邱建民

摘 要：盾構(gòu)隧道施工對下穿建（構(gòu)）筑物施工變形預(yù)測。利用數(shù)值模擬手段對復(fù)雜地層中盾構(gòu)側(cè)穿淺基礎(chǔ)建筑物的地表沉降進行了預(yù)測分析，分析了可能的沉降規(guī)律，并針對沉降規(guī)律給出了施工中控制建筑物及地表沉降變形的工程措施?；诖?，本文主要探討了盾構(gòu)施工下穿既有建筑物沉降變形分析與控制。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工;沉降變形;超前探測;加固處理;數(shù)值模擬

引言

城市軌道交通不可預(yù)知因素多，如地面建筑物繁多等使得施工風(fēng)險較多。城軌交通盾構(gòu)施工安全風(fēng)險影響因素多，對盾構(gòu)施工安全風(fēng)險的管控需要結(jié)合工程特點，分析盾構(gòu)施工安全管理重點，從施工全過程進行安全風(fēng)險防控。針對此，對地鐵施工中潛在風(fēng)險源開展全面分析評估，并結(jié)合施工技術(shù)對重大風(fēng)險單元給出有效控制措施，對于保障工程施工安全、提高經(jīng)濟社會效益來說，具有重要意義。

1盾構(gòu)施工安全風(fēng)險分析

1.1施工現(xiàn)場地質(zhì)條件影響

盾構(gòu)施工中安全事故的發(fā)生首先和現(xiàn)場地質(zhì)條件存在密切聯(lián)系，因為盾構(gòu)施工面臨的地質(zhì)條件并不是特別理想，往往較為復(fù)雜，進而也就會對于施工技術(shù)提出了較大挑戰(zhàn)，也比較容易在施工操作過程中出現(xiàn)安全隱患。雖然盾構(gòu)施工前往往都進行了地質(zhì)勘察，但是如果地質(zhì)勘察不夠詳盡準(zhǔn)確，和實際狀況存在明顯偏差，必然也就會導(dǎo)致相應(yīng)盾構(gòu)施工方案不夠合理，相關(guān)施工參數(shù)的設(shè)置不夠準(zhǔn)確，在后續(xù)執(zhí)行過程中也就會形成明顯威脅，難以保障施工安全。

1.2設(shè)備方面的風(fēng)險隱患

盾構(gòu)施工中盾構(gòu)機及其相關(guān)機械設(shè)備的正常運行至關(guān)重要，如果該方面出現(xiàn)偏差問題，同樣也會造成安全事故發(fā)生。另外，盾構(gòu)機方面的安全威脅往往還具體表現(xiàn)在各個零配件方面，因為相應(yīng)零配件出現(xiàn)嚴(yán)重損傷或者不穩(wěn)定運行現(xiàn)象，必然也就會影響到后續(xù)長期作業(yè)效果，尤其是對于主軸承以及刀盤刀具而言，任何細微偏差問題都很可能造成安全事故發(fā)生。

1.3施工風(fēng)險控制管理待完善

目前我國施工的風(fēng)險控制和管理仍處于完善和深化的階段，施工環(huán)境處于城市中，人流量大、地下管線錯綜復(fù)雜，同時施工是龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)工程，協(xié)作要求強。目前我國的大部分施工企業(yè)風(fēng)險控制管理的理念認知不一樣，導(dǎo)致管理者對于風(fēng)險控制的意識和認識水平不同，所以存在著不同的風(fēng)險管理思路和管理方法，在很大程度上導(dǎo)致風(fēng)險管理不系統(tǒng)和不完善[1]。

2盾構(gòu)施工下穿既有建筑物沉降變形分析與控制

2.1調(diào)查、評估

盾構(gòu)下穿建筑物施工前，需調(diào)查沿線建筑物，相關(guān)人員要親自到現(xiàn)場做調(diào)研，并對施工人員進行技術(shù)交底，使其了解盾構(gòu)與建筑物相對位置，同時還要在施工中加強巡視工作。在穿越前，要全面檢修盾構(gòu)機系統(tǒng)等機械設(shè)施，以避免盾構(gòu)穿越中機械設(shè)備故障停機。在現(xiàn)場勘察工作開展中，一般需要選擇專業(yè)的地質(zhì)勘察隊伍，要求能夠?qū)τ陧椖可婕暗降乃袇^(qū)域進行全方位勘察，重點了解土壤地質(zhì)狀況以及地下水活動狀況，以此分析后續(xù)施工作業(yè)需要注意的各方面問題，同時采取相匹配的策略予以積極應(yīng)對，從源頭入手規(guī)避各類安全事故發(fā)生。在盾構(gòu)施工方案編制中，必然需要重點考慮和參考地質(zhì)勘察結(jié)果，以便更好提升相應(yīng)施工方案的可行性，確保后續(xù)各個施工工序更為合理科學(xué)[2]。

2.2施工前加固處理

依據(jù)對既有建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查及評估報告和探地雷達探測報告，確定是否實施加固、處理以及實施的范圍。若有需要，可以采用雙液注漿技術(shù)及時對地層進行加固處理，抑制地層沉陷。

2.3優(yōu)化施工參數(shù)

