彭學(xué)軍,孫望成,饒永強(qiáng),佘文軍,凌濤,劉燾

(1.中鐵五局集團(tuán) 第一工程有限責(zé)任公司,湖南 長沙,410117;2.湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 湘潭,4112011;3.中國建筑第五工程局有限公司,湖南 長沙,410004)

地鐵作為一種高效快捷的交通工具,有效解決了我國城市交通擁堵問題,對我國城市現(xiàn)代化建設(shè)起著重要的作用[1–2]。地鐵盾構(gòu)施工導(dǎo)致巖土體發(fā)生應(yīng)力擾動,會對隧道上方地面建筑物造成影響[3–5]。因此,在地鐵施工中應(yīng)根據(jù)建筑物自身特性及具體施工條件對區(qū)間內(nèi)建筑物采取合理的保護(hù)措施[6–7]。許寬[8]研究了地鐵施工中造成建筑物變形的因素,并提出了保護(hù)盾構(gòu)隧道上方建筑物的措施。楊濤[9]結(jié)合常州地鐵1號線施工實(shí)際,闡述了盾構(gòu)施工對沿線建筑物的影響以及對建筑物采取的保護(hù)措施和效果。吳超[10]以合肥地鐵3號線下穿高架橋的盾構(gòu)施工實(shí)際為例,研究了盾構(gòu)施工對隧道上方高架橋的擾動規(guī)律。倪偉[11]考慮了地鐵周圍建筑物的地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式等一系列風(fēng)險(xiǎn)因素,并給出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理措施。

長沙地鐵5號線時(shí)湘及湘木區(qū)段位于萬家麗路下方,盾構(gòu)區(qū)間地面環(huán)境復(fù)雜,建筑物分布較密集。為了避免盾構(gòu)隧道施工對地面建筑物產(chǎn)生影響,在地鐵施工前對本區(qū)間段建筑物進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)地勘察及風(fēng)險(xiǎn)鑒定,根據(jù)勘察報(bào)告制定了合理的施工方案,在施工過程中針對不同建筑物的具體情況采取了有效的保護(hù)技術(shù)。

1 盾構(gòu)區(qū)間建筑勘察

為了減小時(shí)湘及湘木區(qū)間段盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響,確保地鐵隧道施工能夠按預(yù)期進(jìn)行,在施工前對區(qū)間沿線的建筑物進(jìn)行了實(shí)地勘察,并對勘察結(jié)果進(jìn)行了分析整理,如表1、2所示。

表1 時(shí)湘區(qū)間建筑物勘察表

表2 湘木區(qū)間建筑物勘察表

為了深入剖析施工區(qū)間建筑物的特征及其對盾構(gòu)施工的風(fēng)險(xiǎn)程度,以便為制定合理的沿線建筑物保護(hù)技術(shù)提供充分的工程實(shí)際資料支撐,從勘察結(jié)果中選取具有代表性的建筑物進(jìn)行詳細(xì)介紹與分析。

1.1 時(shí)湘區(qū)間圭塘河橋

時(shí)湘區(qū)間隧道下穿天際圭塘河橋,右線隧道邊線位于橋梁邊線處,如圖1所示。圭塘河橋橫跨圭塘河連接萬家麗路南北岸,橋面長約20 m,橋面總寬約52 m,共分兩幅橋面。河橋的橋墩樁基深為10 m,有2根橋墩樁基侵入隧道結(jié)構(gòu)約為5 m。橋臺樁基深為8 m,有4根橋臺根樁基侵入隧道結(jié)構(gòu)約3 m。

圖1 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿天際圭塘河橋現(xiàn)場勘察

1.2 時(shí)湘區(qū)間天際嶺隧道

隧道洞口出現(xiàn)環(huán)向裂縫、破損,隧道內(nèi)部側(cè)壁局部濕漬,存在滲水現(xiàn)象,如圖2所示。區(qū)間隧道左右線下穿天際嶺隧道,其頂部距離天際嶺隧道結(jié)構(gòu)凈距約12 m。

圖2 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿天際嶺隧道現(xiàn)場勘察圖

1.3 時(shí)湘區(qū)間華銀天際小區(qū)

華銀天際小區(qū)綜合B樓下部瓷磚破損,裂縫明顯,小區(qū)西側(cè)人行道路面破損,如圖3所示。該小區(qū)綜合B樓地上4層,地下0層,已建成9年左右。區(qū)間隧道右線側(cè)穿小區(qū)綜合B樓,該樓地基距離隧道頂部約3～4 m,其距離右線隧道邊線水平距離為20.4～21.2 m。小區(qū)住宅樓距離右線隧道邊線水平距離為15.7～17.6 m。

