论文部分内容阅读
摘要：科学技术的发展迅速，我国的城市化建设的发展也有了提高。城市地铁穿越建筑物的情况很多，为了防止灾害事件的发生，目前普遍采用盾构法来进行隧道施工，尽管如此，盾构施工对建筑物也会带来一定影响。
關键词：浅埋暗挖法;地铁隧道;下穿构筑物;变形控制研究
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-086
引言
随着城市轨道交通建设不断发展，在建线路下穿城市重要建（构）筑物十分普遍。浅埋暗挖法以低成本、污染小、不影响交通等优点被广泛用于轨道交通工程建设中。随着掌子面的掘进，临空面周围一定范围内地层应力场发生改变，从而引起地层变形，产生地表沉降。地表沉降过大将危及地面建（构）筑物的正常使用，同时也危及到隧道的施工安全，如何控制下穿施工引起的沉降是浅埋暗挖法施工控制的重要环节。
1施工方案及地层变形控制措施
1.1超前大管棚支护
隧道下穿燃气调压站前，在燃气调压站前设置竖井、打设超前大管棚。大管棚位于燃气调压站与区间隧道之间，距燃气调压站底部5m，既可避免管棚打设对燃气调压站的影响，同时在隧道开挖时起到隔离下方地层沉降的作用。大管棚采用直径108mmm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，环向间距500mm，长35m，管内用水泥砂浆充填。
1.2超前深孔注浆预加固地层
由于隧道下穿地层自稳性差，施工中易坍塌，施工前采取深孔注浆对隧道拱部和侧壁开挖轮廓内0.5m、外2m范围内土体进行加固。超前深孔注浆标准段每循环段长度12m，段与段间搭接2m。采用后退式深孔注浆，注浆前对掌子面挂网锚喷进行封闭。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，注浆孔采取单排环形布置，由工作面向开挖方向呈辐射状进行多角度注浆，注浆孔环向布孔间距0.6m，在上台阶拱脚处加密孔位，水平向下多角度打设注浆孔，在上台阶深孔注浆的同时将下台阶范围的注浆完成。注浆压力0.5～1.0MPa，扩散半径按0.6m计算。
1.3CRD法4导洞预留核心土开挖
隧道采用4导洞开挖，每个导洞采用上下台阶预留核心土开挖，一次开挖进尺为0.5m（1榀格栅钢架间距），开挖完成后施作初期支护，使初期支护及时封闭成环，前后导洞开挖错开10m距离。施工步序如下：第1步：施作左侧拱部深孔注浆，上下台阶法进行拱顶上部洞室①开挖，预留核心土并施作初期支护;封闭成环后及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶②开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第2步：施作左侧下洞室左侧深孔注浆，待左侧上洞室进洞10m后，上下台阶法进行左侧下部洞室③开挖，并施作初期支护;错开3～5m距离进行洞室下台阶④开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第3步：施作右侧上洞室深孔注浆，待左侧下洞室进洞10m后，上下台阶法进行右侧上洞室⑤开挖，预留核心土并施作初期支护;封闭成环及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶⑥开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第4步：施作右侧下洞室深孔注浆，待右侧上洞室进洞10m后，上下台阶法进行右侧下部洞室⑦开挖，并施作初期支护;封闭成环及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶⑧开挖支护，并及时进行初支背后注浆。
2施工准备及过程控制
在进行盾构过程中，要对建筑物施工现场进行检查，加强项目审核。在盾构穿越建筑物的前30min要完成对布点的核验。同时加强对穿越建筑物核验的频率，以每3h作为检核单位，对检验结果进行及时性反馈。为了提高施工过程中的应变能力，需要加强项目施工人员的现场联系，提高盾构效率。加强应急方案的设计，随时防范施工风险。在有必要的时候，需要对建筑物居住人员进行清空。为了最大化降低盾构对建筑物的不良影响，在穿越建筑物环节，需要按照项目施工的要求设计掘进参数，对速度、土层压力、注浆等指标进行监督。在掘进的环节中要运用土压平衡工艺，对土压的系数进行监督。最为重要的环节，在对建筑物进行穿越过程中要进行相应的注浆作业。盾构运用了地面注浆，进行及时性的补充，根据项目监督结果确定是否需要进行追踪注浆。主要采取水泥浆进行相应的注浆施工，为了防止出现跑浆事故，可以增加相应的外加剂。
