第48卷第4期2021年2月
工程技术
Engineering and Technology
建筑技术开发
Building Technology Development
张帅
(中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原030032)
[摘要]土压平衡盾构机穿越建筑需要在较少扰动土层的同时，有效控制建筑物沉降。以北京轨道交通17号线15标十 里河站一朝阳港站为实例，分析探讨了土压平衡盾构机穿越房基础时的地表沉降控制的相关施工技术。 [关键词]土压平衡盾构；下穿建筑；沉降控制
[中图分类号]TU74 ;U455 [文献标志码]B[文章编号]1001-523X (2021) 04-0092-02
Settlement Control Technology of the Earth Pressure Balance Shield Machine
Under the Building Group
Zhang Shuai
[Abstract ]The earth pressure balance shield machine needs to effectively control the settlement of the building while less disturbing the soil layer when passing through the building group.This paper takes Beijing Rail Line 17 and No. 15 Shilihe Station-Chaoyang Port Station as an example to analyze and discuss the relevant construction technology of ground settlement control when the earth pressure balance shield machine passes through the foundation of a group of houses.
小夜曲托斯蒂[Keywords ]earth pressure balance shield ；underpass the building complex ；settlement control
随着城市轨道交通建设的发展，北京市地铁建设运行体 系不断扩大，越来越复杂的轨交线网交错密布，在隧道施工 过程中下穿建筑物、桥梁时如何实现安全、稳定控制成为城 市轨道交通建设发展亟待解决的重要难题。而盾构法可以较 好地解决地面建筑物与地下空间利用的矛盾，其关键在干控 制盾构机整体对土层的扰动及穿越各类建筑物时对其产生的 沉降影响，从而安全穿越建筑完成隧道施
工。
本文结合北京市轨道交通17号线15标十里河站区间一朝 阳港站盾构穿越某构件厂区建筑及北京四环桥的实例，通 过控制掘进参数并辅以测量监控等分析探讨土压平衡盾构机 穿越建筑时相关扰动的施工技术。 1工程概况
1.1区间概况及施工难点
北京地铁17号线15标十里河站区间-朝阳港站区间盾构 依次下穿蔬菜大棚及平房、下穿四环路十八里店北高架桥，到达十里河站，大羊坊路道路红线宽50m，现况道路宽16m，道路两侧为平房、1〜4层商业楼房等，高层建筑距离线路较远。十八里店构件厂主要建（构）筑物为单层厂房、仓库及平瓦房。其下的盾构区间左线长度为231.84m，右线长度为239.84m。盾构区间下穿十八里店构件厂，区间线间距为22〜30m，在本 区段下覆土埋深约为9.4~13m。本工程十八里店构件厂建筑 为一个一级风险源，主要建（构）筑物为单层厂房、仓库及 平瓦房。盾构区间下穿十八里店构件厂，穿越十八里店构件 厂段隧道区间顶部分布厚层的杂填土①2层，最大揭露厚度约 10.8m，根据现场调查成因是烧砖取土形成大坑后填埋导致，长度范围21m，该层土结构松散，自稳性较差，且易赋存上 层滞水，施工安全风险较大，需对该段洞顶采取预加固措施，并做好上层滞水控制措施。
1.2盾构机概况
北京地铁17号线15标朝十区间采用土压平衡盾构机掘进，其刀盘开挖直径6640_，管片外径6400mm，拼装管片1.2m/环。根据施工所处地质情况（砂层和粘土复合地层为主），刀盘钢结构材料采用Q345C高强度钢板：采用六辐条式设计，
收稿日期：2020-9-15
作者简介：张帅（1992—)，男，山西太原人，主要研宄方向为项目设备、盾构施工。支撑方式为中间支撑。刀盘上安装有鱼尾中心刀（1把）、贝壳刀（64把）、切刀（102把）、仿形刀（2把）对隧道进行全 断面开挖，并可实现正反双向旋转出渣。
1.3穿越控制指标
盾构机施工下穿房屋如若导致较大的破坏，将会在社会 上产生极大的影响，因此需控制相关穿越指标，作为施工警 戒值，从而避免盾构机下穿建筑时出现相关建筑物结构开裂、破坏等现象；同时，依据区间风险专项设计及相关资料114]，本次监测安全风险控制指标要求如下：（1)地面沉降量不大 于10mm ; (2)地面隆起量不大于5mm ; (3)最大变形速率 不大于1.5mm/d»
2主要技术措施
2.1监测布点与监测频率
首先，盾构机施工参数需要建立一整套监控量测体系，这 样可保证既有道路的行车安全和众生命财产安全，且由于 十八里店构件厂是条形基础，其下产生的不均匀沉降多会引 起建筑物开裂、倾斜等现象。在盾构下穿十八里店构件厂期间，对线路实施全天24h的监控，对主要监控项目中有代表性测 点采用远距离自动化监测系统，监测点布置如图1所示，其 中圆形点表示房屋沉降监测点，三角形点为隧道沉降监测点，并配备计算机及相关数据处理系统并采用设置警戒值自动报 瞥，以保证对线路安全进行全程监控。及时掌握盾构机下穿 时周边地表、建筑物沉降变化，通过实时的监测数据对比分析，进而反馈到盾构机，通过调整掘进参数措施等，减少对土层 扰动，进而控制产生的沉降|51。
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第48卷第4期