圖3 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿天際嶺隧道現(xiàn)場勘察圖

1.4 時(shí)湘區(qū)間雅苑加油站

雅苑加油站附近雙塘路路面坑洼明顯,加油站前路面裂縫較多,區(qū)間隧道右線側(cè)穿雅苑加油站,如圖4(a)所示。雅苑加油站樓層地面高度約7 m,地下0層,磚混結(jié)構(gòu),樁基基礎(chǔ),已建成14年。雅苑加油站地基距離隧道結(jié)構(gòu)頂部約4.5～5.5 m,該加油站油罐底到隧道頂部的凈距約7 m,油罐距離右線隧道邊線的水平距離約為3 m,如圖4(b)所示。

圖4 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿雅苑加油站現(xiàn)場勘察圖

1.5 湘木區(qū)間喜樂地購物中心

喜樂地購物中心北側(cè)墻上裝飾面變形,北側(cè)墻下部懸挑頂裝飾面變形,西側(cè)墻上部和下部裝飾面變形脫落,西側(cè)墻下方路面裂縫,如圖5所示。喜樂地購物中心樓層為地上5層,地下1層。區(qū)間隧道右線側(cè)穿喜樂地購物中心,建筑物距離右線隧道邊線水平距離約為9.7～15.1 m,其中部大門位置距右線隧道邊線水平距離約為2.3～3.8 m。

圖5 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿喜樂地購物中心現(xiàn)場勘察圖

1.6 湘木區(qū)間萬家麗路高架橋(美洲故事西側(cè))

萬家麗路高架橋橋梁(美洲故事西側(cè))變形縫處存在細(xì)微裂縫,橋梁正常使用,如圖6所示。該高架橋匝道橋樁基PE9-01～PE9-06距離左線隧道邊線水平距離約為3.7～5.5 m,高架橋橋樁基Pm-467～Pm-473距離左線隧道邊線水平距離約為11～12 m。該盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)與地鐵隧道凈間距小于5 m的橋樁基共有3根,即樁基PE9-05、樁基PE9-06和樁基Pm-467,與盾構(gòu)隧道凈間距大于5 m且小于7 m的橋樁基有2根,即為樁基PE9-01～PE9-04和樁基Pm-468～Pm-473。

圖6 時(shí)湘區(qū)間隧道下穿萬家麗路高架橋現(xiàn)場勘察圖

2 風(fēng)險(xiǎn)評估及處理措施

結(jié)合現(xiàn)場勘察結(jié)果及盾構(gòu)施工的工程實(shí)際,針對時(shí)湘及湘木盾構(gòu)區(qū)間建筑物的具體特性采取了不同的保護(hù)措施。

2.1 時(shí)湘區(qū)間圭塘河橋

根據(jù)時(shí)湘區(qū)間圭塘河橋現(xiàn)場勘察情況,河橋有2根橋墩樁基侵入隧道結(jié)構(gòu)約為5 m,有4根橋臺樁基侵入隧道結(jié)構(gòu)約3 m。為了避免河橋樁基對盾構(gòu)施工造成干擾,在盾構(gòu)施工本區(qū)域時(shí),先拆除了圭塘河橋的右側(cè)橋面,破除了區(qū)間沖突的橋樁后,再進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)。區(qū)間施工完成后,再對破除的半側(cè)圭塘河橋進(jìn)行了恢復(fù)修整。

因涉及半幅橋梁拆除與重建,在橋樁基拆除后,及時(shí)采用了低標(biāo)號混凝土回填樁孔?？紤]河床距隧道頂部距離約5～6 m,隧道覆土淺且橋梁拆除重建過程中對河床擾動較大,盾構(gòu)通過時(shí)采取了洞內(nèi)深孔注漿的措施,在拱頂120度范圍內(nèi)進(jìn)行注漿2～2.5 m厚度。同時(shí)加強(qiáng)了盾構(gòu)施工掘進(jìn)參數(shù)控制以及施工階段的監(jiān)控量測及數(shù)分析。

2.2 時(shí)湘區(qū)間天際嶺隧道

本區(qū)間盾構(gòu)施工下穿天際嶺隧道,盾構(gòu)隧道頂部距離天際嶺隧道結(jié)構(gòu)較近。而且天際嶺隧道通車使用多年,結(jié)構(gòu)存在變形、裂縫、漏水等情況。為了減小盾構(gòu)掘進(jìn)對天際嶺隧道產(chǎn)生影響,在盾構(gòu)掘進(jìn)下穿天際嶺隧道時(shí),對盾構(gòu)隧道采取了深孔注漿措施,在拱頂120度范圍內(nèi)進(jìn)行注漿2～2.5 m厚度。同時(shí),通過不斷優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù),控制盾構(gòu)掘進(jìn)速率,嚴(yán)格按要求對隧道進(jìn)行了監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。

