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土壓平衡盾構(gòu)機(jī)下穿危房施工技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

2012-04-10 04:59呂征舟
城市建設(shè)理論研究 2012年6期
關(guān)鍵詞:危房管片盾構(gòu)

呂征舟

摘要:在城市地鐵隧道工程施工工法中,盾構(gòu)法因其受地面因素影響小、安全度高、施工速度快等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛的應(yīng)用。盾構(gòu)隧道在城市地下穿行,不可避免地需要穿越各種各樣的建筑物,有時(shí)更需穿越一些危房。然而隧道下穿危房時(shí),如果處理不當(dāng),可能引起危房發(fā)生不均勻沉降,從而導(dǎo)致房屋倒塌,給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的危害。

關(guān)鍵詞:盾構(gòu)法、危房、風(fēng)險(xiǎn)、地層

Abstract: in the urban subway tunnel engineering construction methods, the shield law by the ground because of the influence factors of small, high degree of safety, the construction speed of advantage and widely used. In the city of shield tunnel through underground, inevitably need through all kinds of buildings, sometimes need more to through some dangerous house. But the tunnel when wear wei, if not handled properly, may cause dangerous house happen the uneven settlement, leading to the houses collapsed, to the lives and property of the people great harm.

Keywords: shield law, dangerous house, risk, the strata

中圖分類(lèi)號(hào):TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

1前言

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,公共交通需求的增加,地鐵建設(shè)已有成為大城市必須配套市政設(shè)施之一的趨勢(shì),而盾構(gòu)法施工則是地鐵隧道工程建設(shè)主要功法之一,相對(duì)于礦山法施工隧道,盾構(gòu)法施工因其受地面影響因素小、安全度高、施工速度快等優(yōu)勢(shì)而被普遍推廣應(yīng)用。在城市中建設(shè)地鐵,地鐵隧道穿越建筑物的情況無(wú)法避免,在地鐵隧道需要下穿的建筑物中,有些已成為危房的建筑物本應(yīng)拆除,但由于種種客觀因素的制約,很多時(shí)候這些危房無(wú)法拆除。因危房自身結(jié)構(gòu)已存在巨大的安全隱患,采用盾構(gòu)法下穿危房時(shí),難免會(huì)因地層失水而造成地表沉降,若地表沉降過(guò)大則極有可能導(dǎo)致危房倒塌,給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。因此,如何安全順利的下穿危房,成為實(shí)際施工中需要解決的難題。

2工程概況

2.1 線路及危房概況

廣州市軌道交通六號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間,單線長(zhǎng)度783米,從該區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)后80米將下穿某建筑物,該建筑物建于1900年前,為條形基礎(chǔ)的3層磚木結(jié)構(gòu),位于隧道正上方。

該建筑物被鑒定為危險(xiǎn)性D級(jí)。房屋鑒定結(jié)論為:此房屋承重結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足正常使用要求,房屋整體出現(xiàn)險(xiǎn)情,構(gòu)成整棟危房。

圖2.1-1 危房平面位置圖

2.2危房地質(zhì)情況

危房所在位置地質(zhì)情況自上至下依次為:<1>雜填土、<2-1B>淤泥質(zhì)土、<3-2>中粗砂、<3-1>粉細(xì)砂、<6>全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<7>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<8>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<9>微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

圖2.2-1 危房處地質(zhì)剖面圖

表2.2-1 隧道頂部覆土厚度統(tǒng)計(jì)表

地層 <1> <2-1B> <3-1> <3-2> <6> <7> <8> <9>

厚度 2.66m 1.62m 4.03m 1.14m 1.23m 1.22m 1.07m 1.22m

3風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和線路特征,結(jié)合地面相關(guān)情況及建筑物現(xiàn)狀進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,認(rèn)為該區(qū)間盾構(gòu)施工此危房保護(hù)的難度很大,主要基于以下原因:

