浅识盾构施工引起地面沉降的理论

盾构隧道施工建构筑物的保护技术摘要：根据广州几个典型的盾构过建（构）筑物群的工程，简要地对盾构穿越建（构）筑物所引起沉降的理论分析及工程实例进行阐述，以摸索盾构过建筑物前预测基础的受力情况，并采用相应的预加固措施。关键字：盾构沉降工程实例Abstract:Thispaperisexpoundedanalyseofsubsidenceintheoryandprojectexamplesaboutshieldthroughconstructionsinbrief,basedonthetypicalprojectexampleofshieldthoughconstructionsinGuangzhou.Keywords:Shield,surfacesubsidence,projectexample1前言随着地铁行业在城市建设中加速发展和盾构工法在地铁行业的广泛应用，人们关注其引起的沉降问题日益加强，如何对盾构施工所引起的沉降预测和相应的技术措施成为了盾构行业重要的课题。通过广州某盾构专业公司多个市区群楼穿越的工程实例，将盾构施工所引起的地面沉降进行归类和分析。在盾构隧道施工中，对建筑物基础影响主要有三个方面：=1\*GB3①盾构掘进引起的地层损失造成的沉降，即按理论公式计算的沉降量；=2\*GB3②盾构施工中引起地下水大量流失，从而导致地下水位降低。当建筑物基础下方存在孔隙率较大的地层时，基础会随地下水的流失造成地层的压缩沉降；=3\*GB3③盾构施工过程中会存在地质资料、建筑物基础收集资料与事实不符而造成施工措施选择不当引起建筑物开裂，以下对盾构施工引起的沉降问题进行简要的论述。2地层损失造成建筑物沉降分析在深埋隧道中，盾构施工会对土体产生一定的扰动，造成一定范围的土体成为松土。松动范围按太沙基公式计算，其中落入该范围内的桩身部分可假定将失去土体摩阻力，若桩底落入该范围或在竖直方向接近于该范围理论上会完全或部分失去桩端承载力。对于摩擦桩与端承桩的影响各有不同，摩擦桩承载力主要依靠土体摩阻力提供，端承摩擦桩则依靠桩端承载力提供。下图盾构施工对桩基影响图：图2桩基承载力损失示意图因此，计算桩基剩余承载力能否满足原设计所要求的承载力，可以作为判断建筑物是否需要加固的依据，具体计算方法为：首先计算出盾构引动松动土的高度，对于摩擦桩和端承摩擦桩，根据桩基规范中持力层选择的有关要求，桩底以下3倍直径或2m不能存在溶洞或具震陷液化特点的地层，为确保建筑物安全，可假定松动土范围内的地层视作特殊土层，即桩底离隧道竖直距离小于3倍桩基直径且不小于2m的桩视为完全损失桩端承载力，即计算出地层松动高度+3倍桩径或2m（取大值）是否大于桩底至隧道的竖直距离即可判别建筑物是否需要加固；对于桩端落入岩石中、微风化的端承桩，盾构所引起的松动土高度很小（通常计算结果为零），这时，须计算隧道开挖面与桩底的岩体能否满足冲切要求，判断桩基应否加固。盾构机穿越时地层松动范围可按泰沙基公式计算，计算公式如下：H—覆土高度；ho—土的松动高度；（单位，m）隐λ—矿土的侧压系数港；暗φ各—诸土的内摩擦角岭；沉γ—来土的容重；富C火—罩土的粘结力；旨B营—秩土的松动单边哨宽。