3隧道下穿地表建筑物施工方案
3.1下穿前主要措施
（1）设备保养及检修。为了保证隧道工程盾构施工的连续进行，在施工前，需对盾构机以及配套机械设备进行全面细致的检查和维护管理。尤其应注意，需重点检查盾构机螺旋机系统、同步注浆系统、二次注浆设备、行走系统等，如果发现构件损坏，则应及时更换，并在润滑部位涂抹润滑油。另外，需做好注浆管道的清洗疏通工作，以避免在盾构穿越过程中发生堵塞。（2）试验段试掘进。在隧道工程下穿施工中，为了有效控制下穿段掘进参数，应详细勘察施工现场埋深条件、地层结构，并制定掘进施工控制参数，从而为后续施工提供参考。（3）监控量测准备。在地表建筑地面和立柱上设置监测点，并提前一周进行监测，确定初始值，再制定预警值。（4）应急准备。由于在隧道工程下穿施工中存在很多风险因素，因此应根据施工现场实际情况确定危险源。在实际施工中，需根据危险源辨识结构制订应急预案，准备所需救援设备。
3.2穿越时盾构掘进施工控制要点
在盾构下穿施工中，土仓压力、推进速度、注浆量、注浆压力、总推力、出土量等均会对周边土层结构稳定性产生较大影响。为此，在盾构掘进施工中，应对各项施工参数进行有效控制，结合实际情况进行优化调整。（1）土仓压力。对于顶部土压，可根据隧道工程埋深，适当提高20～30kPa，并保证均匀性，波动范围应控制在5kPa以下。施工现场工程师应根据每一环隧道埋设确定土压值，并及时与主司机进行沟通交流，对施工参数进行适当调整。在管片拼装施工中，需在土仓中堆满渣土，与埋设相比，土压应提升40kPa。（2）刀盘转速。对于刀盘转速，必须加强调解控制，如果刀盘转速过快，则会对地层造成扰动作用。刀盘转速应控制为1.4～1.5r/min。（3）刀盘扭矩。刀盘扭矩控制在5000～6000kPa，如果刀盘扭矩大于6500kPa，则应及时发出报警，由技术人员对施工现场进行勘查，调整施工参数，然后再进行掘进施工，避免在糊刀盘、堵仓等因素的影响下造成扭矩增加。另外，还应注意，在掘进施工中，需密切关注扭矩。（4）总推力。不能盲目增加总推力，应综合考虑刀盘扭矩、盾尾铰接确定总推力大小，在该工程施工中，总推力需控制在1500t以下。（5）掘进速度。在盾构下穿施工中，必须严格控制掘进速度，避免掘进速度波动较大，如果速度过快，则会造成土压增加，同时还容易出现注浆欠饱满问题;如果掘进速度比较慢，则对于地层的扰动时间比较长。在掘进施工中，应有效控制掘进速度，一般可控制在50～60mm/min，使其尽量降低对地层结构的扰动作用。
3.3格栅架立及喷砼
由于在隧道工程爆破施工后，围岩应力可快速释放，因此在隧道工程开挖完成后，应及时架设格栅，并确保与围岩结构紧密贴合。如果围岩平整度比较差，则可采用C20垫块塞紧格栅以及围岩间隙，以此保证格栅的受力性能。另外，格栅拱脚应落在坚硬围岩上，如果拱脚围岩破碎，则可在拱脚以下安装钢板，增加受力面积。
结语
以不同的指标评价盾构隧道施工对周围砌体结构建筑物的影响时，得出的主要影响因素不同。以墙体最大拉应力增量为评价指标时，建筑物中心线与隧道轴线间距为主要影响因素;而以地表最大沉降值为评价指标时，地层类型为主要影响因素。
参考文献
[1]朱才辉.西安黄土层地铁盾构施工引起地层变形规律研究[D].陕西西安：西安理工大学，2009.
[2]丁祖德，彭立敏，施成华.地铁隧道穿越角度对地表建筑物的影响分析[J].岩土力学，2011，32（11）：3387-3392.
[3]张立茂，冉连月，吴贤国，等.盾构施工临近建筑物变形影响因素关联性分析[J].铁道标准设计，2016，60（9）：94-99.
[4]王俊，林国进，唐协，等.砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究[J].西南交通大学学报，2018，53（2）：312-321.
