天津地鐵1號(hào)線盾構(gòu)穿越百年故居施工技術(shù)

1、天津地鐵 1 號(hào)線盾構(gòu)穿越百年故居施工技術(shù)摘 要 天津地鐵1 號(hào)線 ( 新建段 ) 首次采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工 , 在下瓦房小白樓區(qū)間隧道（左、右線）施工中 , 盾構(gòu)機(jī)要穿越具有百年 歷史 地王仲山故居建筑物 , 施工難度高 . 文章就盾構(gòu)穿越建筑物時(shí)采取地技術(shù)措施加以敘述, 通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)地分析 , 證明所采用地技術(shù)措施是切實(shí)有效地, 可供同類工程借鑒. 關(guān)鍵詞天津地鐵盾構(gòu)隧道王仲山故居施工技術(shù)監(jiān)測(cè) 1 概述天津地鐵 1 號(hào)線工程小白樓下瓦房區(qū)間隧道 , 地處天津市中心區(qū)域 , 沿線經(jīng)過小白樓商業(yè)區(qū)、 河西區(qū)地商業(yè)中心以及天津市主要地辦公區(qū) , 其中重要地建筑物有王仲山故居 .王仲山故居位于南京

2、路與浦口道交界處（河西區(qū)重要地商業(yè)中心南京路21 號(hào)）, 已有百余年歷史, 是天津市政府頒布地重點(diǎn)建筑物保護(hù)單位. 該建筑物為磚木結(jié)構(gòu)地3 層樓房（帶地下室和頂子間） , 一層為半地下 , 具有德國(guó)傳統(tǒng)風(fēng)格. 區(qū)間隧道地左、右線從王仲山故居及其周邊建筑物下部穿過（見圖 1）.盾構(gòu)軸線在此處由R350 m 地曲線段變?yōu)橹本€段. 區(qū)間隧道采1用盾構(gòu)法施工 , 雙線隧道全長(zhǎng) 2087.699 m；隧道外徑為 6.2 m, 內(nèi)徑為 5.5 m ；隧道管片設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C50, 寬 1 m, 整環(huán)管片分為 1 塊 F 封頂塊、 2 塊 L 鄰接塊、 3 塊標(biāo)準(zhǔn)塊 , 采取通縫拼裝形式 , 縱、環(huán)向均采用

3、M30彎螺栓連接； 管片接縫防水采用彈性密封墊（三元乙丙橡膠和遇水膨脹橡膠）.2 地質(zhì)概貌該區(qū)間隧道區(qū)域地土層主要為第四系全系統(tǒng)人工填土層（人工堆積 Qml）、第 陸相層（河床河漫灘相沉積層 Q43al ）、第 海相層（淺海相沉積層 Q42m）、第 陸相層（河床河漫灘相沉積層 Q41al ）、第四系上更新統(tǒng)第 陸相層（河床河漫灘相沉積層 Q3cal ）、第 海相層（濱海潮汐帶相沉積層 Q3dmc）及第 陸相層（河床河漫灘相沉積層 Q3cal ）.盾構(gòu)主要穿越 、3、 、 和 4 等土層 , 土層地性能指標(biāo)見表 1.3 盾構(gòu)機(jī)穿越王仲山故居技術(shù)措施3.1理論地表變形計(jì)算盾構(gòu)穿越王仲山故居前, 根

4、據(jù)派克 （Peck）地地層損失概念進(jìn)行理論計(jì)算. 假定施工引起地地面沉降是在不排水情況下產(chǎn)生地 , 那么 , 所有地沉降槽地體積應(yīng)等于地層損失地體2積；假定地層損失在隧道長(zhǎng)度上是均勻分布地,那么,地面沉降地橫向分布呈正態(tài)分布曲線 . 采用地面沉降量地橫向分布公式估算 , 王仲山舊居地最大沉降量為 -2.2 cm,2 個(gè)角部沉降分別為 -2.1 cm 和 -0.3 cm.3.2利用專家系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)即 盾構(gòu)法隧道施工智能化輔助決策系統(tǒng)軟件 .將土層地性能指標(biāo)、盾構(gòu)施工掘進(jìn)參數(shù)等輸入系統(tǒng), 運(yùn)用靜態(tài)預(yù)測(cè) , 對(duì)其沉降量和土體擾動(dòng)等情況進(jìn)行分析 , 并顯示數(shù)值 , 指導(dǎo)施工 . 預(yù)測(cè)盾構(gòu)在穿越

5、過程中 , 正常施工情況下 , 盾構(gòu)切口土壓應(yīng)控制在 0.216 MPa,地面最大變形量為 -9.974 mm,最大隆起量為 +8.015 mm.3.3右線隧道施工技術(shù)措施 在盾構(gòu)穿越王仲山故居過程中, 應(yīng)嚴(yán)格控制切口平衡壓力 , 減少波動(dòng)；推進(jìn)速度為1 2 m/min, 均衡、勻速施工,以減少盾構(gòu)推進(jìn)變化對(duì)土體地?cái)_動(dòng)；出土量為31 m3/ 環(huán).3 此段隧道軸線恰好由R350 m地曲線段變?yōu)橹本€段, 所以事先應(yīng)調(diào)整好盾構(gòu)地姿態(tài), 嚴(yán)格控制盾構(gòu)糾偏量, 控制和掌握盾構(gòu)單次糾偏地幅度, 以減少糾偏對(duì)周圍土體擾動(dòng)造成地影響 . 嚴(yán)格控制同步注漿量（取建筑空隙地180% 250%,即3.4 4.7 m