(1)建筑物且破舊,基礎(chǔ)形式簡(jiǎn)單

根據(jù)建筑物調(diào)查報(bào)告,危房為騎樓,結(jié)構(gòu)形式為磚木結(jié)構(gòu),修建年代久遠(yuǎn),已存在不同程度的損壞,墻體普遍風(fēng)化嚴(yán)重,承載力及連接強(qiáng)度降低,對(duì)沉降非常敏感;基礎(chǔ)多為較簡(jiǎn)單的條形基礎(chǔ),埋深較淺,抗擾動(dòng)能力和抗變形能力均較弱。

(2)地層失水風(fēng)險(xiǎn)

洞身主要在<9>泥巖中通過(guò),圍巖自穩(wěn)性好,盾構(gòu)掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)主要為地層失水。地層失水固結(jié),可能造成地面建筑物基礎(chǔ)尤其是淺基礎(chǔ)不均勻沉降,墻體開(kāi)裂甚至房屋倒塌。

(3)地質(zhì)鉆孔風(fēng)險(xiǎn)

隧道洞身穿越地層主要為<9>微風(fēng)化泥巖,隧道上方存在較厚的連續(xù)分布的<3-1>粉細(xì)砂層、<3-2>中粗砂層,且砂層普遍與巖層相接,中間隔水層較薄。若地質(zhì)鉆探后沒(méi)有進(jìn)行封孔或封孔不嚴(yán),盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí),地質(zhì)鉆孔實(shí)際上成了砂層和隧道之間的水土通道,加上砂層和巖層之間沒(méi)有可塑粘性土隔斷層的塌封,砂和地下水很容易沿著鉆孔滲漏到土倉(cāng)及管片與圍巖的空隙,造成砂層固體顆粒損失及地層失水,地面沉陷,隧道上方密集且破舊的危房下沉開(kāi)裂,甚至倒塌。

4土壓平衡盾構(gòu)機(jī)下穿危房技術(shù)

4.1通過(guò)前的技術(shù)措施

(1)測(cè)量人員提前對(duì)危房進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,摸清建筑物的現(xiàn)狀,對(duì)已有開(kāi)裂、破損及其它重要部位做好標(biāo)記和記錄,同時(shí)提前布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)及傾斜測(cè)點(diǎn),完成初始值的測(cè)量。

(2)盾構(gòu)通過(guò)前,必須保證盾構(gòu)機(jī)及運(yùn)輸設(shè)備一切正常,加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)。

(3)通過(guò)危房15m前,開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行刀具檢查,若發(fā)現(xiàn)刀具損壞,及時(shí)更換刀具。若非特殊情況,建筑物下禁止開(kāi)倉(cāng)。

(4)盾構(gòu)機(jī)通過(guò)前,對(duì)該危房進(jìn)行臨時(shí)支撐。

4.2盾構(gòu)機(jī)下穿時(shí)的技術(shù)措施

盾構(gòu)下穿危房過(guò)程中,原則是保證盾構(gòu)機(jī)快速連續(xù)地通過(guò)危房,同時(shí)保證管片背后注漿。根據(jù)此原則,盾構(gòu)機(jī)通過(guò)期間采取以下措施:

(1)采取欠壓掘進(jìn)模式。該危房附近地質(zhì)鉆孔位于左線隧道正上方,且距該危房相當(dāng)近,因此危房段采用欠壓掘進(jìn)模式,并結(jié)合掘進(jìn)監(jiān)測(cè)情況,氣壓輔助方式。

(2)時(shí)刻留意掘進(jìn)參數(shù)變化。操作人員對(duì)掘進(jìn)參數(shù)尤其土倉(cāng)壓力要敏感,若出現(xiàn)土倉(cāng)底部壓力突然增大,而扭矩變化不大的情況,應(yīng)立即關(guān)閉倉(cāng)門(mén)及螺旋機(jī)閘門(mén),不出土,快速掘進(jìn),并多加氣(發(fā)泡劑),把土倉(cāng)壓力提高到150~200Kpa。

