盾构下穿老旧民房建筑群的影响分析及控制措施

盾构下穿老旧民房建筑群的影响分析及控制措施

孙嫚

华设设计集团股份有限公司，南京 210014

[摘 要]为有效控制盾构下穿既有建筑时产生的沉降、变形风险，完善城市轨道交通项目施工建设中穿越建筑物的风险管控，本文依托南宁某地铁区间项目，结合其地层条件，对采用盾构法下穿既有建筑物时如何减少建筑物沉降、变形风险展开讨论，提出盾构下穿既有建筑的沉降控制措施建议，加强城市轨道交通项目建设中的风险管理，延长城市建筑的使用年限，助力城市建筑文明的长远发展。

[关键词]盾构法；既有建筑；沉降控制

随着城市轨道交通项目的快速发展，地铁项目不可避免的需要下穿城市建筑物，或是邻近侧穿。穿越过程中盾构会对地层造成较大的扰动，使得城市既有建筑物出现变形、沉降风险，严重损害既有建筑物的安全性能。因此，应分析地铁盾构下穿时对既有建筑沉降变形造成的影响，并采取相关沉降控制及保护措施，减少下穿活动对既有建筑造成的不利影响。

1 工程概况

南宁某地铁区间起止里程为YDK2+310.796（ZDK2+310.796）～YDK3+634.017（ZDK3 +634.017），右线长1323.221m，左线全长1321.929（含短链1.292m），区间全长2645.150m。区间于YDK2+840.500(ZDK2+840.500)处设置1#联络通道，于YDK3+070.040(ZDK3+071.332)处设置2#联络通道兼废水泵房。区间采用盾构法施工，联络通道及废水泵房采用暗挖法施工。

区间于里程DK3+020.000~ DK3+240.000穿越一片城中村民房建筑群，建筑年代最早为上世纪80年代，房屋多为3～6层框架、砖混结构，基础类型有人工挖孔桩、钻孔灌注桩、独立基础、条形基础等，桩长为2~13m。盾构施工影响范围内共65栋房屋。区间与民房建筑群平面关系见图1。

图1 区间与民房建筑群平面关系图

纵断面上，区间自起点分别通过2‰的下坡（49.204m）、28‰下坡（490m）、14.62‰下坡（250m）、26.6‰ 上坡（480m）、2‰上坡（54.017m）进入下一个车站，隧顶覆土厚度约10.1~28m。房屋基础底与隧道结构顶最小竖向距离为6.38m。区间纵断面见图2。

图2 区间纵断面图

穿越建筑群位置，地层从上至下主要为：①2素填土、④1-1粉细砂、②4-2粉质黏土、②5-2粉质黏土、⑤1-1圆砾、⑦1-3泥岩、粉砂质泥岩。地层物理力学参数见表1。

表1 地层物理力学参数

2 盾构穿越建筑群风险分析

2.1盾构施工的影响

当采用土压平衡盾构机时，由于施工时推进量、排水量控制不到位，会导致开挖面、土仓内的压力失衡，继而出现开挖区域地基沉降变形的问题。当开挖面压力小于土仓压力时，地基会直接下沉，开挖面压力大于土仓压力时，地基结构则会隆起。另外，盾构施工过程中，二次注浆、同步注浆压力控制不到位，或是浆液配比不合理时同样会引起土层沉降风险，造成地面建筑物沉降变形。

2.2地质条件分析

部分房屋基础底位于素填土、粉细砂、圆砾等地层，该类地层灵敏性高，盾构施工过程中易产生土体扰动发生较大沉降变形，影响上部建筑物安全。另外，穿越建筑物段盾构局部位于上软下硬地层，盾构机姿态较难控制，容易引起地面沉降导致房屋变形。

2.3房屋自身结构风险

由于部分房屋年代久远，房屋自身结构稳定性较差，盾构掘进过程中土体扰动极易对房屋造成破坏，甚至存在坍塌的风险，有极大的安全隐患。房屋与房屋之间位置错乱无规则，多数都紧挨在一起，没有从地面做加固措施的条件，地面保护措施较难实施。

