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【摘 要】通过对盾构机掘进参数、同步注浆以及二次注浆的合理调整，有效的控制了盾构机通过护城河老桥和城墙后建筑物的沉降，减小了施工完成后对建筑物的影响。达到盾构机安全下穿立交桥、护城河老桥及古城墙的目的。
【关键词】盾构机；加固；护城河老桥和城墙；建筑物；沉降
1引言
目前，在城市地铁建设中，盾构法以其特有的机械化、智能化施工特点得到广泛的推广及应用。然而在盾构施工中，如何安全下穿既有建筑物，并减小对其沉降的影响是盾构施工控制的重点。
通过对盾构机参数的合理调整，以及对护城河老桥及城墙的加固，同时通过盾构机同步注浆和管片背后的二次注浆，有效的控制了盾构机通过护城河老桥和城墙后建筑物的沉降，减小了施工完成后对建筑物的影响，达到盾构机安全下穿立交桥、护城河老桥及古城墙的目的。
2 施工措施
解决盾构机下穿立交桥、护城河老桥及古城墙的沉降控制问题，其核心是调整盾构机的掘进参数、同步注浆量及二次注浆量、以及对其进行加固，具体措施如下：
2.1 盾构下穿立交桥
施工前期对主要的风险点的相关数据进行采集，主要包括对风险点建筑物的构造情况进行调查，通过风险点地层状况、水位状况的了解，同时采集沉降原始数据。
2.2盾构下穿护城河及老桥
为了有效的对盾构机下穿护城河及老桥的沉降控制，建立桥梁结构-隧道-地层三者相互作用的三维数值模型，考查盾构隧道的施工对拱桥的影响情况。建好后的拱桥-隧道-地层模型如下图所示。
拱桥-隧道-地层模型图
模型长72m，宽74m，高47.45m，共11408个单元，12488个节点。考虑到通过重要建筑物情况下的施工控制标准及既有的工程实例，取计算中的应力释放率为10%。计算中地层物性参数取值参考表。
表1 地层土性参数表
天然重度γ（KN/m3） 压缩模量ES（MPa） 泊松比μ 粘聚力C（kPa） 内摩擦角φ（°）
1-2 素填土 17.3 5 0.32 15 18
3-1新黄土 18.8 9 0.33 30 20
3-2古土壤 20.1 10 0.32 39 22
4-1 老黄土 20.4 7 0.28 32 21
4-4粉质粘土 20.4 11 0.28 56 22
表2 拱桥及隧道结构物性参数表
天然重度γ（KN/m3） 压缩模量ES 泊松比μ
拱 25.0 28GPa 0.2
扩大基础 24.0 18GPa 0.2
管片 25.0 34.5GPa 0.2
根据建模计算，当老桥桥台差异沉降达5mm以上时，沉降会对老桥桥体进行破坏。因而盾构机通过朝阳门护城河老桥主要的风险为桥墩的差异沉降。根据建立桥梁结构-隧道-地层三者相互作用的三维数值模型，考查隧道的修建对拱桥的影响情况。盾构机过护城河老桥采取了如下方法：
1.盾构机通过前，采用满堂红脚手架进行预加固，立杆间距双向0.9m，步距1.2m，立杆底部采用16号槽钢垫板，桥拱底部设16号槽钢垫板与脚手架顶托相连，空隙处打入木楔楔紧，确保槽钢垫板与拱桥底部砌块密实，并在脚手架两侧桥台处搭设应急通道以便应急施工。
2.盾构机通过老桥时，匀速掘进，速度控制在每分钟20～30mm，土仓压力保持在0.17～0.2MPa，同步注浆量4～5m?、压力1.8～2.5bar，增加盾尾密封油脂用量，防止渗水。
3.同时加强对老桥的监测。当达到警戒值时，立即对桥台基础3m范围内的预埋袖阀管进行注浆，注浆压力0.4～0.8MPa。
