譚嘯峰，許超，楊志勇*

（1.中交二航局南方工程有限公司，廣東 廣州 518067；2.中交二航局技術中心，湖北 武漢 430040）

0 引言

盾構法已成為廣東軟土地區(qū)城市軌道交通施工最常用的方法，土壓平衡盾構由于其適用性、經濟性等優(yōu)勢成為盾構施工中主要采用的施工機械[1-2]。但由于開挖面支護壓力難以保持穩(wěn)定且盾構掘進是一個不斷維持動態(tài)平衡的過程，采用土壓平衡盾構施工不可避免的將會引起地層損失，進而導致沉降變形[3-5]，尤其在地面建筑密集地區(qū)沉降過大會危害周邊建筑正常使用，甚至導致工程事故發(fā)生[6]。因此，有必要研究如何采取輔助工法進行地面加固降低盾構施工對周邊環(huán)境影響[7-8]。

1 工程概況

廣州市軌道交通十四號線土建1標段鄧村站—江埔站區(qū)間盾構隧道左、右線在里程Y（Z）CK60+800—Y（Z）CK61+100位置下穿姓鐘圍房屋群，長度范圍約405 m，隧道埋深10～18 m，盾構隧道直接下穿房屋數量為15棟，隧道影響范圍內房屋數量為38棟。隧道開挖斷面土層主要為富水砂礫地層，包括粉細砂、中粗砂、礫砂和強風化砂礫巖。下穿房屋層高3～7層不等，一般采用條形基礎、磚混結構，房屋之間間距2～15 m。

隧道與姓鐘圍房屋群之間位置關系的平面和剖面見圖1。

2 盾構隧道下穿房屋加固方案

圖1 隧道與姓鐘圍房屋群示意圖（m）Fig.1 Sketch of tunnels and Xingzhongwei house group(m)

鄧村站—江埔站區(qū)間盾構隧道是長距離下穿姓鐘圍房屋群，且穿越范圍內地層分布變化較小。右線盾構距離房屋較近，產生地表沉降對房屋擾動較大，因此加固方案主要圍繞房屋基礎及右線盾構隧道展開。施工過程中主要考慮了以下5種加固方案。

1）袖閥管注漿加固

袖閥管注漿加固是在盾構掘進到姓鐘圍房屋群前進行，對姓鐘圍房屋群43棟房屋底部砂層部分進行預注漿加固。沿房屋結構外1.5 m、3.5 m線施做兩排袖閥管注漿鉆孔，同排孔間距1.5 m，打設斜孔到房屋投影下方，孔口侵入基礎以下深度不小于3 m，以最大程度加固房屋下基礎持力層。在盾構隧道通過前，注入水泥漿液改變地基土壓縮特性，減小地層損失造成的沉降。但采用袖閥管注漿方案受地面建筑物影響較大，在建筑物周邊管線較多、房屋間距狹小等情況下，袖閥管施工可實施性難度大大增加。袖閥管注漿加固示意圖見圖2。

圖2 袖閥管注漿加固剖面圖（m）Fig.2 Sleeve valve tube grouting reinforcement section(m)

2）水平定向鉆孔注漿加固

水平定向鉆孔注漿加固技術是利用定向鉆進行鉆探成孔，放置預制φ108鋼閥管，用低強度快凝材料封堵環(huán)形空間后，用水力式止?jié){塞實現定點、定量注漿。根據工程實際情況，進行控制預注漿加固。當盾構機進入加固范圍后，根據地面沉降監(jiān)測數據，進行補充跟蹤注漿。水平定向鉆注漿可實現遠距離鉆進注漿，對建筑物等結構環(huán)境影響較小。

實施方法為：在姓鐘圍房屋群范圍兩個端頭內成孔，在左、右線隧道上方2～3 m處平行打設一排鋼閥管形成管棚，打設長度約360 m（含120 m造斜段）。鋼閥管間距3 m，共設置16根。通過管內注漿將鋼閥管與周圍砂土層固結成整體，從而減少盾構下穿過程中拱頂砂土的流失，減少地面沉降風險。

3）MJS樁隔離加固

對于盾構側穿建構筑物時，可在房屋與隧道間采用旋噴樁隔離的方式，目前工法主要為單（多）重管旋噴加固及衍生高壓旋噴樁工法MJS、RJP等。加固的主要目的是阻斷或減弱地層變形的傳遞，減少盾構隧道施工階段超挖等形成水土流失對建筑物的影響，起到對鄰近建筑物的保護作用。普通旋噴樁施工過程中對房屋影響較大，往往成樁過程中已造成地表沉降或隆起；采用MJS工法樁可有效控制地基內壓力，減少地基變形。MJS工法樁能夠在較小的空間里對土體進行加固，對施工場地要求不高。

根據加固范圍設計方案擬在隧道拱頂土體進行加固處理，針對隧道與居民房相對位置不同共劃分成5個加固區(qū)，每個加固區(qū)MJS樁傾斜角度隨隧道和房屋之間的位置關系變化，變化范圍為28°～66°，MJS樁體直徑分別為1 m和1.3 m兩種，相鄰樁之間咬合部分寬度分別為0.2 m和0.3 m。MJS樁加固剖面見圖3。

