软弱地层盾构隧道近距离侧穿建筑物沉降控制技术研究

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1、软弱地层盾构隧道近距离侧穿建筑物沉降控制技术研究　　摘要：采用土压平衡模式满仓掘进盾构施工工艺克服了在软弱地层掘进对地层扰动大的难题。提前筹划，优化措施，精细管理，动态调整，成功实现了以微小沉降，安全顺利在软弱地层中近距离侧穿三栋结构薄弱建筑物。为以后类似边界条件下盾构施工提供借鉴。　　关键词：软弱地层；盾构隧道；侧穿；沉降控制　　、1工程概况　　广州市轨道交通某线路某盾构隧道需近距离侧穿三栋建筑物，沿盾构施工方向从东到西依次为宿舍楼A5栋（5层1977年建）、宿舍楼A6栋（6层1978年建）、综合楼A7栋（7层1986年建）。其中

2、A5、A6栋为砖混结构（基础形式为约16米深340mm锤击沉管灌注桩），南侧加建单层附属结构（无基础）。A7栋为框架结构（基础形式为约18米深480mm锤击沉管灌注桩），左线隧道边线距离A5、A6、A7栋建筑物桩基础依次为1.3m、1.3m和2.7m。　　2地质情况　　该隧道顶埋深11～13米，主要穿越的地层为淤泥质黏土〈2-1B〉、淤泥质粉细砂层、淤泥质中粗砂层和全风化泥质粉砂岩。地面至隧道顶部范围主要为杂填土层、淤泥质粉细砂层、淤泥质中粗砂层，地质松散，稳定性较差。　　淤泥质粉细砂层：呈灰黄色、灰色，饱和，松散，局部稍密，级配不

3、良，颗粒较均匀，主要成分以石英颗粒为主，含少量粘粒及有机质。标贯实测击数为3～18击，平均击数6.4击。颗粒不均匀系数Cu=4.31，曲率系数Cc=0.46，水上坡角φ=41.70，水下坡角φ=32.90。　　淤泥质中粗砂层：呈深灰色，饱和，松散～稍密，级配良好，主要成分以石英中粗砂为主，局部夹薄层淤泥，含少量有机质成分，土质不均。标贯实测击数为6～32击，平均击数16.9击。颗粒不均匀系数Cu=8.06，曲率系数Cc=0.91，水上坡角φ=41.20，水下坡角φ=32.70。　　3施工风险及采取措施　　3.1施工风险　　建筑物年代

4、久远，附属结构已出现开裂现象。桩基地层未进行加固处理，地层软弱、流动性较强，盾构近距离侧穿容易造成建筑物沉降、倾斜及开裂，危及建筑物安全。同时建筑物周围地面管线较多，有供水、供电、燃气、污水、雨水、通信等各类管线，需严格控制沉降以确保管线安全。　　3.2施工措施　　3.2.1盾构机配置　　该盾构隧道采用中铁装备生产的编号147土压平衡盾构机，该盾构机能适应不同地层及不良地质条件。盾构机的主要性能指标如下：盾构机开挖直径6280mm，隧道管片外径6000mm，内径5400mm。盾构机采用液压驱动型式，驱动组数量8组，额定扭矩6000K

5、N?m，脱困扭矩7200KN?m。推进系统配备21根油缸，推进行程最大2100mm，最大推力3900T。盾体采用主动铰接式。盾构机刀盘开口率34%，配备中心双联滚刀6把，单刃滚刀34把，切刀40把，12把边刮刀，1把超挖刀，4个泡沫口，2个膨润土口。螺旋输送机最大通过粒径φ340×560，最大出渣能力420m3/h，配备2道防水闸门。开挖仓内配置了5个土压传感器，前盾和盾尾顶部配置2个土压传感器。同步注浆口4个。　　3.2.2盾构参数调整　　（1）土仓压力的设定：根据地层覆土深度和水压力初步设定满仓掘进土仓压力，在掘进过程中分析地面

6、沉降或隆起及渣样情况，如掘进时地面隆起大，掘进时可适当降低土仓压力，直到隆起变小，再确定土仓压力值，可以适当向刀盘加注泡沫及水进行渣土改良。　　（2）扭矩的设定：在砂层中掘进情况下转动刀盘，满仓掘进，在上部土压力稳定的情况下，土仓出土，确保土压力波动小，掘进扭矩保持恒定不出现大幅度波动。　　（3）推力的控制：在稳定的扭矩的情况下，适当增加推力，使掘进速度达到设定范围内。　　（4）刀盘转速：提高刀盘的转速可以降低刀具贯入度，即降低扭矩，同时会导致刀盘温度升高，保证推进一环刀盘温度不会过高，一般不高于55℃，适当提高转速，尽量减小对掌子

7、面的扰动，加快掘进速度。　　（5）螺旋机转速：在土仓压力稳定且保持恒定的掘进速度情况下，螺旋机的转速保证土仓内满仓时所进渣量同出渣量基本一致，达到平衡掘进，防止超挖。　　3.2.3监测工作　　隧道中心线上方每米布设一个地面沉降监测点，同时加密隧道两边范围监测点，建筑物四周及墙身同样布设监测点。过程中对建筑物裂缝进行观测记录，监测盾构掘进对建筑物的影响，实行每小时一测，及时反馈监测数据并调整施工，如对地面沉降大的地方进行二次注浆或地面隆起大调整掘进参数等，从而减少施工风险，确保安全通过。如图4。　　3.2.4技术控制　　侧穿建筑物区域

8、地层流动性强，易受扰动，微小的压力波动就会引起砂层的流动、地面沉降，建筑物就会倾斜开裂而出现极大的危险，故盾构机在出加固区后采用土压平衡模式满仓掘进工艺。　　（1）控制出土量，每环出土控制在52m3，即每掘进50cm出土17.4m3，