4.通过风险点后，及时对风险点前后10环管片进行二次补浆，注浆压力2～2.5bar，并在风险点段管片周围进行支撑加固，防止管片滑动、上浮等对周围土体扰动。通过以上施工方法，有效的控制了老桥两侧桥台的差异沉降，从而保证了老桥及护城河的安全。
2.3盾构下古城墙
在盾构机通过城墙前在地表沿城墙四周对城墙基底下方预埋袖阀管注浆加固，袖阀管埋深应在地下水位以下，防止沉降。袖阀管间距0.6m×0.6m，梅花形布置，加固范围为地面下3m。盾构掘进施工过程中根据监测情况，跟踪注浆，注浆采用水泥-水玻璃双液，以便能调节浆液凝固时间。注浆过程中应注意控制注浆压力，防止注浆压力过大，造成对城墙基础的破坏，注浆压力为0.4～0.8MPa。在城墙门洞内侧设置工字钢临时支撑，工字钢采用I22b，纵向间距为1000mm，沿环向每隔1m设一道16槽钢加强纵向联系。对城墙外表面采用外挂钢板网（GW3×65×2500×8000）墙护壁保护，要求尽量密贴，并实时观测，如发现有砖块脱落趋势需对城墙局部注粘结胶。（爱牢达XH130A胶或其他同性能胶）。隧道贯通一个月后可拆除。通过城墙部位不同，而采用的掘进参数也不同，把城墙当做一个静压载荷，左线通过城墙下方地下室，土仓压力控制为0.2～0.25Mpa；盾构右线按一般地面方法通过，尽量减小盾构施工对周围土体的扰动；
2.采用匀速通过城墙，掘进速度为每分钟20～30mm，同步注浆量控制在4～5m?、压力为2～2.5bar。
3.在盾构通过前对城墙基础预埋0.6m×0.6m袖阀管，可加固深度3～11m，当城墙沉降速率增时，立即采取1：1水泥-水玻璃注浆加固。
4.及时对城墙段前后10环管片进行二次补浆，注浆压力2～2.5bar，并对风险点段管片周围进行支撑加固，防止管片移动对土体扰动。
3工程实例
3.1工程概况
西安地铁一号线TJSG-9标盾构施工含北大街站～五路口站和五路口站～朝阳门站两个区间，其中北～五区间隧道左、右线长：1183m、1183m，拱顶埋深9～15m；五～朝区间隧道左、右线长：851m、847m，拱顶埋深9.7～18.6m。
第一台盾构机由朝阳门站右线始发，下穿朝阳门立交桥、朝阳门护城河老桥、朝阳门门洞，向西掘进到达五路口站；第二台盾构机由朝阳门站左线始发，下穿朝阳门立交桥、护城河和朝阳门城墙、新城区交通局二层办公楼、南坊巷七层住宅楼后，进入东五路下方，向西掘进到达五路口站。两台盾构机在五路口站转场后，最终到达北大街盾构吊出井吊出，完成盾构施工。五路口至朝阳门盾构区间地层情况主要特征自上而下以此为：杂填土、素填土、新黄土（具湿陷性）、饱和软黄土、新黄土（饱和）、古土壤、 老黄土、粉质黏土、粉质黏土。
3.2施工情况
本区间隧道主要采用盾法施工，在盾构下穿护城河老和城墻时为确保护城河老桥和朝城墙的安全使用，针对盾构过护城河老桥和城墙时采取了对护城河老桥砌体拱圈采用满堂脚手架支撑，隧道内采用槽钢对管片进行连接固定；对下穿城墙时对城墙周边采用袖阀管对城墙进行加固。在盾构机掘进过程中加强了建筑物范围内管片背后同步注浆，在管片脱出盾尾后及时进行管片背后二次补浆措施。
3.3工程监测结果评价
通过合理、有效加固措施以及现场严格控制盾构施工的各项参数，最终盾构机通过朝阳门外立交桥、护城河老桥及古城墙是沉降都在允许的范围内，达到了预期的效果，对立交桥、护城河老桥、古城墙地面交通安全没有受到任何的损坏和不良影响。