中铁四局集团第五工程有限公司
關键词：浅埋暗挖法;地铁隧道;下穿构筑物;变形控制研究
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-086
引言
随着城市轨道交通建设不断发展，在建线路下穿城市重要建（构）筑物十分普遍。浅埋暗挖法以低成本、污染小、不影响交通等优点被广泛用于轨道交通工程建设中。随着掌子面的掘进，临空面周围一定范围内地层应力场发生改变，从而引起地层变形，产生地表沉降。地表沉降过大将危及地面建（构）筑物的正常使用，同时也危及到隧道的施工安全，如何控制下穿施工引起的沉降是浅埋暗挖法施工控制的重要环节。
1施工方案及地层变形控制措施
1.1超前大管棚支护
隧道下穿燃气调压站前，在燃气调压站前设置竖井、打设超前大管棚。大管棚位于燃气调压站与区间隧道之间，距燃气调压站底部5m，既可避免管棚打设对燃气调压站的影响，同时在隧道开挖时起到隔离下方地层沉降的作用。大管棚采用直径108mmm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，环向间距500mm，长35m，管内用水泥砂浆充填。
1.2超前深孔注浆预加固地层
由于隧道下穿地层自稳性差，施工中易坍塌，施工前采取深孔注浆对隧道拱部和侧壁开挖轮廓内0.5m、外2m范围内土体进行加固。超前深孔注浆标准段每循环段长度12m，段与段间搭接2m。采用后退式深孔注浆，注浆前对掌子面挂网锚喷进行封闭。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，注浆孔采取单排环形布置，由工作面向开挖方向呈辐射状进行多角度注浆，注浆孔环向布孔间距0.6m，在上台阶拱脚处加密孔位，水平向下多角度打设注浆孔，在上台阶深孔注浆的同时将下台阶范围的注浆完成。注浆压力0.5～1.0MPa，扩散半径按0.6m计算。
1.3CRD法4导洞预留核心土开挖
隧道采用4导洞开挖，每个导洞采用上下台阶预留核心土开挖，一次开挖进尺为0.5m（1榀格栅钢架间距），开挖完成后施作初期支护，使初期支护及时封闭成环，前后导洞开挖错开10m距离。施工步序如下：第1步：施作左侧拱部深孔注浆，上下台阶法进行拱顶上部洞室①开挖，预留核心土并施作初期支护;封闭成环后及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶②开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第2步：施作左侧下洞室左侧深孔注浆，待左侧上洞室进洞10m后，上下台阶法进行左侧下部洞室③开挖，并施作初期支护;错开3～5m距离进行洞室下台阶④开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第3步：施作右侧上洞室深孔注浆，待左侧下洞室进洞10m后，上下台阶法进行右侧上洞室⑤开挖，预留核心土并施作初期支护;封闭成环及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶⑥开挖，支护封闭成环并及时进行初支背后注浆。第4步：施作右侧下洞室深孔注浆，待右侧上洞室进洞10m后，上下台阶法进行右侧下部洞室⑦开挖，并施作初期支护;封闭成环及时进行初支背后注浆;错开3～5m距离进行洞室下台阶⑧开挖支护，并及时进行初支背后注浆。
2施工准备及过程控制
在进行盾构过程中，要对建筑物施工现场进行检查，加强项目审核。在盾构穿越建筑物的前30min要完成对布点的核验。同时加强对穿越建筑物核验的频率，以每3h作为检核单位，对检验结果进行及时性反馈。为了提高施工过程中的应变能力，需要加强项目施工人员的现场联系，提高盾构效率。加强应急方案的设计，随时防范施工风险。在有必要的时候，需要对建筑物居住人员进行清空。为了最大化降低盾构对建筑物的不良影响，在穿越建筑物环节，需要按照项目施工的要求设计掘进参数，对速度、土层压力、注浆等指标进行监督。在掘进的环节中要运用土压平衡工艺，对土压的系数进行监督。最为重要的环节，在对建筑物进行穿越过程中要进行相应的注浆作业。盾构运用了地面注浆，进行及时性的补充，根据项目监督结果确定是否需要进行追踪注浆。主要采取水泥浆进行相应的注浆施工，为了防止出现跑浆事故，可以增加相应的外加剂。
