歐陽垂禮，金 平，高筠涵

(1.中鐵四局集團(tuán)城市軌道交通工程分公司,安徽合肥 230022； 2.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610031)

1 工程概況

深圳地鐵10號(hào)線福田口岸站～福民站區(qū)間隧道采用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行施工，從福民站南端頭井始發(fā)。區(qū)間在ZDK1+800～ZDK1+931段下穿天澤花園天致苑和天雅苑兩棟房屋(圖1a)，天致苑樁底與盾構(gòu)頂凈距3 m，天雅苑樁底與盾構(gòu)頂凈距2 m[1-3]。此范圍線路左、右線的中心線距離為19.89～22 m，區(qū)間隧道埋深約22～24 m[4]。根據(jù)地質(zhì)勘探揭示，下穿天澤花園段，地面至隧道掘進(jìn)范圍內(nèi)的地層分布情況(圖1b)，樁基主要位于卵石層中，天致苑房屋下方盾構(gòu)主要處于中等風(fēng)化花崗巖以及微風(fēng)化花崗巖層中，其中微風(fēng)化花崗巖層最大侵入深度約2 m；天雅苑房屋下方盾構(gòu)主要處于塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖以及中等風(fēng)化花崗巖，還有微風(fēng)化花崗巖層中，其中微風(fēng)化花崗巖層最大侵入深度約1.2 m。

2 施工重難點(diǎn)分析

2.1 建筑物沉降控制

盾構(gòu)下穿的房屋建筑皆為上世紀(jì)90年代修筑，年代久遠(yuǎn)，部分建筑物正位于區(qū)間小曲線、大縱坡段線路上，盾構(gòu)外邊線與天澤花園樁基礎(chǔ)僅2 m，樁基礎(chǔ)位于全風(fēng)化花崗巖中，盾構(gòu)施工可能造成樁基及建筑物產(chǎn)生變形及傾斜[5]。

2.2 地質(zhì)上軟下硬

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，下穿天澤花園段地質(zhì)基本為強(qiáng)風(fēng)化和中等風(fēng)化花崗巖，且區(qū)間在微風(fēng)化花崗巖中存有基巖突起，這便造成了以下難點(diǎn)：

(1)在經(jīng)過基巖突起處時(shí)，刀具會(huì)在軟硬臨界面承受過大沖擊力，使刀具容易發(fā)生異常損壞或松動(dòng)；此區(qū)間軟土賦有流塑和可塑兩類土質(zhì)，地層軟硬不一致，易引起超挖和盾構(gòu)偏移。

(a)平面

(b)剖面圖1 福福區(qū)間下穿天澤花園示意

(2)盾構(gòu)機(jī)通過該區(qū)域時(shí)，刀具的損壞會(huì)直接導(dǎo)致?lián)Q刀次數(shù)多，影響掘進(jìn)速度。且在同樣轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，穿越上軟下硬巖層的速度會(huì)明顯慢于穿越全斷面同質(zhì)土層的速度[6-7]。因此，在相同的里程下，穿越上軟下硬的刀盤轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)更多，對(duì)地層的擾動(dòng)相對(duì)更大，更容易引起上軟層的坍塌，導(dǎo)致地表發(fā)生沉降。

3 施工措施

為控制地表沉降，以及盾構(gòu)時(shí)刀具損壞過于頻繁，加快穿越速度，施工時(shí)采用了一系列措施保障施工安全。

3.1 地表注漿加固

在房屋周邊設(shè)置注漿孔，孔徑約90～110 mm，注漿孔位布置如圖2所示。注漿時(shí)的鉆孔深度約18 m；水灰比1∶1，注漿壓力設(shè)置為0.3～0.6 MPa。制漿材料采用P.O 42.5水泥，每米水泥參量約150 kg。具體注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。在保持注漿壓力(≤0.6 MPa)下，并穩(wěn)壓20 min，即可結(jié)束注漿。

圖2 地表注漿孔位布置示意(圖中建筑物四周)

3.2 掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了地面補(bǔ)充注漿，下穿天澤花園掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定見表1。

表1 盾構(gòu)前期掘進(jìn)參數(shù)總結(jié)

3.3 盾構(gòu)姿態(tài)

在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)至房屋正下方前一定范圍內(nèi)的管片姿態(tài)測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，成形管片上浮和左漂移量大，盾構(gòu)管片在掘進(jìn)垂直方上浮了50 mm，在水平方向上相對(duì)目標(biāo)姿態(tài)向左偏移了50 mm。因此，在盾構(gòu)下穿房屋前，提前進(jìn)行了盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整。通過對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的緩慢糾正(保證糾偏量控制在3 mm/m以內(nèi))，將盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整至了合理范圍，實(shí)現(xiàn)了下穿房屋期間不進(jìn)行大量盾構(gòu)姿態(tài)糾偏的目的。