4结束语
通过工程实践证明，依据本文所叙述的施工措施，可以有效的控制盾构施工下穿护城河老桥和古城墙的沉降控制，从而保证了地面古建筑物的安全。
【关键词】盾构机；加固；护城河老桥和城墙；建筑物；沉降
1引言
目前，在城市地铁建设中，盾构法以其特有的机械化、智能化施工特点得到广泛的推广及应用。然而在盾构施工中，如何安全下穿既有建筑物，并减小对其沉降的影响是盾构施工控制的重点。
通过对盾构机参数的合理调整，以及对护城河老桥及城墙的加固，同时通过盾构机同步注浆和管片背后的二次注浆，有效的控制了盾构机通过护城河老桥和城墙后建筑物的沉降，减小了施工完成后对建筑物的影响，达到盾构机安全下穿立交桥、护城河老桥及古城墙的目的。
2 施工措施
解决盾构机下穿立交桥、护城河老桥及古城墙的沉降控制问题，其核心是调整盾构机的掘进参数、同步注浆量及二次注浆量、以及对其进行加固，具体措施如下：
2.1 盾构下穿立交桥
施工前期对主要的风险点的相关数据进行采集，主要包括对风险点建筑物的构造情况进行调查，通过风险点地层状况、水位状况的了解，同时采集沉降原始数据。
2.2盾构下穿护城河及老桥
为了有效的对盾构机下穿护城河及老桥的沉降控制，建立桥梁结构-隧道-地层三者相互作用的三维数值模型，考查盾构隧道的施工对拱桥的影响情况。建好后的拱桥-隧道-地层模型如下图所示。
拱桥-隧道-地层模型图
模型长72m，宽74m，高47.45m，共11408个单元，12488个节点。考虑到通过重要建筑物情况下的施工控制标准及既有的工程实例，取计算中的应力释放率为10%。计算中地层物性参数取值参考表。
表1 地层土性参数表
天然重度γ（KN/m3） 压缩模量ES（MPa） 泊松比μ 粘聚力C（kPa） 内摩擦角φ（°）
1-2 素填土 17.3 5 0.32 15 18
3-1新黄土 18.8 9 0.33 30 20
3-2古土壤 20.1 10 0.32 39 22
4-1 老黄土 20.4 7 0.28 32 21
4-4粉质粘土 20.4 11 0.28 56 22
表2 拱桥及隧道结构物性参数表
天然重度γ（KN/m3） 压缩模量ES 泊松比μ
拱 25.0 28GPa 0.2
扩大基础 24.0 18GPa 0.2
管片 25.0 34.5GPa 0.2
根据建模计算，当老桥桥台差异沉降达5mm以上时，沉降会对老桥桥体进行破坏。因而盾构机通过朝阳门护城河老桥主要的风险为桥墩的差异沉降。根据建立桥梁结构-隧道-地层三者相互作用的三维数值模型，考查隧道的修建对拱桥的影响情况。盾构机过护城河老桥采取了如下方法：
1.盾构机通过前，采用满堂红脚手架进行预加固，立杆间距双向0.9m，步距1.2m，立杆底部采用16号槽钢垫板，桥拱底部设16号槽钢垫板与脚手架顶托相连，空隙处打入木楔楔紧，确保槽钢垫板与拱桥底部砌块密实，并在脚手架两侧桥台处搭设应急通道以便应急施工。
2.盾构机通过老桥时，匀速掘进，速度控制在每分钟20～30mm，土仓压力保持在0.17～0.2MPa，同步注浆量4～5m?、压力1.8～2.5bar，增加盾尾密封油脂用量，防止渗水。
3.同时加强对老桥的监测。当达到警戒值时，立即对桥台基础3m范围内的预埋袖阀管进行注浆，注浆压力0.4～0.8MPa。