3隧道下穿地表建筑物施工方案
3.1下穿前主要措施
（1）设备保养及检修。为了保证隧道工程盾构施工的连续进行，在施工前，需对盾构机以及配套机械设备进行全面细致的检查和维护管理。尤其应注意，需重点检查盾构机螺旋机系统、同步注浆系统、二次注浆设备、行走系统等，如果发现构件损坏，则应及时更换，并在润滑部位涂抹润滑油。另外，需做好注浆管道的清洗疏通工作，以避免在盾构穿越过程中发生堵塞。（2）试验段试掘进。在隧道工程下穿施工中，为了有效控制下穿段掘进参数，应详细勘察施工现场埋深条件、地层结构，并制定掘进施工控制参数，从而为后续施工提供参考。（3）监控量测准备。在地表建筑地面和立柱上设置监测点，并提前一周进行监测，确定初始值，再制定预警值。（4）应急准备。由于在隧道工程下穿施工中存在很多风险因素，因此应根据施工现场实际情况确定危险源。在实际施工中，需根据危险源辨识结构制订应急预案，准备所需救援设备。
3.2穿越时盾构掘进施工控制要点
在盾构下穿施工中，土仓压力、推进速度、注浆量、注浆压力、总推力、出土量等均会对周边土层结构稳定性产生较大影响。为此，在盾构掘进施工中，应对各项施工参数进行有效控制，结合实际情况进行优化调整。（1）土仓压力。对于顶部土压，可根据隧道工程埋深，适当提高20～30kPa，并保证均匀性，波动范围应控制在5kPa以下。施工现场工程师应根据每一环隧道埋设确定土压值，并及时与主司机进行沟通交流，对施工参数进行适当调整。在管片拼装施工中，需在土仓中堆满渣土，与埋设相比，土压应提升40kPa。（2）刀盘转速。对于刀盘转速，必须加强调解控制，如果刀盘转速过快，则会对地层造成扰动作用。刀盘转速应控制为1.4～1.5r/min。（3）刀盘扭矩。刀盘扭矩控制在5000～6000kPa，如果刀盘扭矩大于6500kPa，则应及时发出报警，由技术人员对施工现场进行勘查，调整施工参数，然后再进行掘进施工，避免在糊刀盘、堵仓等因素的影响下造成扭矩增加。另外，还应注意，在掘进施工中，需密切关注扭矩。（4）总推力。不能盲目增加总推力，应综合考虑刀盘扭矩、盾尾铰接确定总推力大小，在该工程施工中，总推力需控制在1500t以下。（5）掘进速度。在盾构下穿施工中，必须严格控制掘进速度，避免掘进速度波动较大，如果速度过快，则会造成土压增加，同时还容易出现注浆欠饱满问题;如果掘进速度比较慢，则对于地层的扰动时间比较长。在掘进施工中，应有效控制掘进速度，一般可控制在50～60mm/min，使其尽量降低对地层结构的扰动作用。
3.3格栅架立及喷砼
由于在隧道工程爆破施工后，围岩应力可快速释放，因此在隧道工程开挖完成后，应及时架设格栅，并确保与围岩结构紧密贴合。如果围岩平整度比较差，则可采用C20垫块塞紧格栅以及围岩间隙，以此保证格栅的受力性能。另外，格栅拱脚应落在坚硬围岩上，如果拱脚围岩破碎，则可在拱脚以下安装钢板，增加受力面积。
结语
以不同的指标评价盾构隧道施工对周围砌体结构建筑物的影响时，得出的主要影响因素不同。以墙体最大拉应力增量为评价指标时，建筑物中心线与隧道轴线间距为主要影响因素;而以地表最大沉降值为评价指标时，地层类型为主要影响因素。
参考文献
[1]朱才辉.西安黄土层地铁盾构施工引起地层变形规律研究[D].陕西西安：西安理工大学，2009.
[2]丁祖德，彭立敏，施成华.地铁隧道穿越角度对地表建筑物的影响分析[J].岩土力学，2011，32（11）：3387-3392.
[3]张立茂，冉连月，吴贤国，等.盾构施工临近建筑物变形影响因素关联性分析[J].铁道标准设计，2016，60（9）：94-99.
[4]王俊，林国进，唐协，等.砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究[J].西南交通大学学报，2018，53（2）：312-321.
中铁四局集团第五工程有限公司