3.4 同步注漿

在盾構(gòu)機(jī)下穿建筑物時(shí)，考慮到地層含水量高，水壓力高，并且脫出盾尾的管片存在建筑空隙，為了形成防水屏障、及時(shí)支撐管片周圍巖體，防止地層產(chǎn)生過大變形而危及周圍環(huán)境安全，采用盾構(gòu)邊掘進(jìn)邊注漿方式，通過盾構(gòu)機(jī)自設(shè)的同步注漿系統(tǒng)向管片預(yù)留注漿孔進(jìn)行注漿。

3.5 二次補(bǔ)強(qiáng)注漿

由于在同步注漿時(shí)可能由于局部不夠均勻或漿液固結(jié)收縮產(chǎn)生空隙，因此為提高背襯注漿層的防水性及密實(shí)度，必要時(shí)再進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿，進(jìn)一步填充空隙并形成密實(shí)的防水層，同時(shí)也達(dá)到加強(qiáng)隧道襯砌的目的。

3.6 注入克泥效

盾構(gòu)刀盤切削時(shí)產(chǎn)生的外周空隙通過注入克泥效來充填，因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)呈現(xiàn)錐形，克泥效可抑制盾構(gòu)機(jī)上部土體沉降并提高止水性。到達(dá)房屋前，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中從中盾盾殼處注入克泥效。

4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及效果

4.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

考慮到房屋受盾構(gòu)下穿的影響可能會(huì)產(chǎn)生較大沉降，對(duì)天雅苑和天致苑進(jìn)行了地表監(jiān)控量測(cè)，具體地，在天雅苑附近布設(shè)了18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：JGC1-1～JGC1-18 ;在天致苑附近布設(shè)了12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：JGC2-1～JGC2-12。具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3 天雅苑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

4.2 左線下穿監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

天雅苑地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移如圖4所示。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中正值表示該監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生了隆起，負(fù)值表示該監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生了沉降。

從圖4(a)、圖4(b)中可以看出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-1～JGC1-8由于距離盾構(gòu)左線下穿位置相對(duì)較遠(yuǎn)，其受盾構(gòu)左線施工影響產(chǎn)生的沉降值較小。在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)至天雅苑下方時(shí)(435環(huán)),由于刀盤的擾動(dòng)，房屋開始產(chǎn)生沉降。故在這期間對(duì)Y16、Y17等處進(jìn)行了持續(xù)注漿，其沉降值得到了控制，最大沉降增量發(fā)生在在監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-8，僅為2.1 mm。在盾構(gòu)機(jī)整體穿越天雅苑時(shí)(450環(huán))，由于注漿無法及時(shí)填充土體與管片間的間隙，從而導(dǎo)致土體產(chǎn)生沉降，但之后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿和克泥效的注入后，盾構(gòu)間隙產(chǎn)生的沉降得到了控制。

從圖4(c)、圖4(d)中可以看出，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)開始穿越天雅苑時(shí)(435～450環(huán))，由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-11～JGC1-18距離盾構(gòu)下穿位置較近，又由于開挖造成地層損失其受盾構(gòu)下穿影響導(dǎo)致的沉降較大。最大沉降增量發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-16，僅為3.6 mm。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)完全穿過天雅苑時(shí)(450環(huán))，掘進(jìn)至451環(huán)時(shí)，注漿無法及時(shí)填充土體與管片間的間隙，故而在JGC1-17測(cè)點(diǎn)累積沉降達(dá)到-6.3 mm。在盾構(gòu)推進(jìn)至450～455環(huán)進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿和克泥效的注入后，盾尾間隙造成的沉降值得到了明顯控制。

(a)監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-1～JGC1-5

(b)監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-6～JGC1-10

(c)監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-11～JGC1-15

(d)監(jiān)測(cè)點(diǎn)JGC1-16～JGC1-18圖4 天雅苑地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

(1)本工程穿越地層上軟下硬，地下水豐富，穿越房屋對(duì)沉降敏感。在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)泡沫率對(duì)渣土進(jìn)行改良，預(yù)先注入(膨潤土∶水=1∶5)克泥效和同步注漿等措施，有效克服了地質(zhì)問題。

(2)房屋距離盾構(gòu)下穿位置較近處受盾構(gòu)施工影響較大。在刀盤推進(jìn)至房屋正下方時(shí)，房屋距離盾構(gòu)隧道較近的部位會(huì)產(chǎn)生較大的沉降。在該施工階段，應(yīng)預(yù)先注漿加固并且根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行后續(xù)注漿加固是行之有效的。

(3)在盾構(gòu)機(jī)推出房屋下方后，由于注漿無法及時(shí)填補(bǔ)管片與土體之間的間隙，房屋還會(huì)產(chǎn)生一定的沉降。但本工程通過二次補(bǔ)充注漿(水灰比1∶1)及適時(shí)(根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù))注入克泥效等手段，有效控制了盾尾通過階段造成的沉降。