工程技术 路桥工程 ２０１５年４月 ・２０７・ 地铁盾构隧道下穿既有建筑物沉降分析及对策 徐红军 （苏州市轨道交通集团有限公司建设分公司，江苏苏州 ２１ ５ ００８） 摘 要：随着城市化进程的不断加快，城市地铁建设力度不断加大。盾构法施工已成为目前区间施工主要工法。本文结合 苏州地区富水软土地层，对盾构穿越既有构筑物变形分析及对策展开简要的分析与探讨。 关键词：盾构区间；建筑物；变形、控制 中图分类号：ＴＵ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－５５８６（２０１５）０７—０２０７—０１ 前言 城市地铁在给城市带来交通便利的同时也在建设施工中给 城市带来严重的环境问题。在城市中进行隧道掘进时，地表沉 降引起的工程灾害日益增加。由于发生异常沉降，导致建筑物 变形开裂、房屋倾斜、地面坑洞等安全事故，给工程施工造成 极大负面影响。无论隧道埋深深浅，开挖直径多大，都会破坏 地层原有的平衡状态，从而会导致地表发生沉降位移。本文结 合苏州工程实例就对如何控制盾构区间施工引起的建筑物变形 及控制方法进行阐述。 １工程概况 苏州轨道交通４号线某标段某区间长ｌｌ５３ｍ，采用采用盾 构法施工。区间覆土厚度９．７～１８．７ｍ，最大纵坡为２５．７８４％ｏ。 此区间共计穿越９处建筑物，其中４处建筑为下穿，５处 建筑物为侧穿。区间覆土从上之下分别为２粉质粘土、３粉土、 ｌ粉质粘土、２粉砂或粉土、１粉质粘土层，隧道底层主要为２ 粉砂或粉土层。 ２盾构穿越建筑控制区域 根据苏州地区盾构穿越建筑物管理办法要求，对盾构施工 地表沉降横向影响范围界定为隧道中心线左右两侧各２０ｍ。在 横向影响区域内的房屋均定义为盾构穿越的房屋。 盾构穿越房屋段纵向控制区域分为Ａ区和Ｂ区。Ａ、Ｂ区 之外为非控制区。Ａ区定义为盾构穿越房屋前１０环以及盾构 穿越房屋后管片脱出盾尾ｌ０环加上房屋本身宽度三者之和。Ｂ 区定义为盾构穿越房屋前１０环到前３０环间的范围（２４ｍ）。如 图ｌ所示： ▲Ｅ －Ｅ 片脱出盾尾后，容易产生管片变形或错位，引起部分土体沉降。 ５盾构区间穿越建筑物变形的控制对策 ５．１土压力的严格控制 根据试验段的数据研究和分析，参照以往相关施工经验和 数值模拟的参数，确保盾构隧道穿越小区时正常掘进，设置合 理范围的土压，并保持土压力的稳定性，保证正常掘进时隧道 上方地表附近的地面变形和建筑物沉降数值控制在要求的范围 内。 ５．２掘进速度控制 盾构穿越建筑物段掘进时，匀速掘进且禁止停机。掘进速 度控制在２ｃｍ／ｍｉｎ Ｖ ３ｃｍ／ｍｉｎ。 ５＿３盾构同步注浆与二次注浆 ５．３．１同步注浆量与注浆压力 同步注浆采用“准厚浆”或可硬性浆液。同步注浆量根 据公式Ｑ＝ｖ× 进行计算，其中由于地层为富水粉细砂层， 通过对地质勘察报告中该种地层的孔隙比、渗透性分析， 的取值２．１来进行取值，通过计算，每环注浆量在４ｍ ；注浆 压力的设定首先根据地层及地下水位的情况计算出土仓压力， 该压力根据公式计算出土仓压力为１．９２ｂａｒ，通过以上计算及 分析，初步拟定注浆压力２．５．３．０ｂａｒ，来进行控制。 ５＿３．２同步注浆速度的控制 注浆量及压力设定后，根据掘进的速度要控制注浆的速 度，每环注浆量注完的时间要与掘进的时间相匹配，原来同种 地层的掘进的速度分析，１．２ｍ的管片每环的掘进时间一般在 ２５．