地铁线盾构区间穿越老建筑的保护
摘 要：城市轨道交通建设中，盾构施工已越来越成熟，但对于盾构施工中穿越障碍物或近距离通过既有建（构）筑物的施工经验还相对较少。而目前我国城市轨道交通发展迅速，面临着越来越复杂周边环境和施工条件，因此，研究和制定相应的施工技术和应对措施十分必要。文章针对盾构施工过程中下穿市级保护老建筑的工程进行研究，提出相应的技术措施。
关键词：盾构；地铁；隧道；穿越
随着我国经济和社会的飞速发展，城市化程度越来越高，大城市和超大城市不断涌现，城市人口急剧膨胀。为缓解城市交通压力，城市轨道交通迅速发展。在轨道交通建设中，盾构法由于其优越性在国内的使用越来越多。同时伴随着城市规划建设，工程建设所面临着越来越复杂的周边环境，下穿或近距离通过既有建（构）筑物的情况也越来越多。工程施工中既要对既有建（构）筑物进行保护，又要确保工程自身的安全，因此，不同的情况采用相应的技术措施十分必要。
1 工程概况
该地铁线是天津市中心城区快速轨道交通线网规划东北的填充线，是贯穿中心城区的交通走廊，其中位于泰安道城市商业中心的部分要从市级保护建筑下穿过，所穿越的建筑物均为建筑年限近 100 a 的老建筑。
1）原美国兵营大楼。砖木内框架结构，现为民宅，基础独立。经鉴定，未发现变形及不均匀沉降在上部结构中的反应。
2）花园大楼。5 层砖混结构，原为办公使用，基础独立。经鉴定，未发现主体部分存在因不均匀沉降引起的上部结构开裂现象。
3）原十八集团军驻津办事处大楼。3 层砖混内框架结构，后接层改造，于顶层接建一层，接层处为框架结构，条形基础。经鉴定，未发现变形及不均匀沉降在上部结构中的反应。
地铁隧道右线分别从原美国兵营大楼及花园大楼下穿过，地铁隧道双线从原十八集团军驻津办事处大楼正下方穿过，见图 1 和表 1。
2 风险分析
目前，泰安道沿线的大多建筑都为历史保护建筑。这些历史保护建筑大都采用砖混结构加独立基础，由于建成期较长，基础的整体性和强度均有所减弱，上部结构砌体间粘结材料强度退化严重，如果不采取一定的施工保护措施，盾构通过时对土体的扰动将使建筑物受损情况加剧，甚至可能造成不可挽回的损失。
3 建筑加固保护措施
1）拟定增强建筑物自身抗干扰能力的加固方案。以加强建筑物基础的抗沉降能力，降低建筑物基础与隧道之间的土体联系为主要思路，其目的主要是将盾构通过时对土体扰动范围加以控制，使受扰动的土体不扩展至建筑基础范围或加强建筑基础强度，使建筑基础不受土体扰动的影响。
盾构法施工对土体扰动的影响范围取决于很多因素，主要包括：盾构形式、施工参数、隧道上部荷载的影响、隧道几何尺寸、土体性质及隧道所处环境等，见图2。
2）采用旋喷桩 + 袖阀管注浆进行加固。盾构通过之前，对保护建筑进行旋喷桩加固施工并在建筑基础四周分别埋设袖阀管，袖阀管埋设好后暂不注浆并堵塞注浆口，防止杂物落入；待盾构通过后，如地表沉降或保护建筑倾斜值达到报警值时，立即向袖阀管内注浆加固，浆液采用水泥 - 水玻璃双液浆（配比为 1∶1）。需在盾构通过前注浆加固，注浆压力控制在 0.15～0.25 MPa，注浆长度为隧道底部以下 2～5 m。袖阀管注浆有以下特点：
（1）每个注浆长度固定为 60～200 cm，还可以根据地层情况调整注浆长度，实现定量定尺可控注浆；
（2）可根据需要灌注任何一个注浆段，还可重复注浆；
（3）注浆时冒浆和串浆的可能性较小；
（4）由于在被加固地层中进行了多点、定量、均衡的注浆，注浆体在地层中均匀的分布、连接，因此，大大提高了被加固地层的整体稳定性。
4 盾构推进参数控制
在采用旋喷桩及注浆加固法保护泰安道沿线历史老建筑的基础上，还必须严格控制盾构的推进参数，减少盾构对周围土体的扰动。
在通过历史保护建筑前，要按照“匀速推进”的原则，保证盾构与周围土层的宏观动态力学平衡。在实际推进过程中，如发现由于管片拼装、皮带机转接以及其他原因导致盾构机停止推进时，停推时间过长，土舱压力会下降 10～20 kPa，这对于维持开挖面的稳定十分不利。因此“匀速推进”的关键并不完全在于盾构操作人员对于盾构推进速度的控制，而在于减小由于机电故障、管片运输等原因造成的停推。
盾构同步注浆的控制主要分为注浆量控制、注浆压力控制和浆液质量控制 3 个方面。盾构推进过程中同步注浆率控制在 120%～140%，始终保持盾尾上下注浆量的比例为 5.5∶4.5，左右比例为 1∶1。推进过程中要随时对盾构姿态进行测量，计算出准确的盾尾间隙，结合地表沉降情况随时对注浆量进行微调，注浆压力大小需根据外界水土压力进行严格控制。在穿越过程中，每天对同步注浆浆液进行坍落度、剪切强度等质量控制参数进行检测，保证浆液在注入土层时的坍落度为 10～12 cm。此外，为确保管路畅通，每个工作面和注浆管路每周清洗一次，同时对备用管路做好维护工作，固定浆桶和移动浆桶每月清洗 2 次。
推进过程中严格控制盾构姿态，平面和高程偏差控制范围为±70 mm；同时注意控制每环的纠偏量不要过大，尽量接近理论纠偏值，做到勤纠少纠。
5 结语
1）天津泰安道沿线历史保护建筑根据建筑物与隧道的相对位置及建筑物现状的不同，保护措施的设计参数要有所不同，旋喷桩 + 注浆加固的方法可以有效的提高局部土层的整体强度，减小地层的变形。
2）严格控制盾构推进参数使得地层加固后效果得以顺利实现，减少了土体的扰动，对控制建筑物沉降有十分重要的意义。
3）旋喷桩 + 注浆加固法有其自身的局限性，加固效果受施工水平、地质条件等因素限制，因此，在实施过程中要严格布控，对施工中的地层的变形严格控制，以便及时采取应急预案。
参考文献：
［1］黄宏伟，张冬梅.盾构隧道施工引起的地表沉降及现场监控[J].岩石力学与工程学报，2001，（S1）：1814-1820.
［2］白 云，侯学渊.软土地基劈裂注浆加固的机理和应用[J].岩土工程学报，1991，（2）：89-93.
［3］易宏伟，孙 钧.盾构施工对软粘土的扰动机理分析[J].同济大学学报，2000，28（3）：277-281.
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