大直径泥水盾构浅覆土下穿重要建筑物关键技术

大直径泥水盾构浅覆土下穿重要建筑物关键技术

王虎

中铁隧道局集团有限公司广州510000

摘要：本文依托武汉长江隧道盾构穿越省级文物鲁兹故居施工，简述了大直径泥水盾构浅覆土下穿重要建构造物施工步骤，详细施工控制要点和注意事项，安全顺利完成穿越施工，成功的施工经验给类似工程提供技术依据。

关键词：大直径；泥水盾构；浅覆土；建筑物

1.前言

盾构施工过程中由于施工技术、周围环境和岩土介质等的复杂性，施工中引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移仍是不可避免的，给周边的建筑物或地下的构筑物、地下管线带来不同程度的影响。为了保护周边已有建（构）筑物，必须选择合适的掘进参数，将地层移动变形控制在一定的范围之内，否则沉降超过基准值，会造成建筑物不均匀沉降、开裂、甚至倒塌，造成人员伤亡。本文依托武汉长江隧道工程盾构区间施工穿越省级文物鲁兹故居施工为例，阐述大直径泥水盾构浅覆土下穿重要建筑物施工关键技术。

2.工程概况

武汉长江隧道为武汉市重点工程，是武汉市重要的过江交通通道，隧道直径11.38m。鲁兹故居位于左线隧道盾构顶部，覆土厚度最小为7.5m，盾构区间穿越省级文物鲁兹故居区间地层为粉质粘土、粉土、粉细砂。详见图1.区间地质情况图。

图1.区间地质情况图

3.鲁兹故居结构检测情况

鲁兹故居为2层砖木结构，该楼外部基本保持了房屋原貌，但是内部进行了较大程度的维修。墙体出现多条受力裂缝及由温度所至的变形裂缝，裂缝的宽度较大，综合砌体强度考虑，墙体的砌体砖部分已经严重风化，且强度相当离散。相当多砖块腐蚀严重，强度极低，部分腐蚀层已经达到25mm，且墙体弓凸、变形严重。为保证盾构掘进安全，整个承重外墙必须尽快进行加固。根据建筑物墙体存在的较宽的竖向裂缝（已稳定）可判断，建筑物的沉降已导致基础多处断裂。图2.鲁兹故居图。

图2.鲁兹故居图

4.鲁兹故居结构加固

在基础顶面两侧设置圈梁，两侧圈梁沿墙体每隔一段距离（距离根据原基础的强度而定）用钢筋（或拉梁）穿墙拉结，使内、外封闭圈梁形成整体；再在基础两侧用钢筋混凝土对称加大原有基础。采用配套粘结树脂将碳纤维布黏贴在结构上，提高结构的抗拉、抗剪性能。其优点是强度高、效果好、不增加恒载及断面尺寸、施工简便、不影响结构的外观，但价格偏高，多用于文物等重要保护建筑。

5.设置施工沉降警戒值

根据鲁兹故居整体情况，结合隧道穿越地层，盾构穿越类似地层沉降变化情况，提出穿越鲁兹故居控制沉降与倾斜标准。变形的控制值为：整体倾斜≤0.004；盾构施工过程中局部倾斜变形控制值≤0.002；地表变形速率≤2～3mm/12小时。

6.盾构掘进参数控制

（1）保持开挖过程中水土压力平衡

根据设计图及实测地下水位情况计算出切口中心水压值。要求中央控制室有关操作人员由自动控制改为人工手动控制，以人工调整施工参数，把切口水压波动值控制在-20KPa～20KPa之间，保证正面稳定。

（2）加强泥水质量控制

严格控制进浆泥水密度和粘度，加强对正面土体的支护能力，防止地面冒浆。进浆泥水密度控制在（1.02～1.05）g/cm3，粘度控制在（25～30）秒。为了确保泥水质量，在推进过程中，泥水处理人员要加大对泥水的测试频率，及时调整泥水质量，保证推进的顺利。

（3）盾构姿态控制

确保盾构保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动。平面：控制在±50mm之内。高程：考虑到覆土较浅，盾构在穿越时高程控制在－50mm左右。转角：在穿越过程中控制刀盘转向，以免对土体产生较大的扰动。速度：该段施工中推进速度控制在30mm/min，同时必须保证匀速推进，减小刀盘对土体的扰动。

（4）同步注浆控制

同步壁后注浆是防止地层沉陷的重要措施。同步壁后注浆控制包括注浆量和注浆压力控制。按理论计算，注降量应控制在建筑空隙的150％～200%。注浆压力比泥水压力高出0.1MPa。

7.信息化施工管理

盾构穿越施工过程中当监测值超过管理值时，立即停止施工，查明原因，同时根据监测结果，修正施工方法，采取应急对策等。施工后，在确定建（构）筑物变形稳定之前，继续监测其变形情况，直至其变形稳定，分析建（构）筑物稳定情况，据此确定是否采用相应的保护措施。

8.基础跟踪注浆

盾构通过过程中，在建筑物基底埋设注浆管，盾构通过时，根据建筑物监测沉降情况，对建筑物基地进行注浆以充填盾构掘进引起的地层损失。

9.结论

盾构穿越后，鲁兹故居累计变形量最大沉降仅5mm，实践证明，盾构施工阶段引起地面沉降主要因素是施工导致地层损失，因此在大直径泥水盾构浅覆土下穿重要建筑物施工过程中必须加强监控量测工作，根据量测数据对盾构施工各项参数及时进行动态调整。

参考文献：

[1]李勇军.武汉长江隧道工程施工技术.隧道建设.2008

[2]武凡，刘洪震，大断面泥水盾构地表沉降控制及监测信息反馈技术.铁道勘察.2011

[3]高军，赵运臣，武汉长江盾构隧道洞口浅埋段施工地层稳定性数值分析.隧道建设.2007