劉洪亮

（中鐵十八局集團有限公司第五工程有限公司 天津 300855）

1 工程概況

廣州市軌道交通十八號線和二十二號線中，番南中間風(fēng)井～PN1盾構(gòu)井區(qū)間穿越群房，風(fēng)險系數(shù)高，區(qū)間左線起止里程ZDK38+431.639～ZDK36+728.551，區(qū)間長度為1703m；右線起止里程YDK38+437.628～YDK36+727.461，區(qū)間長度為1710.7m。盾構(gòu)機從中間風(fēng)井始發(fā)向PN1盾構(gòu)井掘進。沿線主要先后下穿蔡二村村房、市新路沿街商鋪、番禺大道高架橋、甘棠村房等，區(qū)間線路平面最小半徑為1600m，最大縱坡為18‰。

番南中間風(fēng)井～番南1號盾構(gòu)井盾構(gòu)區(qū)間穿越蔡二村地質(zhì)情況依次為：填土層，平均厚度2m；粉質(zhì)黏土層，平均厚度6m；泥質(zhì)粉砂巖層，平均厚度4m；巖石全風(fēng)化帶，平均厚度15m；盾構(gòu)機穿越的地層為巖石全風(fēng)化帶，本層主要由泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、粗砂巖、礫巖組成。巖芯呈堅硬土狀或密實土狀，浸水易軟化崩解，壓縮性中等-低。隧道埋深25～28m。地下水位-2.1m。

2 穿越房屋技術(shù)難點

預(yù)穿越的房屋均為淺基礎(chǔ)房屋，且房齡較長，基礎(chǔ)多為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下地層以粉質(zhì)粘土及礫質(zhì)粘土為主，盾構(gòu)通過時對地層的擾動及地下水位的降低均會造成房屋沉降或結(jié)構(gòu)開裂，影響建筑物結(jié)構(gòu)安全及使用。因此，本工程房屋沉降控制是最大的技術(shù)難點。

3 解決難點措施

3.1 加固注漿

房屋底部基礎(chǔ)注漿加固關(guān)鍵技術(shù)在于注漿壓力控制，既不能使基礎(chǔ)抬升過大，也不能壓力過小，效果不顯著[1]。地層中的壓力控制是關(guān)鍵[2]。以某棟3層框架房屋為例，根據(jù)地層參數(shù)建立有限元模型，房屋結(jié)構(gòu)平面幾何尺寸為12m×18m，獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約為2 m，第一層房屋高為4m，其余層高均為3m?？蚣苤航孛娉叽鐬?500 mm×500 mm，梁截面尺寸為400 mm×600 mm，各層樓板厚度均為100 mm。土體本身既具有彈性又存在塑性，且在對新建隧道進行盾構(gòu)開挖施工時，既需要表現(xiàn)出土體的彈性變形又需要變現(xiàn)出其塑性變形[3]，土層部分選擇的本構(gòu)模型為Mohr-Coulomb彈塑性模型，土體物理力學(xué)參數(shù)見表1。模型整體高度45m，土層三維模型橫向80m，沿盾構(gòu)掘進方向60m，計算的地層應(yīng)力云圖如圖1所示，盾構(gòu)機通過前注漿壓力按云圖應(yīng)力控制。

表1 土體物理力學(xué)參數(shù)表

圖1 提前加固應(yīng)力控制云圖

3.2 房屋變形修復(fù)

盾構(gòu)機通過后，根據(jù)模型計算結(jié)果，房屋最大沉降15.1mm，見圖2。需要注漿進行修復(fù)，在計算模擬施工過程中，當(dāng)盾構(gòu)掘進到隧道縱深40m時，在距離地表10m處注漿（注漿過程用一瞬時注漿壓力代替，大小為0.65-0.7MPa）。結(jié)果見圖3。

圖2 盾構(gòu)機通過建筑物30m后的沉降云圖

圖3 注漿修復(fù)后的變形云圖

3.3 信息化施工

盾構(gòu)掘進參數(shù)調(diào)整及注漿施工均需要監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)最重要的就是準確性、及時性[4]。如果用人工測量，從數(shù)據(jù)采集、整理，到反饋施工，最少需要1-2h，而注漿施工幾十分鐘就可能使基礎(chǔ)隆起或地表開裂，因此，數(shù)據(jù)的實時性非常重要[5]。本工程根據(jù)實際情況，建立了采用了自動化監(jiān)測系統(tǒng)，用壓差式靜力水準儀代替了人工監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)绞謾C客戶端，使施工管理人員及時掌握數(shù)據(jù)，達到了真正的信息化施工的目的。見圖4。

圖4 自動化監(jiān)測系統(tǒng)

3.4 盾構(gòu)機施工參數(shù)調(diào)整

盾構(gòu)穿越房屋時，盾構(gòu)埋設(shè)28m，頂部壓力0.33MPa,根據(jù)地質(zhì)情況及監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，將盾構(gòu)機參數(shù)調(diào)整為：刀盤扭矩4500-5500kN,刀盤轉(zhuǎn)速1.8rpm，總推力3500-4000t，推進速度50-60mm/min；同步注漿6m3/環(huán)（1.6m），二次注漿3.1m3/環(huán)。

4 技術(shù)實施

盾構(gòu)穿越房屋前對基礎(chǔ)進行了加固，盾構(gòu)機刀盤距離基礎(chǔ)20m時,基礎(chǔ)開始隆起。刀盤在基礎(chǔ)正下方時，基礎(chǔ)最大隆起+5mm，刀盤通過基礎(chǔ)后基礎(chǔ)開始下降。盾尾距離基礎(chǔ)25m時，基礎(chǔ)最大沉降達到了-17mm，沉降數(shù)據(jù)偏大，開始啟動注漿修復(fù)工作。同時手機客戶端每分鐘觀測一次基礎(chǔ)變形值，直到基礎(chǔ)上升9mm后停止注漿，盾尾通過基礎(chǔ)50m后，基礎(chǔ)沉降已穩(wěn)定，最大沉降最終穩(wěn)定在-7.4mm。圖5為房屋JGW-027、JGW-028基礎(chǔ)歷時沉降曲線圖。

圖5 房屋沉降歷時曲線圖

5 結(jié) 語

廣州地鐵十八號線番南區(qū)間已穿越了部分群房，已穿越的群房最大沉降控制在了10mm以內(nèi)，技術(shù)措施實施效果非常顯著，確保了建筑物的結(jié)構(gòu)安全及正常使用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，可在同類工程施工中推廣使用。