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    • 天津地鐵1號線穿越百年故居施工技術

         2006-04-29 中國路橋網 佚名 7590

      天津地鐵1號線盾構穿越百年故居施工技術

        摘 要 天津地鐵1號線(新建段)首次采用盾構法進行施工,在下瓦房~小白樓區間隧道(左、右線)施工中,盾構機要穿越具有百年歷史的王仲山故居建筑物,施工難度高。文章就盾構穿越建筑物時采取的技術措施加以敘述,通過對監測數據的分析,證明所采用的技術措施是切實有效的,可供同類工程借鑒。
        關鍵詞 天津地鐵 盾構隧道 王仲山故居 施工技術 監測

        1 概述
        天津地鐵1號線工程小白樓~下瓦房區間隧道,地處天津市中心區域,沿線經過小白樓商業區、河西區的商業中心以及天津市主要的辦公區,其中重要的建筑物有王仲山故居。
        王仲山故居位于南京路與浦口道交界處(河西區重要的商業中心南京路21號),已有百余年歷史,是天津市政府頒布的重點建筑物保護單位。該建筑物為磚木結構的3層樓房(帶地下室和頂子間),一層為半地下,具有德國傳統風格。區間隧道的左、右線從王仲山故居及其周邊建筑物下部穿過(見圖1)。盾構軸線在此處由R350 m的曲線段變為直線段。

        區間隧道采用盾構法施工,雙線隧道全長2087.699 m;隧道外徑為6.2 m,內徑為5.5 m;隧道管片設計強度為C50,寬1 m,整環管片分為1塊F封頂塊、2塊L鄰接塊、3塊標準塊,采取通縫拼裝形式,縱、環向均采用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 地質概貌
        該區間隧道區域的土層主要為第四系全系統人工填土層(人工堆積Qml)、第Ⅰ陸相層(河床~河漫灘相沉積層Q43al)、第Ⅰ海相層(淺海相沉積層Q42m)、第Ⅱ陸相層(河床~河漫灘相沉積層Q41al)、第四系上更新統第Ⅲ陸相層(河床~河漫灘相沉積層Q3cal)、第Ⅱ海相層(濱海~潮汐帶相沉積層Q3dmc)及第Ⅳ陸相層(河床~河漫灘相沉積層Q3cal)。盾構主要穿越④、④3、⑤、⑥和⑥4等土層,土層的性能指標見表1。


        3 盾構機穿越王仲山故居技術措施
        3.1 理論地表變形計算
        盾構穿越王仲山故居前,根據派克(Peck)的地層損失概念進行理論計算。假定施工引起的地面沉降是在不排水情況下產生的,那么,所有的沉降槽的體積應等于地層損失的體積;假定地層損失在隧道長度上是均勻分布的,那么,地面沉降的橫向分布呈正態分布曲線。采用地面沉降量的橫向分布公式估算,王仲山舊居的最大沉降量為-2.2 cm,2個角部沉降分別為-2.1 cm和-0.3 cm。
        3.2 利用《專家系統》進行預測
        《專家系統》即《盾構法隧道施工智能化輔助決策系統》軟件。
        將土層的性能指標 、盾構施工掘進參數等輸入系統,運用靜態預測,對其沉降量和土體擾動等情況進行分析,并顯示數值,指導施工。預測盾構在穿越過程中,正常施工情況下,盾構切口土壓應控制在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 右線隧道施工技術措施
        ⑴ 在盾構穿越王仲山故居過程中,應嚴格控制切口平衡壓力,減少波動;推進速度為1~2 m/min,均衡、勻速施工,以減少盾構推進變化對土體的擾動;出土量為31 m3/環。
        ⑵ 此段隧道軸線恰好由R350 m的曲線段變為直線段,所以事先應調整好盾構的姿態,嚴格控制盾構糾偏量,控制和掌握盾構單次糾偏的幅度,以減少糾偏對周圍土體擾動造成的影響。
        ⑶ 嚴格控制同步注漿量(取建筑空隙的180%~250%,即3.4~4.7 m3)和漿液質量,減少施工過程中的土體變形。同步注漿漿液的配比,在原有漿液中加入適量的水泥,以提高漿液的后期強度,稠度控制在9~11,且保證不會堵塞注漿管。具體配比見表2。