３０ｍｉｎ范围内，因此初步确定同步注浆的流量控制在２５０— ３００Ｌ／ｍｉｎ的速度范围内，通过流量的分析控制每个注浆泵的 注浆次数在１８０．２４０次。 ５－３＿３同步注浆结束标准 注浆量达到设计值的９０％以上时，即可认为达到了质量 要求。 ５．３．４二次注浆 在盾构穿越建筑物段，二次补浆使用水泥、水玻璃双液浆， 匿囝匿ｌＯ并 埔并 曩拜 鞋 图１ 每环注浆为１．２ｍ 。砂土层中管片脱出盾尾５环开始进行二次 注浆，粘土层中于管片脱出盾尾７环开始注入，２环管片内注完。 ５－３．５盾构密封油脂 ５．３．６选择通过地表建筑物的方式和合理的隧道埋深 盾构施工过程中，下穿建筑物时，在建筑物外荷载情况 下，双线隧道拱项沉降呈现叠加趋势，相互影响。周围土体会 受到盾构挤压扰动的影响，受扰动影响的区域土体沉降较为明 显。数值模拟正常通过是拱顶沉降最大位移为１２．２３ｍｍ，通过 ３变形控制标准 建筑物变形监测主要为沉降监测、倾斜监测、裂缝监测、 位移监测、挠度监测。结合苏州轨道１号线典型软弱土层特 点，经理论分析及多个现场试验研究，在采取相应盾构掘进措 施以及壁后注浆、二次补浆的条件下，确保房屋安全，并可实 现的盾构穿越房屋段地表及建（构）筑物变形控制值为：地表 隆起不大于６ｍｍ，地表沉降不大于ｌ６ｍｍ：建筑物隆起不大于 ６ｍｍ，建筑物沉降不大于２０ｍｍ，建筑物倾斜不大于４‰。 ４盾构区间穿越建筑物变形原因 ４．１在进行盾构施工的过程中，盾构机对左右两侧土体的 支持力小于周边土体的原始土压力，这会引起土体向盾构机移 动变形； ４．２由于盾构机给予前方土体的推力是通过千斤顶实现 的，当推力减小到小于前方土压力的时候，会引起前方土体的 塌落，进而引起土体流失； ４－３盾构掘进过程中，地下水位由于出土而下降，导致盾 构机前方土体出现先期沉降，而掌子面土体超挖，引起的地表 沉降尤为明显： ４．４在含水量不稳定的地层中，当盾构机掘进之后，拼装 管片衬砌，周围土体与管片之间的间隙由于未能及时进行同步 注浆补偿或注浆压力不合适，掘进速度过快，同步注浆量未能 完全填充管片与土体间隙，导致土体向盾构隧道移动流失，引 起地层沉降。 ４．５由于管片拼装后，未能对管片螺栓进行及时复紧，管 建筑物下方时拱顶最大位移为１２．８５ｍｍ，盾构正常施工通过建 筑物下方时和未通过建筑物下方时相比较，地表位移基本相同， 为１０ｍｍ。侧穿通过时地面沉降建筑物一侧明显大于无建筑物 侧，侧穿建筑物时，盾构正常施工通过建筑物偏下方时和未 通过建筑物下方时相比较，同样地表位移基本相同，为４ｍｍ， 较下穿建筑物时明显减小，但是经过建筑物下方时，拱顶沉降 位移影响呈现不对称趋势。隧道施工过程中，选择侧穿建筑物 较下穿建筑物能够较好的控制地面变形沉降。 一参考文献 ［１】孙春光．地铁盾构隧道下穿密集建筑物沉降分析及对策［Ｊ］． 山西建筑，２０１３（０８）：１５４—１５７． ［２】刘春阳，张鹏，张继清．地铁盾构隧道下穿既有铁路安全 性分析［Ｊ１．石家庄铁道大学学报（自然科学版），２０１３（ｓ２）： ６９—７２． 【３】陈星欣，白冰．隧道下穿既有结构物引起的地表沉降控制 标准研究［Ｊ］．工程地质学报，２０１１（０１）：１０３－１０８． 【４】黄宏伟．隧道及地下工程建设中的风险管理研究进展［Ｊ］．地 下空间与工程学报，２００６（１）：１３．２０．