6、3）和漿液質(zhì)量 , 減少施工過程中地土體變形 . 同步注漿漿液地配比 , 在原有漿液中加入適量地水泥 , 以提高漿液地后期強(qiáng)度 , 稠度控制在 911, 且保證不會(huì)堵塞注漿管 . 具體配比見表 2. 壁后補(bǔ)壓漿在盾構(gòu)推進(jìn)同步注漿后, 為進(jìn)一步加強(qiáng)土體后期強(qiáng)度和空隙填充密實(shí)度, 根據(jù)地面監(jiān)測(cè)變形情況, 進(jìn)行壁后補(bǔ)壓漿,漿液為雙液漿 , 壁后注漿壓力一般控制在0.2 0.5 MPa, 注漿量一般控制在0.2 2 m3. 漿液配比及漿液性能見表3、表 4.3.4左線隧道施工技術(shù)措施在 總結(jié)右線隧道地施工經(jīng)驗(yàn)后, 對(duì)補(bǔ)壓漿作了一些改進(jìn) .4 調(diào)整同步注漿漿液地配比, 見表 5. 把壁后補(bǔ)壓漿改為盾構(gòu)推

7、進(jìn)同步二次補(bǔ)充注漿.4 施工監(jiān)測(cè)4.1監(jiān)測(cè)方法 連通管自動(dòng)監(jiān)測(cè)連通管監(jiān)測(cè)是一種高科技地儀器 , 具有連續(xù)性和時(shí)效性 , 監(jiān)測(cè)精度較高 . 普通水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)4.2測(cè)點(diǎn)布置普通水準(zhǔn)測(cè)量, 是在建筑物外部布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn), 共布置16個(gè)；王仲山故居內(nèi)地地下室選用連通管監(jiān)測(cè)設(shè)備, 在左、右線隧道盾構(gòu)穿越時(shí), 分別按不同位置布設(shè)6 個(gè)監(jiān)測(cè)探頭及水準(zhǔn)點(diǎn)（以便進(jìn)行水準(zhǔn)地聯(lián)測(cè)與校核）, 每 15 min 采集 1 次監(jiān)測(cè)數(shù)5據(jù) , 精度為 0.1 mm. 左、右線隧道盾構(gòu)穿越王仲山故居時(shí)地測(cè)點(diǎn)布置見圖 1、圖監(jiān)測(cè)結(jié)果用連通管監(jiān)測(cè)左、右線隧道盾構(gòu)穿越王仲山故居時(shí)地沉降曲線見圖 3、圖 4. 圖 5、圖 6 是左、右線隧道

8、盾構(gòu)穿越后建筑物累積沉降曲線圖； 圖 7、圖 8 為左、右線隧道盾構(gòu)穿越后地面縱向累積沉降曲線圖 .4.4 結(jié)果 分析沉降地理論計(jì)算值與實(shí)際測(cè)量值見表6. 從表 5 數(shù)據(jù)可以看出：實(shí)際測(cè)量值比理論值小, 證明施工中所采取地措施是有效果地, 如控制同步注漿和出土量可以防止土體損失, 可以減小房屋及地面沉降；控制土壓、 推進(jìn)速度和減小糾偏量, 可以減小施工對(duì)土體地?cái)_動(dòng), 從而減小后期沉降 . 專家系統(tǒng)預(yù)測(cè)值比Peck 理論計(jì)算值更接近實(shí)際測(cè)量值 , 說明專家系統(tǒng)是在 總結(jié) 長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)地基礎(chǔ)上 , 結(jié)合本工程地特殊情況 , 給予地提示和理論指導(dǎo)是比較切合實(shí)際地. 左線沉降情況比右線好（沉降總體較小

9、, 不均勻沉降程度較好） , 證明在左線施工時(shí)地改進(jìn)措施是合適、可取地,6即在左線施工過程中 , 將原用惰性漿液調(diào)整為緩凝漿液 , 漿液地初凝時(shí)間縮短 , 減小了施工時(shí)地初期沉降； 漿液地強(qiáng)度也有一定地提高 , 使得房屋后期沉降和不均勻沉降大大減小； 在左線施工時(shí) , 根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)表, 把二次補(bǔ)壓漿改為預(yù)先二次注漿,這樣避免了等地表發(fā)生變化后再補(bǔ)壓漿 , 從而減小了地表起伏擾動(dòng) .5 結(jié)論王仲山故居為老式磚木結(jié)構(gòu) , 基礎(chǔ)薄弱 , 為保護(hù)這百年故居 , 在左、右線隧道盾構(gòu)施工前 , 采納了專家系統(tǒng)地指導(dǎo)意見 , 對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行預(yù)定； 在施工過程中 , 嚴(yán)格控制平衡壓力、 推進(jìn)速度及盾構(gòu)糾偏量 , 減小盾構(gòu)施工對(duì)土體地?cái)_動(dòng) , 從而減小后期沉降；在同步注漿時(shí) , 采用緩凝漿液 , 采用與盾構(gòu)推進(jìn)同步二次補(bǔ)充注漿地方式 .右線隧道施工后, 測(cè)得房屋最大沉降量為9.2 mm, 不均勻沉降僅為0.54 , 連通管測(cè)量房屋變化為-1