嚴(yán)格控制主要施工參數(shù)包括：扭矩、掘進速度、推力、開挖量、注漿壓力、注漿量，勻速緩慢掘進，減少對土體產(chǎn)生擾動，同時隨時掌握超挖、欠挖情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施。同步注漿是控制地層豎向位移的重要措施，始發(fā)到達段的同步和注漿量一般控制在7～8方，盾構(gòu)始發(fā)時，托架高程合理調(diào)高10mm，優(yōu)先采用下部推進油缸，同時注意管片選型，選取有向上趨勢的點位拼裝，適當(dāng)降低推進速度與增大土壓，推進過程中注意俯仰角的變化。

2.4推進加固措施

注漿預(yù)加固是當(dāng)前最常用的加固方式之一，但 這種方法存在一定的局限性，那就是只對地層進行 注漿增強，同時輔以微擾動的掘進參數(shù)進行隧道的 開挖施工，此方法施工后的地表沉降值難以控制在 較小范圍之內(nèi)，對于一些重要建筑物或者沉降要求 控制嚴(yán)格的重要部位（機場、高鐵、核工業(yè)等）， 則需要采取進一步的加固保護措施，方能達到安全 運營的要求。

2.5施工過程控制

（1）施工前預(yù)防措施

依據(jù)工程概況，理論計算和室內(nèi)的試驗結(jié)果，結(jié)合100m試驗段掘進情況，確定盾構(gòu)施工的關(guān)鍵參數(shù)，水的質(zhì)量比為100∶450∶60∶600∶500。對盾構(gòu)機及其配套設(shè)備進行全面、徹底的檢修，對可能產(chǎn)生的故障預(yù)先做好應(yīng)急預(yù)案，確保盾構(gòu)機24h連續(xù)、勻速推進或盡量縮短停機時間，減少因長時間停機導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生沉降、裂縫等。配備充足的管理人員和施工人員，保證人不離崗。與施工物資供貨商簽訂協(xié)議，確保物資供應(yīng)的連續(xù)性。將盾構(gòu)機的姿態(tài)調(diào)整到最佳狀態(tài)，復(fù)測隧道內(nèi)的測量控制網(wǎng)、地面控制點及井下測量控制點，確認無誤后，根據(jù)測得的盾構(gòu)機姿態(tài)，將盾構(gòu)機軸線誤差調(diào)整到小于10mm，保證盾構(gòu)機以準(zhǔn)確的姿態(tài)推進。

（2）施工中控制措施

盾構(gòu)機掘進中，將軸線高程或平面偏差控制在30mm以內(nèi)，避免不必要的大糾偏對周圍土體的擾動。結(jié)合對每環(huán)土樣的地質(zhì)情況分析，及時調(diào)整掘進參數(shù)。嚴(yán)格控制出土量，防止超排，避免因此造成周圍存在空洞或形成地層隱患。采用同步注漿量和同步注漿壓力控制雙重控制標(biāo)準(zhǔn)，以確保節(jié)段后面孔隙填充的致密性。指派專人每天24h進行檢查，監(jiān)測注漿量和注漿壓力，如果發(fā)現(xiàn)任何異常，根據(jù)情況采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M行處理。

（3）施工后控制措施

繼續(xù)對盾構(gòu)近接施工區(qū)進行監(jiān)控量測，直至沉降速度≤5mm/d，發(fā)現(xiàn)異常狀況，立即采取措施進行處理。

2.6地面沉降及控制措施

擬建隧道主要穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，隧道上方是大面積松散厚填土，地層穩(wěn)定性極差，洞身側(cè)壁、掌子面易失穩(wěn)，易坍塌變形，造成地層損失過大，引起地面過大沉降。防止水土流失進而控制地面沉降。就該工程而言，主要采取以下控制措施。（1）對隧道周圍土體進行加固改良，一般采用水泥攪拌樁或者高壓旋噴。（2）盾構(gòu)在推進過程中應(yīng)合理設(shè)置土壓力值，保持開挖面平穩(wěn)，防止超挖和欠挖，選用土壓平衡式盾構(gòu)設(shè)備，減少對土層的擾動。（3）控制盾構(gòu)姿態(tài)，推進軸線盡量與隧道軸線保持一致，嚴(yán)格控制盾構(gòu)糾偏量，減少盾構(gòu)在地層中的擺動與對地層的擾動。（4）選擇合理的掘進參數(shù)，提高隧道施工速度和連續(xù)性，減小施工對地層的影響。（5）嚴(yán)格控制好盾尾注漿，使用合適的添加劑對土體進行改良，必要時進行二次注漿，同時選用抗?jié)B性較好的襯砌結(jié)構(gòu)[4]。

結(jié)束語

地鐵盾構(gòu)施工不可避免會穿越城市建筑物下部結(jié)構(gòu)或其鄰近區(qū)域，下穿施工擾動了原有土層，使施工近接區(qū)的地層、地表及建筑物產(chǎn)生一定的沉降變形，影響既有建筑物的使用壽命，危及人們的生命安全，對城市地鐵隧道工程建設(shè)產(chǎn)生負面影響，因此，在盾構(gòu)施工中，近接建筑物防護技術(shù)的系統(tǒng)化和完善愈來愈重要。

參考文獻：

[1]郭雙喜，金平，汲廣坤，等.復(fù)合地層盾構(gòu)上方建筑物沉降特征及原因[J].中外公路，2020，40（3）：16-21.

[2]趙方彬.盾構(gòu)法修建地鐵隧道的技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（20）：191-192.

[3]崔鵬飛.地鐵盾構(gòu)法施工常見風(fēng)險及安全管理對策[J].中國建材，2020（8）：125-127.