        ⑷ 壁后補壓漿
        在盾構推進同步注漿后,為進一步加強土體后期強度和空隙填充密實度,根據地面監測變形情況,進行壁后補壓漿,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 左線隧道施工技術措施
        在總結右線隧道的施工經驗后,對補壓漿作了一些改進。
        ⑴ 調整同步注漿漿液的配比,見表5。
        ⑵ 把壁后補壓漿改為盾構推進同步二次補充注漿。


        4 施工監測
        4.1 監測方法
         ⑴ 連通管自動監測
      連通管監測是一種高科技的儀器,具有連續性和時效性,監測精度較高。
        ⑵ 普通水準監測
        4.2 測點布置
        普通水準測量,是在建筑物外部布設監測點,共布置16個;王仲山故居內的地下室選用連通管監測設備,在左、右線隧道盾構穿越時,分別按不同位置布設6個監測探頭及水準點(以便進行水準的聯測與校核),每15 min采集1次監測數據,精度為0.1 mm。左、右線隧道盾構穿越王仲山故居時的測點布置見圖1、圖2。

        4.3 監測結果
        用連通管監測左、右線隧道盾構穿越王仲山故居時的沉降曲線見圖3、圖4。

         圖5、圖6是左、右線隧道盾構穿越后建筑物累積沉降曲線圖;圖7、圖8為左、右線隧道盾構穿越后地面縱向累積沉降曲線圖。

        4.4 結果分析
        沉降的理論計算值與實際測量值見表6。


        ⑴ 從表5數據可以看出:實際測量值比理論值小,證明施工中所采取的措施是有效果的,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、推進速度和減小糾偏量,可以減小施工對土體的擾動,從而減小后期沉降。
        ⑵ 專家系統預測值比Peck理論計算值更接近實際測量值,說明專家系統是在總結長期實踐經驗的基礎上,結合本工程的特殊情況,給予的提示和理論指導是比較切合實際的。
        ⑶ 左線沉降情況比右線好(沉降總體較小,不均勻沉降程度較好),證明在左線施工時的改進措施是合適、可取的,即在左線施工過程中,將原用惰性漿液調整為緩凝漿液,漿液的初凝時間縮短,減小了施工時的初期沉降;漿液的強度也有一定的提高,使得房屋后期沉降和不均勻沉降大大減小;在左線施工時,根據監測報表,把二次補壓漿改為預先二次注漿,這樣避免了等地表發生變化后再補壓漿,從而減小了地表起伏擾動。

        5.結論
        王仲山故居為老式磚木結構,基礎薄弱,為保護這百年故居,在左、右線隧道盾構施工前,采納了專家系統的指導意見,對施工參數進行預定;在施工過程中,嚴格控制平衡壓力、推進速度及盾構糾偏量,減小盾構施工對土體的擾動,從而減小后期沉降;在同步注漿時,采用緩凝漿液,采用與盾構推進同步二次補充注漿的方式。
        右線隧道施工后,測得房屋最大沉降量為-9.2 mm,不均勻沉降僅為0.54‰,連通管測量房屋變化為-1.8~-7.1 mm;左線隧道施工進行一定調整后,測得房屋最大沉降量為-8.4 mm,不均勻沉降為0.32‰,連通管測量房屋變化為+1.2~-3 mm。
        盾構2次穿越王仲山故居,建筑物的沉降仍能得到很好的控制,由此足以說明,施工過程中采取的措施是行之有效的,可供同類工程施工借鑒。

      轉載自:隧道網


       
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