颗对照建（构）雪筑物子设计资料捆及对应地层套啊入以上公式，阶得出建（构）冻筑物遇是否进行加固宜处理，其加固夜方法为：恼(1)身盲桩基末侵入隧薪道剂，乓但剩余桩基承染载力不满足原侨设计要求，可唯通过聚预虹注浆箩以号提高桩基承载有力孝，屋同时，滑在珠盾构通过躁时裂在地面采用跟法踪注浆，惰可定确保既有建筑傻物的安全。柳(2)沃渠桩基已侵入隧诸道清，搜需对桩基进行芳梁式托换脉或在板基基础转换稻，培必要时切编断原桩。绩在广州地铁某顾区间工程中，旋盾构需穿越充一栋璃7朴层房屋，其基纱础为意14烧4支根添φ挺480谢锤击灌注乡桩繁的建筑物披，汉通妨过以上理论计跑算，晴个别桩基咏不满足受力要矮求痒，在施工前露须丰对揭1资4迅根浑桩基采用了梁侮式托换，其余雄桩基杯不进行欢预处理托。务考虑到拾盾构通过房屋选时，已托换柱劲与没有托换柱药之间可能会发讲生较大的沉降闭差，因此，在话托换梁设计时狗，允许托换梁某在规范范围内者出现拦一定的托换变织形，最大午挠度汇变形盈在君5网～缸8m槽m陆。蓬在牛实际施工中芳，卸建筑物凯最大坦沉降值在牲18.1纽mm仁，最大不均匀映沉降为刊5提mm饭，均满足规范尺要求们。愁以下为托换平炒面布置图：帜3先地下水流失造渗成建筑物沉降充分析绪在深埋隧道中疗，旦地层损失造成相的建筑物的沉伪降主要影响的欢是端承桩，而屿地下水大量流饰失造成地下水胁位下降则主要丑影响的是浅基勉础和长度较短笛的摩擦桩，特者别是基础以下附存在间隙率较朗大的地层剂，璃如中、粗砂层乡所造成的沉降蛛较大。悉由于土压平衡偿式盾构机在掘抱进过程中貌，宫拱顶同步注浆概普遍存在不密读实情况，导闷致哨拱顶处沿隧道缩方向存在水力哲连通，当盾构和长时间停止掘贼进时，地下水睁容易永从盾构机后方尺流至开挖面，捆引起地下水大励量流失，当地吃层起伏周较购大的地层或存帽在地质钻孔块封孔质量不好隐时做，叮容易与上部地姥层形成水力通糠道挨，蝴直接贯通隔水窑层庸引起岩地下水位下降陵；货另外在含水量率较大的地层中忆停机也会造成鲜开挖面较大的昌水量流失码。史在三号线孔某工程盾构亩掘进时括,工也曾遇到因地黄下水位蒸下降包造成房屋沉降联的颜实例锄。圈盾构机茫在地层起伏较危大的射位置更换刀具务，栋机头位置处于爬花岗岩强、中蒜风化地层，满其中中风化地寿层裂隙发育。情当盾构机矿完成换刀罪启动时，出现胀了大量喷涌现恐象，前方巴3残0黑米毁处的一幢元5征层蔬独立基础鸭房屋络（持力层为粗繁砂层）滩次日累积沉降描达列28.2mm都，且沉降速率辨不断增大，绪地下水位下降商了弊2.愤2邪米纷，房屋过道已建出现少量沉降夹裂缝，交施工单位立即徒采用了注浆加帅固鸡稳定了沉降速妙率骡，羞当累积沉降值今为交42.5mm执开始收敛，邪盾构立即快速位通过该房屋，寒当蒙地下水位狠回复至稳定水舅位后竞，原沉降较大魂的柱子出现了琴10.8mm烈正位移。胁4缓靠穿越建（构）偿筑物掘进参数程的控制与施工横监测垃前面所论述盾证构引起建筑物国沉降是建立于剩盾构采用正确件的掘进参数情翻况下的一种预扒测，对一些预陵测沉降量较大脆的建筑物采用嚷提前加固的措畅施。在实际施式工中，如何控导制好掘进参数梅，是对建筑物梦保护的一项最昨基本、最重要抛的措施。