圖3 重點房屋段MJS樁加固剖面圖Fig.3 MJSpilereinforcementsectioninkeyhousingsection

4）超前大管棚加固

鑒于周邊環(huán)境的復雜性和特殊性，且考慮到左線隧道外側為已建成的公路下穿隧道，具備大管棚施工的條件，可以通過預先打設超長大管棚加固地層。在從化大道已建成公路隧道內向盾構隧道左、右線上方打設一排大管棚，打設范圍約140 m。隧道頂上覆土約3～5 m，采用直徑108 mm的大管棚，間距300 mm，單根長度20 m，管棚施打長度超過右線隧道影響范圍內房屋邊線3 m，單根總長度約50～60 m。管棚施工地層主要為粉質黏土層。管節(jié)需鉆眼形成出漿孔，通過管棚鋼管內注漿，將管棚與周圍巖土體固結成整體，增加圍巖強度；理想狀態(tài)下能夠形成一層薄殼狀加固體，提高地基承載力。由于公路隧道長度有限，剩余100 m部分房屋下方仍無法進行大管棚施工，需要其他輔助工法加固。大管棚加固斷面見圖4。

圖4 管棚加固橫斷面布置圖Fig.4 Cross section plan of pipe shed reinforcement

5）隧道內部注漿加固

當地面建筑密集無法滿足注漿加固施工條件時，也可采用地下注漿加固的方式。通過先期在左線隧道內注漿加固右線未推進隧道頂部土層，減小右線隧道通過時地層沉降。洞內加固注漿采用水泥漿或水泥-水玻璃雙液漿，注漿時在不改變地層組成的情況下，將土層顆粒間水擠出，使顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結，達到改良土層性狀的目的。具體實施方式為：在待掘進隧道中心以上6 m及隧道中心兩側各5 m，縱向240 m長度范圍內進行注漿加固。注漿孔孔底間距0.9～1.5 m，隧道內每環(huán)管片設計6個注漿孔。隧道240 m加固長度共布設954個注漿孔。注漿加固斷面見圖5。

圖5 隧道內注漿加固示意圖Fig.5 Grouting reinforcement in tunnel

3 方案比選及綜合分析

不同加固方案比較如表1所示。

根據現場的實際情況，綜合考慮各加固方案的可靠性、可實施性、工藝的成熟程度等，在兼顧經濟性合理的同時，也要考慮縮短工期所節(jié)約的時間成本，得出以下結論：

1）各種輔助工法在實施過程中均不同程度地受到場地限制、環(huán)境限制等影響，特別是常規(guī)的袖閥管注漿施工，需要進行大面積人員臨遷，可實施性最低；而水平定向鉆注漿對環(huán)境影響最小，可實施性最高，但其在市政加固項目應用較少，可借鑒經驗少且加固效果仍有待驗證。

2）各種輔助工法中，大管棚加固效果最佳，并且成功應用于淺埋暗挖等地質條件較差、地面沉降控制要求較高的市政工程中，具有成熟的施工經驗。但其在施工前需要進行工作井施工，本項目中雖可借助現場已有公路隧道結構物進行工作井施工，但成本較高。

3）洞內注漿方案可在隧道內進行，對地面環(huán)境影響小。但其必須在一條已建隧道作為加固施工區(qū)，對盾構施工組織造成較大影響，并且目前洞內注漿加固主要針對聯絡通道施工加固，并沒有大面積使用的可借鑒經驗，對區(qū)域管片造成的影響還需要進一步分析和研究。

表1 不同加固方案比較Table 1 Comparison of different reinforcement schemes

4）MJS高壓旋噴樁工法通過地內主動排漿監(jiān)測系統(tǒng)，有效控制地內壓力，對地面房屋影響較??；同時高壓旋噴成樁，成樁半徑、樁身強度可控，加固效果僅次于管棚法；MJS工法樁施工設備已開始國產化，施工成本比袖閥管注漿工藝略高，但遠低于管棚法施工，經濟性較好。

綜上所述，在類似地質條件復雜且地面房屋密集無遷改條件下，采用MJS工法樁對房屋進行隔離加固方案在加固效果、經濟性、對環(huán)境影響等綜合條件比選下最為有利。

4 MJS工法樁加固效果

采用MJS樁加固后，盾構順利穿越房屋密集群，盾構掘進過程中房屋沉降統(tǒng)計值見圖6。盾構掘進過程中右線隧道下穿后房屋沉降曲線波動較大，對房屋影響較大；局部對個別房屋沉降較大，最大累計沉降值12 mm，這主要是因為施工過程中打設該位置時咬合樁連續(xù)打設，受到場地影響未能按照“打一跳二”的既定施工順序施工。綜合分析，雙線盾構通過工程中，房屋沉降基本控制在±4 mm以內，差異沉降量控制在±1 mm左右，房屋傾斜度滿足規(guī)范要求。由此說明采用高壓微擾動旋噴樁（MJS）咬合加固對房屋起到了很好的保護作用。

圖6 房屋沉降統(tǒng)計Fig.6 Housing settlement statistics

5 結語

本文結合廣州地鐵14號線盾構下穿姓鐘圍房屋群，提出了5種地層加固方案，對5種方案進行優(yōu)選分析，得出以下主要結論：

1）5種加固方案均具有一定的加固效果。針對本項目經綜合比選各種輔助加固工法、工期和經濟性各有利弊。

2）采用MJS傾斜樁加固效果良好，能夠有效消除雙線隧道施工產生的地面沉降疊加效應，有效降低地基沉降幅度。實踐證明，MJS工法樁加固后房屋基礎最大隆、沉值基本控制在±4 mm以內。