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2.2掘进速度的控制
以盾构机进洞后的前80m作为试掘进段，正式掘进阶段 采用80m试掘进阶段积累的经验。通过加强施工监测，不断 地完善施工工艺，严格控制地面沉降。推进过程中，严格控 制好推进里程，将施工测量结果不断地与计算的三维坐标相 校核，及时调整。根据试掘进效果及相关资料1w查询，正常 掘进阶段掘进参数见表1。
表1正常掘进阶段掘进参数
参数推力/t
扭矩/
(k N m)
速度/
(mm/m in)
贯入度/
(mm/r)
m3
注浆压
力/bar
出渣
量/m3
数值1500-1 8001000-3 90040-6035 〜50 4.5 〜5.32〜34546
盾构掘进速度设定时的注意事项如下。
(1)盾构启动时，盾构司机需检查千斤顶是否顶实，开 始推进和结束推进之前速度不宜过快，每环掘进开始时，应
逐步提高掘进速度，防止启动速度过快冲击扰动地层。
(2)每环正常掘进过程中，掘进速度值应尽量保持恒定，减少波动，以保证掌子面稳定和出土畅通。在调整掘进速度时，
应逐步调整，避免速度突变对地层造成冲击扰动和造成土仓
压力变化过大。
(3)推进速度的快慢须满足每环掘进注浆量的要求，保 证同步注浆系统始终处于良好工作状态。
(4)掘进速度选取时，须注意与地质条件和地表建筑物 条件匹配，避免速度选择不合适对盾构机刀盘、刀具造成非
T E常损坏和隧道周边土体扰动过大。
2.3同步注浆控制
盾构施工时，需及时填充空隙，防止周围的土体产生应
变而致使上部土体下沉。盾构开挖直径为6640mm，隧道衬砲
管片外径为6400mm，环形衬砌管片与土体之间环形建筑间隙
为240mm，每环理论注浆量为：
Q=V=n(D^d)Leps30r
式中：F为填充体积；D为开挖直径；rf为管片外径；i
为管片环宽。因此注浆量 6=3.14 (3.322-3.22) x i.2=2.95m3。
同步注浆材料选用预拌式水泥砂浆，根据不同地层下的
施工经验，结合盾构施工手册，实际同步注浆量为理论注浆
量的1.5〜1.8倍，所以每环的实际注浆量为4.5~5.3m3。
纤维蛋白酶为保证施工空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不
因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验，注浆压力取值为：
2~3bar。同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环
1.2m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。
根据运输和推进时间要求，确定同步注浆初凝时间，从而根
据初凝时间确定同步注浆配合比参数171 (表2)。中牟黑大蒜
表2同步注浆浆液配合比与浆液指标
名称
水泥/
(k g/m3)
粉煤灰/
(k g/m J)
膨润土 /
(k g/ m3)
砂/
(k g/m3)
外加剂/
(k g/m3)
规格等级P.0.42.5F类丨I级—中砂-
合计/
(1000k g)
2203501802500.22
凝结时间不大于6h ；水灰比为0.6 : 1
2.4二次注浆观澜湖世界明星赛
盾构下穿后，若地表或建筑物依然存在沉降趋势，则应 通过管片预留的注浆孔进行二次注浆，以遏制沉降趋势。二次注浆应采取多点、少量、均匀、多次的方式进行，注浆压 力略大于注浆口水土压力，保证浆液能够注出即可。本案例 利用管片预留注浆孔进行管片外径向注浆，先在注浆预留口 安装球阀，再用电动冲击钻进行开孔，进行二次注浆加固，注浆加固完成后。用快速水泥进行封堵，填实注浆孔。注浆 压力设为0.2~0.4MPa，注浆扩散半径大于200_，结实强度
不小于2.5MPa。在施工中，根据注浆施工现场情况和地表沉 降监测值及时调整，对注浆压力和注浆量双重控制，以达到 最优效果。
二次注浆浆液配合比[81，本次掘进采用双液浆形式进行 二次注浆，A液：B液=(8~11) : 1。其中A液采用水加水 泥的形式，水泥选用P042.5硅酸盐水泥；B液采用水加水玻 璃的形式，水玻璃选用波美度38°B6以上；根据相关施工标 准及施工经验，其中A水泥浆水灰比1: (0.8〜1);B浆液水 玻璃稀释后浓
度为30~35°B6 ；双液浆混合后的胶凝时间控制 在20~30s。二次注浆期间，安排专业实验员和机械工程师值 班，严格按照试验结果进行注浆，并严密观察深孔注浆引起 的管片变化、地表变化等。二次注浆仅作为一种沉降补救措施，应尽量减少使用，沉降控制的施工重点应是把控土压力与同 步注浆。
2.5穿越后效果
盾构穿越过程中控制地表及建筑物微隆起，盾构穿越后 土层受扰动而沉降，但沉降量较小，随时间变化趋于稳定。截至区间隧道穿越十八里店构件厂建筑之后，建筑物的最 大累计沉降为-n.3rmn，平均沉降量为建筑物最
大隆起为6.98mm，平均隆起为5.37mm。
盾构穿越完成十八里店构件厂建筑后，均未发现结构 开裂、破损情况，施工前后未对居民生活造成影响；除个别 点位以外，地表、建筑物累计沉降均在设计要求内；地层损 失率均值在0.3%以内，符合北京市轨道交通的控制要求。
3结语
受地质条件、施工工艺等因素影响，盾构在所有的施工中，造成的各类沉降、变形等影响是无可避免的。北京地铁17号 线15标从研宄在多种盾构掘进、同步注浆及二次注浆等角度 出发，首先建立起整
套的监控、监测系统，对盾构掘进速度、同步注浆参数及二次注浆等进行综合管控。最终，根据地表 沉降等相关参数统计及对比分析，发现在土压平衡盾构机穿 越建筑施工中，当前的盾构机相关掘进、注浆参数的控制 方式取得了良好的稳定沉降效果，为类似课题的深入研宄提 供了新的案例w。
参考文献
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北京全路通信信号研究设计院
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