2.3 時(shí)湘區(qū)間華銀天際小區(qū)

區(qū)間隧道右線側(cè)穿華銀天際小區(qū),隧道右線距離小區(qū)內(nèi)綜合B樓較近,并且綜合B樓下部瓷磚破損,裂縫明顯,小區(qū)西側(cè)人行道路面破損。為了有效避免盾構(gòu)施工產(chǎn)生的應(yīng)力擾動對小區(qū)建筑物造成影響,盾構(gòu)施工期間,對盾構(gòu)控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,對盾構(gòu)掘進(jìn)速率進(jìn)行了嚴(yán)格控制。按要求對小區(qū)房屋進(jìn)行了監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。

2.4 時(shí)湘區(qū)間雅苑加油站

根據(jù)時(shí)湘區(qū)間雅苑加油站的現(xiàn)場實(shí)地勘察情況,區(qū)間隧道水平及豎向均距雅苑加油站內(nèi)油罐較近,而且隧道頂部存在富水性圓礫層,穩(wěn)定性較差,對區(qū)間盾構(gòu)雅苑加油站區(qū)段進(jìn)行了鑒定,此處為重大風(fēng)險(xiǎn)源。在盾構(gòu)通過此區(qū)段前,在區(qū)間隧道與油罐間采用φ800@600mm旋噴樁進(jìn)行了隔離保護(hù)。在盾構(gòu)施工通過此區(qū)段油罐時(shí),對盾構(gòu)隧道采取了深孔注漿措施,在拱頂120度范圍內(nèi)進(jìn)行注漿2～2.5 m厚度。同時(shí),優(yōu)化了盾構(gòu)施工參數(shù),控制了盾構(gòu)的掘進(jìn)速率。并且加強(qiáng)了對加油站的監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。

2.5 湘木喜樂地購物中心

區(qū)間盾構(gòu)隧道邊線距離喜樂地購物中心南端部分僅2.3 m,而且喜樂地購物中心中部大門北端位于盾構(gòu)端頭加固區(qū)域東側(cè),經(jīng)鑒定盾構(gòu)施工會對建筑物產(chǎn)生較大影響。在盾構(gòu)端頭加固施工期間,對喜樂地購物中心大門采取了注漿隔離保護(hù)。同時(shí),在盾構(gòu)施工期間,優(yōu)化了盾構(gòu)控制參數(shù),控制了盾構(gòu)掘進(jìn)速率,并加強(qiáng)了對房屋的監(jiān)測頻次及數(shù)據(jù)分析。

2.6 湘木區(qū)間萬家麗路高架橋(美洲故事西側(cè))

地鐵隧道下穿美洲故事西側(cè)萬家麗路高架橋且距離高架橋橋樁較近,盾構(gòu)施工前經(jīng)過鑒定,盾構(gòu)施工對萬家麗高架橋橋樁基會產(chǎn)生一定影響。在盾構(gòu)掘進(jìn)中,對凈間距小于5 m的橋樁基采取了旋噴樁注漿隔離和預(yù)埋袖閥管跟蹤注漿的保護(hù)措施。對凈間距大于5 m且小于7 m橋樁基采取了預(yù)埋袖閥管跟蹤注漿措施。同時(shí),盾構(gòu)施工期間,對盾構(gòu)控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,對盾構(gòu)掘進(jìn)速率進(jìn)行了嚴(yán)格控制,并加強(qiáng)了對橋樁基的監(jiān)測頻次及數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)語

長沙地鐵5號線時(shí)湘及湘木區(qū)間建筑物分布密集,地面環(huán)境復(fù)雜,對本區(qū)間內(nèi)建筑物的具體特性進(jìn)行了詳細(xì)勘察,并通過本區(qū)間內(nèi)建筑物與盾構(gòu)隧道邊線的水平和豎直距離評估了地鐵施工對建筑物的影響。針對不同建筑的具體特性采取了優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)、控制盾構(gòu)掘進(jìn)速率、深孔注漿、旋噴樁隔離保護(hù)以及預(yù)埋袖閥管跟蹤注漿等保護(hù)措施,有效減少了盾構(gòu)施工對區(qū)間內(nèi)沿線建筑物的影響,避免了建筑物發(fā)生變形、裂縫、傾斜等不良現(xiàn)象,取得了良好的施工效果,可為今后類似工程提供一定參考價(jià)值。