(3)渣土分析及出土控制:每環(huán)都要清洗渣土樣,分析渣土變化。

(4)避免刀盤(pán)“結(jié)泥餅”導(dǎo)致的盾構(gòu)機(jī)無(wú)法推進(jìn),在危房下長(zhǎng)時(shí)間停滯。泥質(zhì)粉砂巖,在遇水軟化后具有一定的粘性,在掘進(jìn)時(shí)容易“結(jié)泥餅”。因此,掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持使用發(fā)泡劑,,一旦發(fā)現(xiàn)有“結(jié)泥餅”的征兆,立刻進(jìn)行處理,限制泥餅發(fā)展。

(5)保證管片背后注漿量和注漿效果。注漿是保證隧道質(zhì)量和避免地面沉降的關(guān)鍵。采取以下措施保證管片背后注漿質(zhì)量。

①注漿量:同步注漿量不少于6m3/環(huán)。

②注漿壓力:一般0.2~0.3Mpa,最大不超過(guò)0.3~0.4Mpa,下部孔的壓力比上部孔略大(0.5Mpa左右)。

③掘進(jìn)過(guò)程中,采取雙液二次注漿與管片背后補(bǔ)充注漿相結(jié)合的方法保證管片背后注漿量,下穿該危房時(shí),每環(huán)補(bǔ)注雙液漿。

④盾構(gòu)下穿危房段時(shí),通過(guò)洞內(nèi)徑向注漿孔注入聚氨酯,以減少盾尾注漿前竄的機(jī)率和數(shù)量并減少竄水的機(jī)率。

(6)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻次,監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋,指導(dǎo)施工。

4.3盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后的技術(shù)措施

(1)盾構(gòu)機(jī)通過(guò)期間,可能對(duì)部分建筑物產(chǎn)生影響,盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后仍需對(duì)建筑物按上述的頻率進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)。

(2)隧道內(nèi)對(duì)該位置的管片背后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿,保證管片背后充滿,以控制后續(xù)的地層沉降。

(3)若建筑物有出現(xiàn)裂紋或產(chǎn)生損壞的,必須對(duì)危房進(jìn)行再次房屋鑒定,并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)加固及恢復(fù)。

5實(shí)施效果分析

在盾構(gòu)機(jī)通過(guò)該危房期間,針對(duì)該危房進(jìn)行了沉降與傾斜觀測(cè)、建筑物裂縫觀察等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示房屋累計(jì)最大沉降量為1.8mm,地面最大沉降量為2.5mm,建筑物未出現(xiàn)破損及裂紋發(fā)展,以上結(jié)果均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

通過(guò)合理的技術(shù)措施,嚴(yán)格控制了地面及房屋的沉降量,保證了危房的安全。所以此次盾構(gòu)機(jī)過(guò)危房施工較為成功。本次成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)同樣地質(zhì)條件下土壓平衡盾構(gòu)機(jī)下穿危房的工程有一定的參考意義。

6結(jié)語(yǔ)

隨著城市地下軌道建設(shè)的不斷發(fā)展,在地鐵線路選線時(shí)要求避開(kāi)地面所有建筑物顯然不太現(xiàn)實(shí),甚至有時(shí)地鐵隧道難免要從危房下穿越。當(dāng)?shù)罔F隧道從危房下穿越,如果能將危房拆除那是最好的辦法,但是這涉及到征地、搬遷、重建、周邊環(huán)境影響等種種社會(huì)問(wèn)題,往往實(shí)施過(guò)程較為困難。在無(wú)法進(jìn)行拆遷的情況下,通過(guò)科學(xué)、合理的技術(shù)措施保證盾構(gòu)機(jī)順利通過(guò)危房區(qū)域,不僅減少了工期影響因素,同時(shí)較大程度的減少了業(yè)主資金投入,因此,該成功經(jīng)驗(yàn)可作為類(lèi)似地層中下穿建筑物施工措施予以同行借鑒。

參考文獻(xiàn):

[1]竺維彬,鞠世健.地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)源及典型事故的研究[M].廣州:暨南大學(xué)出版社,2009

[1]竺維彬,鞠世健,史海歐,等.廣州地鐵三號(hào)線盾構(gòu)隧道工程施工技術(shù)研究[M].廣州:暨南大學(xué)出版社.2006

注:文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。

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