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正文:
盾構(gòu)施工技術(shù)主要應(yīng)用于地鐵隧道工程施工中,通過利用盾構(gòu)設(shè)備,對開挖面、圍巖等進行控制,降低滑坡失衡事故的出現(xiàn)概率,同時又能對渣土進行及時處理,由此可見,盾構(gòu)施工技術(shù)具有安全穩(wěn)定性好、工作效率高、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢。然而,盾構(gòu)施工在實際過程中會對地表造成一定程度的移動和沉降,從而對周邊建筑物的安全和穩(wěn)定帶來一定影響。因此,在進行盾構(gòu)施工時必須加強對周邊建筑的安全影響因素分析,及時采取有效措施消除各種不安全因素,保障建筑物的安全與穩(wěn)定。
在地鐵隧道盾構(gòu)施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)盾構(gòu)近距離穿越建筑物的情況,容易給周圍建筑物帶來安全隱患,引發(fā)地層變形或地面沉降,從而使地基土體的支承狀態(tài)和外力條件發(fā)生變化,再進一步對周圍建筑物帶來一定影響,主要體現(xiàn)為以下方面:
(1)地表垂直變形對建筑物的影響
當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)均勻沉降或均勻隆起時,對周圍建筑物的影響也會相對較小,所以建筑物表面不會產(chǎn)生大幅度沉降而造成裂縫;但當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)不均勻沉降或不均勻隆起時,則會使建筑物表面出現(xiàn)明顯特征,還會嚴重影響建筑物的整體結(jié)構(gòu)。這對于淺基礎(chǔ)建筑物來說,地表沉降產(chǎn)生的傾斜的影響較為重大,一旦建筑物受到較大地表傾斜影響后則會容易出現(xiàn)墻面斷裂、結(jié)構(gòu)傾塌等不良情況,嚴重影響建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。
(2)地表水平變形對建筑物的影響
地表水平變形是指地表出現(xiàn)拉伸或壓縮,地表水平變形對建筑物的破壞也是很巨大的,當(dāng)建筑物的抗拉伸能力遠遠小于抵抗壓縮的能力時,在極小的地表拉伸作用下也會使建筑物出現(xiàn)裂縫,特別是砌體建筑。一般來說,門窗洞口部位最容易產(chǎn)生裂縫。地表壓縮變形會將建筑物的門窗洞口擠成菱形、使建筑墻體或圍墻出現(xiàn)褶曲、使建筑屋面鼓起。盾構(gòu)施工產(chǎn)生的地表變形對建筑物的影響是一個動態(tài)發(fā)展過程,通常建筑物會先受地表隆起的影響,再受到下沉移動的影響,隨著沉降幅度的不斷增加,對建筑的破壞作用也越來越明顯。
在盾構(gòu)施工期間,周邊建筑物的樁基土地會受到一定影響而產(chǎn)生沉降,當(dāng)深基礎(chǔ)樁柱在負摩阻力的影響下下沉加劇,在建筑物整體壓力的作用下沉降增大,使建筑出現(xiàn)裂縫或結(jié)構(gòu)斷裂。另一方面,盾構(gòu)施工產(chǎn)生的外力作用也會使周圍建筑的樁基土地出現(xiàn)側(cè)向變形,而樁基會朝著土地側(cè)向變形的方向發(fā)生傾斜或移動,影響建筑物的穩(wěn)定性。此外,盾構(gòu)施工會對建筑物樁基周邊的整體地形造成一定破壞,樁基就會減少對建筑物整體的負荷力與承載力,使建筑物出現(xiàn)大幅度沉降,影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。
就目前而言,針對盾構(gòu)施工對周圍建筑物安全影響的處理措施主要包括以下幾個方面,具體為:
積極保護措施是指在盾構(gòu)施工前通過優(yōu)化各項施工參數(shù)盡量減少施工對周圍建筑的不利影響。首先,在進行盾構(gòu)施工前,要根據(jù)實際工程情況合理選擇施工參數(shù),通過分析預(yù)測盾構(gòu)施工產(chǎn)生的地面變形對建筑物的土地影響,優(yōu)化選擇與本工程相適應(yīng)的施工參數(shù)。在盾構(gòu)施工期間,通過信息化施工同時優(yōu)化施工參數(shù),有效控制建筑物附近的地層變形,保證盾構(gòu)施工不會嚴重影響建筑的正常使用和安全性。