4.通过风险点后，及时对风险点前后10环管片进行二次补浆，注浆压力2～2.5bar，并在风险点段管片周围进行支撑加固，防止管片滑动、上浮等对周围土体扰动。通过以上施工方法，有效的控制了老桥两侧桥台的差异沉降，从而保证了老桥及护城河的安全。
2.3盾构下古城墙
在盾构机通过城墙前在地表沿城墙四周对城墙基底下方预埋袖阀管注浆加固，袖阀管埋深应在地下水位以下，防止沉降。袖阀管间距0.6m×0.6m，梅花形布置，加固范围为地面下3m。盾构掘进施工过程中根据监测情况，跟踪注浆，注浆采用水泥-水玻璃双液，以便能调节浆液凝固时间。注浆过程中应注意控制注浆压力，防止注浆压力过大，造成对城墙基础的破坏，注浆压力为0.4～0.8MPa。在城墙门洞内侧设置工字钢临时支撑，工字钢采用I22b，纵向间距为1000mm，沿环向每隔1m设一道16槽钢加强纵向联系。对城墙外表面采用外挂钢板网（GW3×65×2500×8000）墙护壁保护，要求尽量密贴，并实时观测，如发现有砖块脱落趋势需对城墙局部注粘结胶。（爱牢达XH130A胶或其他同性能胶）。隧道贯通一个月后可拆除。通过城墙部位不同，而采用的掘进参数也不同，把城墙当做一个静压载荷，左线通过城墙下方地下室，土仓压力控制为0.2～0.25Mpa；盾构右线按一般地面方法通过，尽量减小盾构施工对周围土体的扰动；
2.采用匀速通过城墙，掘进速度为每分钟20～30mm，同步注浆量控制在4～5m?、压力为2～2.5bar。
3.在盾构通过前对城墙基础预埋0.6m×0.6m袖阀管，可加固深度3～11m，当城墙沉降速率增时，立即采取1：1水泥-水玻璃注浆加固。
4.及时对城墙段前后10环管片进行二次补浆，注浆压力2～2.5bar，并对风险点段管片周围进行支撑加固，防止管片移动对土体扰动。
3工程实例
3.1工程概况
西安地铁一号线TJSG-9标盾构施工含北大街站～五路口站和五路口站～朝阳门站两个区间，其中北～五区间隧道左、右线长：1183m、1183m，拱顶埋深9～15m；五～朝区间隧道左、右线长：851m、847m，拱顶埋深9.7～18.6m。
第一台盾构机由朝阳门站右线始发，下穿朝阳门立交桥、朝阳门护城河老桥、朝阳门门洞，向西掘进到达五路口站；第二台盾构机由朝阳门站左线始发，下穿朝阳门立交桥、护城河和朝阳门城墙、新城区交通局二层办公楼、南坊巷七层住宅楼后，进入东五路下方，向西掘进到达五路口站。两台盾构机在五路口站转场后，最终到达北大街盾构吊出井吊出，完成盾构施工。五路口至朝阳门盾构区间地层情况主要特征自上而下以此为：杂填土、素填土、新黄土（具湿陷性）、饱和软黄土、新黄土（饱和）、古土壤、 老黄土、粉质黏土、粉质黏土。
3.2施工情况
本区间隧道主要采用盾法施工，在盾构下穿护城河老和城墻时为确保护城河老桥和朝城墙的安全使用，针对盾构过护城河老桥和城墙时采取了对护城河老桥砌体拱圈采用满堂脚手架支撑，隧道内采用槽钢对管片进行连接固定；对下穿城墙时对城墙周边采用袖阀管对城墙进行加固。在盾构机掘进过程中加强了建筑物范围内管片背后同步注浆，在管片脱出盾尾后及时进行管片背后二次补浆措施。
3.3工程监测结果评价
通过合理、有效加固措施以及现场严格控制盾构施工的各项参数，最终盾构机通过朝阳门外立交桥、护城河老桥及古城墙是沉降都在允许的范围内，达到了预期的效果，对立交桥、护城河老桥、古城墙地面交通安全没有受到任何的损坏和不良影响。
4结束语
通过工程实践证明，依据本文所叙述的施工措施，可以有效的控制盾构施工下穿护城河老桥和古城墙的沉降控制，从而保证了地面古建筑物的安全。