盾构呆穿越房屋时，醒掘进参数的选落择诱如下厦：就准确乒计算各种地层拘的谅理鸽论疗松方艰出土量，施工恭中宗必须严格帅按剑计算结果经控制好暂实际觉出土量萝。辱采用土压平衡共式掘进，合理悉地设定土压力若值；废矮当穿越凤沉降敏感地层代或招大量地下水区捎域届时调，必须采用全燕土压掘进屿通过建（构）垒筑物时应保持傍连续掘进；蒜控制好盾构姿砖态，避免因纠用偏而造成超挖种；郊同步注浆和二犁次注浆必须到稍位，确保管片问与地层间隙密歼实；纠采用耐磨性较天高的刀具，减味少换刀次数眯，芦制定合理的换叼刀计划尊，毙提前在建（构旱）筑物前做好奖换刀工作，妙避免抬盾构皱在建（构）筑富物越下对停留库；支控制衬砌拼装宗偏差，提高隧训道质量，减少孝后期沉降。久另外，在掘进亲过程中，必须抄做好施工监测速，及时地反馈尾给现场指挥，禁及时掌握地面哲沉降情况杠。过对建（构）筑睬物、管线、地骑面的监测拟定测如下：狐根据建（构）身筑的不同类型末，按规范要求够确定沉降允许壳值，并按允许竞值浑的惠6籍0演％株～粱8摆0纸％定出警戒值猫。粮在盾构始发前味进行一次全面淡建（构）筑测佳量，并进行每君天常进行监测，得艘出建筑确定原托始值及原始沉湾降速礼率值。泉根据饲监俘测对象情况，平在每个建筑物纲周围布设不所少涂3坝个拾稳固的基准点谜。管线的观测卷点布置在管线崖边的土体中。籍根据隧道通过斑的围岩条件和臂周围建（构）视筑物情况布置裙观测点，沿隧糟道中线前进方拍向每枣隔县5浓～歇8巾米布设一个观侮测点，每班隔忠5铲～储1吧0牵个观测点布设殃一个检测横断谎面。每个断面羊上布潮设打4光～恰8腿个观测点，对矩软弱土层、重脑要的建（构）永筑物或埋深较序浅的区域应适派当加密监测断扣面和测点。摇在硬化的地表锣上布设的测点调要穿透硬化层逐，渗入地面掀1m栗以下，防止下梨面虚空而没有钳及时发现。帖盾构通过建（适构）筑物时，权每天监测次数忙不少惧于萝2埋次，经当羞出现异常情况惯，及时加密监集测次数。议在汪三号线天华区暖间中，盾构宴需苏穿越给5婚股超铁路袖，隧道埋深为俘11m脆，地层由于至蔬下分别为丢填土层、粗砂客层和可塑性残己积土层，恶由于甚该段遗铁路避运输繁忙，原闪扣轨方案无法紧实施，经施工病单位多次组织尽专家会议，决站定采用严密监细控和调整轨道蓝方案实施。在拖施工过程中，纠除严格控制掘案进参数快速通拣过外，返在过广深铁路骆地段隧道上方纷沿耀隧道窃线路方向每肿5克米捕设一个监测断五面，扣每个断面上布震设圈8爬～脚11寨个的观测点膜。晓对于轨面的监罢测，在每根轨爷道上沿轨道每息3m颂设一个观测点鼻，每条轨道上梨以隧道中线为喂中点设埋共涉9屑个观测半点。芦同时与铁路监秃测部门实行第掉三方监测手段崭，蚁若出现反轨面沉降值超却过捞6蛾mm密，吊相邻两股钢轨汗水平高差超过纤6东mm领或梯相邻两股钢轨慎三角坑超过众5mm沉的情况时，立碗即调整轨道。渐最终顺利宵穿越皮铁路，最大沉工降仅阔4.2mm此。5、结论兽(1)闷文本文所推导的稼方法可以用来纳确定盾构穿越宾建筑物，对基则础的影响程度矩，并采用相应换的加固措施。岸(裙2)霸本文通过理论委知识和工程类烛比法，扛在芹穿越建筑物轨过程中，魂如何召选择兽好掘进参数和洪施工监测灵方法