3 盾构穿越建筑群控制措施

3.1盾构施工控制措施

（1）采用泥水盾构机控制施工过程中地层沉降变形。泥水盾构机刀盘压力控制精确，开挖面稳定性、控制地表沉降能力优于土压平衡盾构机，可以有效降低掘进过程中对地层的沉降变形影响，保证上部建筑物的结构安全。

（2）穿越建筑群前50m进行模拟下穿，优化调整推进速度、泥水压力、出土量等施工参数。

（3）适当增加盾尾同步注浆量及二次注浆量，尽量减小盾尾空隙，减小盾尾脱空引起的周边土体变形，浆液添加适量早凝剂。

（4）严格控制掘进速度、泥水压力、出土量等各项盾构掘进参数，控制油缸推进力，减少盾构超挖和欠挖情况，改善盾构前方土体的塌落或挤密现象。

（5）盾构穿越前对盾构机进行全面检查，确保盾构机通过建筑群过程中设备正常运转以及掘进的连续性。

3.2地质条件的应对措施

（1）调整线路纵断面，尽可能将隧道下压至泥岩层中。一方面泥岩层强度高，盾构在泥岩中掘进对上部地层的扰动较小，可以有效降低对地面建筑物的变形影响；另一方面，可避免在穿越建筑群位置盾构处于上软下硬地层，以降低施工风险和控制地层沉降。

（2）对于建筑物基础底部位于圆砾、粉细砂和素填土，并且地面具备埋设袖阀管条件的房屋，根据场地条件预埋袖阀管，根据监测情况采取跟踪注浆加固措施。对于建筑物基础底部位于圆砾、粉细砂和素填土，但地面不具备埋设袖阀管条件的房屋，根据试验段具体情况及现场监测结果，判断对此部分房屋是否采取疏散居民，从房屋内部进行袖阀管注浆加固的措施。对于桩基础的建筑物，必要时应在靠近隧道的桩周进行注浆加固。

3.3对房屋的保护措施

（1）对施工影响范围内的所有房屋进行鉴定，并进行安全评估。对于鉴定结果为损坏的房屋，应进行拆除处理。若无法拆除，应在盾构推至此房屋前30m对房屋内居民进行临时疏散，并设置施工围挡进行隔离。

（2）提前准备好必要的应急安置场所及预警沟通机制，做到预警超限时至发生事故前可保证及时将影响范围内居民进行疏散并安置。待盾构通过二次注浆完成且建筑物沉降变形监测趋于稳定后再将居民回迁。对于2~3层的砖混结构房屋，应提前考虑疏散方案，合理安排人员疏散。

（3）施工过程中加强对隧道结构、地面沉降及建筑物变形的监测，在隧道穿越前、穿越过程中及穿越后应定期对所有民宅的状况进行跟踪记录。

（4）盾构推进过程中，一旦出现房屋裂缝超限、房屋破损的情况，应立即对房屋裂缝进行修补，采取可靠的加固措施恢复其使用功能。

（5）掘进过程中一旦监测结果超限，应采取跟踪注浆措施：

a. 对于建筑物基础底部位于圆砾、粉细砂和素填土，并且地面具备埋设袖阀管条件的房屋，根据场地条件预埋袖阀管，根据监测情况采取跟踪注浆加固措施。袖阀管注浆加固做法见图3、图4。

b. 对于建筑物基础底部位于圆砾、粉细砂和素填土，但地面不具备埋设袖阀管条件，且隧道上部为非硬质岩时，在管片上增设注浆孔，根据监测情况采取洞内深孔注浆，以控制地层沉降变形。浆液可采用复合型浆液。洞内深孔注浆加固做法见图5。

c.增加二次注浆量，尽量减小盾尾空隙，减小盾尾脱空引起的周边土体变形。

图3 袖阀管注浆剖面示意图 图4 袖阀管注浆平面示意图

图5 洞内深孔注浆剖面示意图

4 结语

盾构隧道下穿老旧民房建筑群时，为避免出现建筑物沉降变形风险，应采取相应措施控制地层沉降，保证地面建筑结构安全，通过加强既有建筑沉降防护、优化盾构下穿设计及施工参数，减少盾构下穿对既有建筑物造成的影响，确保城市轨道交通项目建设中既有建筑的安全、质量。

参考文献

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