.1.5 主要注漿參數(shù)

①注漿深度按區(qū)間隧道結構埋深與地面實測標高確定；②注漿孔直徑為46mm；③漿液擴散半徑為1m；④漿液凝結時間為20～1 800 s；⑤注漿壓力為0.3～1Mpa。

3.2 對洞內的施工保護措施

施工工藝簡介：刀盤旋轉→螺旋機出土→皮帶機將土排入渣列車→推進油缸收回→管片拼裝，在刀盤旋轉時推進油缸伸出，同時同步注漿系統(tǒng)進行盾尾注漿。

3.3 注漿施工參數(shù)

為有效控制地層位移，使?jié){液盡快凝固，采用選擇雙液二次注漿。

3.3.1 總體流程圖

準備原料→漿液攪拌→泵送至井下→漿液車→列車運輸進入隧道→轉送到臺車漿液→注漿泵運行→盾尾注漿孔→管片背后空隙→注漿結束→管路清洗。

3.3.2 注漿液的制作與運輸

盾構機在推進過程中，在盾構機尾部管片外殼與地層之間會形成一個環(huán)狀間隙，盾構機在直線段掘進時，環(huán)狀間隙寬度理論上均勻地沿管片外側分布，寬度為9 cm。不論是水平掘進還是豎直曲線段掘進，環(huán)狀間隙都會發(fā)生變化，并不完全對稱。

在施工中需根據地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現(xiàn)場試驗優(yōu)化確定。同步注漿漿液的主要物理力學性能應滿足下列指標，如表2所示。

膠凝時間一般為3～10 h，根據地層條件和掘進速度，通過現(xiàn)場試驗加入促凝劑及變更配比來調整膠凝時間。對于強透水地層和需要注漿提供較高的早期強度的地段，通過現(xiàn)場試驗進一步調整配比和加入早強劑，進一步縮短膠凝時間。

固結體強度1 d≮0.2MPa，28 d≮2.5 MPa，漿液結石率＞95%，即固結收縮率＜5%.漿液穩(wěn)定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）＜5%.漿液站操作司機根據漿液站控制室中電腦軟件顯示的集料消耗量，對漿液生產進行控制，漿液站司機每天都應通知現(xiàn)場工程師有關集料罐中材料的消耗量，將漿液裝入盾構井內的漿液車，用漿液車把漿液運輸?shù)蕉軜?號車架下，漿液泵入盾構機的罐車上，準備注漿使用。

3.3.3 同步注漿

同步注漿的作用是在盾構推進過程中，管片與地層之間的間隙將隨著盾構推進不斷地被漿液填充，以保證管片脫離盾尾時有一定的約束，同時也避免在地層不穩(wěn)定時地層坍塌。

表2 主要物理力學性能指標

為保證漿液能以穩(wěn)定的壓力及時填充空隙，注漿時的流量應根據推進的速度進行調節(jié)。通常標準為傳感器處的波動壓力最大5 bar，最小2.5 bar。①注漿壓力控制在2.0～4.0 bar范圍內?？紤]到水土壓力的差別和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各點的注漿壓力需進行調節(jié)，保持合適的壓差，以達到最佳效果。在最初的壓力設定時，下部每孔的壓力比上部每孔的壓力略大0.5～1.0 bar。②根據刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計算出一環(huán)管片的注漿量。V=π/4×L×（D2-D1）2=π/4×1.2×（6.18×6.18-6×6）=2.07m3/環(huán)。注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.5～1.7倍，本次穿越平房區(qū)域注漿應＞3.1方/環(huán)。③在不同的地層中需根據不同凝結時間的漿液及掘進速度來具體控制注漿時間的長短。做到“掘進注漿同步，不注漿，不掘進”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標準來確定注漿時間。注漿量和注漿壓力達到設定值后才停止注漿，否則仍需補漿。同步注漿速度與掘進速度匹配，按盾構在掘進一環(huán)的時間內完成注漿操作來確定其平均注漿速度。④注漿結束標準及注漿效果檢查采用注漿壓力和注漿量雙指標控制標準，即當注漿壓力達到設定值，注漿量達到設計值的85%以上時，即可認為達到了質量要求。注漿效果檢查主要采用分析法，即根據壓力—注漿量—時間曲線，結合管片、地表及周圍建筑物量測結果進行綜合評價。

3.4 管片背后深孔注漿

為防止管片上部土體發(fā)生沉降，保證穿越四合院時沉降控制在設計范圍內。本工程將采用在盾構正常掘進同步注漿后，從隧道頂部管片注漿孔，打入直徑32m、長3～5m的注漿小鋼花管，進行洞內二次注漿，并根據沉降觀測數(shù)據。必要時，采取每次注漿措施進行補注，及時注入無收縮雙液漿，確保及時有效控制地面沉降。

4 監(jiān)測點變化曲線

從監(jiān)測曲線可以看出，盾構下穿施工過程中，前方土體20m范圍開始有擾動下沉，但擾動不大，一般穩(wěn)定在1mm/d，而且在盾構下穿的過程中，位移速度有正有負。土層在下沉上抬的過程中反復運動，盾構下穿至此點時，沉降加大，地層移動速度加快，振幅加大。待盾構穿越后，有一個快速穩(wěn)定的時間，之后地層位移將開始再次固結。四合院外側墻體的位移最大，速度振幅也最大，主要原因可能為四合院基礎形式差，中部荷載可以分解相當于兩個角點荷載，地面荷載較大所造成。根據本次監(jiān)測數(shù)據的分析，可看出此次四合院的加固方案效果明顯，方法得當，如圖3所示。

圖3 2011年6月數(shù)據變化曲線圖

5 結束語

用擴散式傾斜鉆桿回抽注漿法的施工方法，在增加鉆孔數(shù)量的情況下，可以有效隔離施工擾動的傳遞，進而起到保護建筑物的作用。此加固方法特別適合下穿建筑物的保護施工。本文簡單討論了盾構下穿既有建筑的施工工藝，希望能夠為廣大技術人員提供參考。

Exp lore the Shield Side Wear Courtyard Construction Program

Su Junzhe

White House through the trials and shield machine wear floor cottage area of 4 200 m2 are the 20th century, 90 generations built the foundation of the cottage weaker, less underground pipeline, cottage area north Sheung ShuiTelecom (the pipeline figure shows the reinforcement area pipelines), do ground reinforcement, you need to dig U- shaped trenches cottage north side of the reinforcement grouting to determine the undisturbed soil than pipeline, drilling Note pulp operations.Engineering technology is extremely difficult, construction risks.Therefore, we must rely on a tight construction program and technical measures to ensure construction safety and construction quality, which is engineering controls focus.BeijingMetro Line 6 green cummerbund Shield Zone focuses on reinforcement measures and processes beneath the cottage section.

Shield sidewear;courtyard;construction program

TU 241.5

A

1000-8136（2013）02-0019-03

（編輯：李慧）