此外,在進行盾構(gòu)開挖施工時,要確保開挖軸線與設(shè)計開挖軸線保持一致,盡可能減小盾構(gòu)開挖糾偏量,從而減小因盾構(gòu)糾偏對建筑物周圍土層的剪切擠壓干擾,同時有利于控制盾構(gòu)尾部和管片后背間的間隙和地層損失,避免因盾構(gòu)機器突然停止推進產(chǎn)生巨大土壓而使地層變形加劇。最后,在盾構(gòu)施工期間要保持連續(xù)施工,當(dāng)必須要停止推進時要做好防后退保護措施,盡可能減少停機推進對土層的影響,如圖1。
(1)隔斷法
隔斷法是常見的盾構(gòu)施工對周圍建筑物安全影響的處理措施之一,其實質(zhì)是通過在建筑物和盾構(gòu)隧道中設(shè)置隔斷措施,以減少盾構(gòu)施工對建筑物的影響。需要注意的是,在應(yīng)用隔斷法時,要控制好建筑物與盾構(gòu)隧道之間的距離,通??梢岳猛诳讟?、深層攪拌樁、地下連續(xù)墻、鋼板樁等制成隔斷墻墻體,負責(zé)承擔(dān)由于地基差異造成的沉降以及施工過程中產(chǎn)生的負摩阻力和側(cè)向土壓力,盡可能減少因盾構(gòu)施工而產(chǎn)生的土體變形。另外,為避免隔斷墻發(fā)生側(cè)向移動,應(yīng)在隔斷墻中增加支撐加固。隔斷墻施工也會對建筑物自身安全產(chǎn)生一定影響,因此,在進行隔斷施工時要密切留意周邊土體的變化情況。
(2)土體加固法
土體加固法是指利用噴射攪拌、化學(xué)注漿等方式可對土體進行加固處理,常見的土體加固形式有兩種,即對盾構(gòu)施工周邊建筑物的地基進行加固或者對盾構(gòu)隧道周圍土體進行加固的處理措施,通過加固建筑物的地基可以顯著提高建筑物地基的剛度和承載力,能有效抑制沉降變形帶來的影響。加固盾構(gòu)隧道周圍土體則是通過提高土體的強度和剛度,有效防止盾構(gòu)隧道周邊土地出現(xiàn)松動,盡量減少盾構(gòu)施工對周邊建筑物的安全影響,如圖2。
(3)建筑物本體加固法
建筑物本體加固法是指通過增加建筑物本身主體結(jié)構(gòu)的強度與剛度,從而提高建筑物對沉降變形的抵抗能力,進一步加強建筑物的安全性能。在應(yīng)用建筑物本體加固法時,施工單位通常會通過設(shè)置加固支撐、加固墻體、加固鋼筋等方式實現(xiàn)對上部建筑物的加固處理,對于建筑基礎(chǔ)部分的加固處理則可以利用錨桿和加固樁。需要明確的是,建筑物本體加固法并不能有效消除盾構(gòu)施工對周圍建筑物的安全影響,在實際施工時,需要結(jié)合建筑物土體變化情況與盾構(gòu)施工的使用情況,充分考慮建筑物本體加固法是否適用于該工程,科學(xué)分析哪種方法才是最有效的解決方法。
(4)基礎(chǔ)托換法
基礎(chǔ)托換法是指通過托換樁基的基礎(chǔ)將原本樁基承載的壓力分散到其他樁基上,再將原本樁基拆除。一般來說,基礎(chǔ)托換法只有應(yīng)用在以下情況:第一,在進行盾構(gòu)隧道開挖期間,當(dāng)需要穿過樁體時,若直接施工則會大大降低樁體的承載能力,此時可以利用基礎(chǔ)托換法轉(zhuǎn)移樁基承載力。第二,當(dāng)需要在樁基附近進行開挖時,就會減弱樁體的側(cè)向約束力,大大降低樁基的承載力,此時也適合應(yīng)用基礎(chǔ)托換法。第三,當(dāng)盾構(gòu)開挖需要從樁底通過時也會削弱樁端的承載力,此時也可采用基礎(chǔ)托換法。由此可見,基礎(chǔ)托換法適用于樁體自身承載力受盾構(gòu)施工影響出現(xiàn)下降的情況,唯有采用基礎(chǔ)托換法才能滿足建筑物的支撐需求。
隨著城市化發(fā)展進程的不斷加快,城市地鐵隧道工程建設(shè)力度加大,盾構(gòu)施工技術(shù)在地鐵隧道工程中的施工必然會對周圍建筑物造成一定的安全影響,針對此,我們在正式開始盾構(gòu)施工前,必須對周圍建筑物的地質(zhì)情況進行充分了解與勘察,并采取有效措施提高盾構(gòu)施工質(zhì)量,減少盾構(gòu)施工對周圍建筑物的安全影響,保證建筑物的安全性與穩(wěn)定性,推動城市基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)工作的順利開展。