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盾构穿越建筑物保护方案

盾构穿越建（构）筑物保护方案

一、工程概况

1.1、盾构区间工程概况

三医院站～火车站站盾构区间从三医院站出发，沿广济路向西延伸右转穿越苏州火车站站场后，到达苏州火车站站，工程设计范围为右DK13+805.000～右DK15+168.411，右线总长1360.436m；左DK13+804.283～左DK15+168.411，左线总长1344.446m。

本区间设两处联络通道，在右DK14+297.057和左DK14+276.513处设一处联络通道兼作区间泵房与集水池，在右DK14+700.00和左DK14+704.126处设一处联络通道，隧道埋置于中密状④3粉土或粉砂层，软～流塑状④5粉质粘土层中。

表1.1.2-1土建工程区间情况表

项目

三医院站～火车站站盾构区间

线路走向

线路整体呈南北走向。

区间

起止位置

区间从三医院站出发，沿广济路向北延伸穿越三医院急诊楼，由惠济桥下桩基之间穿过，穿越南一村大量一层至三层民房、外城河、北环快速路下穿隧道、创新路下穿隧道、既有沪宁铁路道岔区、沪宁城际铁路后，到达火车站站。

线路里程

（m）

右DK13+805.000～右DK15+168.411，右线总长1360.436m。

左DK13+804.283～左DK15+168.411，左线总长1344.446m。

曲线

最小曲线半径：

区间正线为350m

线间距

13.0m～19.3m

坡度

“V”型坡，最大坡度15.309‰，最小坡度4.0‰。

埋深

最大覆土埋深约22m。

联络通道及泵房

本区间设两处联络通道，在右DK14+297.057和左DK14+276.513处设一处联络通道兼作区间泵房与集水池，在右DK14+700.00和左DK14+704.126处设一处联络通道。

管片

6块厚度350mm、环宽1.2m的环形预制钢筋混凝土管片，错缝拼装，组成外径6.2m，内径5.5m的圆形单洞隧道。

1.2、隧道区间下穿土层

区间隧道路线地面以下为人工填土，其下为晚更新世冲湖积相沉积层，区间钻研未见基岩，区间洞身通过的主要地层为④3粉土夹粉质粘土、④5粉质粘土层，软塑为主，局部呈流塑。

局部为④2，③2粉质粘土，为I类围岩。

地下水对钢筋混凝土无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

隧道所穿越的主要土层的地基土的物理力学性质见表1-1。

地层物理力学指标表

表1-1

土层代号及名称

含水量

重度

空隙比

基床系数

静止侧压力系数

直剪（快剪）

直剪（固快）

三轴（UU）

渗透系数

承载力特征值

K（MPa/m）

垂直

水平

垂直

水平

（KPa）

（度）

（KPa）

（度）

（KPa）

（度）

KV（CM/S）

③2粉质粘土

28.7

19.3

0.811

0.52

26.1

12.5

26.6

14.1

40.8

0.2

3.0E-5

1.1E-5

150

④2粉质粘土

31.6

19.2

0.859

0.60

17.0

10.0

21.7

12.2

2.1E-4

3.5E-4

100

④3粉土夹粉质粘土

30.2

19.0

0.851

0.42

7.1

27.9

6.1

30.7

1.75E-3

150

④5粉质粘土层

30.8

19.1

0.859

0.58

17.5

9.8

21.1

12.4

25.9

0.3

8.4E-6

2.5E-5

100

二、盾构推进区间建（构）筑物调查情况

为了保证本标段盾构施工过程中对沿线所有地面建（构）筑物的影响降到最低，我部对沿线20米范围内所有的建（构）筑物进行了细致的实地调查和研究，经统计建（构）筑物共15处，对其使用现状重点进行了现场调查，并对破损、开裂情况进行了拍照保留，以便指导施工和监测。

隧道沿线的重要建筑物及距隧道比较近的建筑物有：

苏州第三人民医院急诊部、社区卫生服务楼、市立医院体检中心、苏州第三人民医院住院部、惠济桥、广济路高架桥、南一村大量民房、外城河、钱万里桥、北环快速下穿通道，创新路下穿通道、普通列车车道、城际列车车道、站前高架。

其中较为重要的建筑物为苏州第三人民医院急诊部、社区卫生服务楼、南一村大量民房、列车车道。

详见：

火车站站～三医院站区间建筑物调查档案表

编号

建筑物名称

位置

业主

使用情况

结构类型

基础类型

描述

备注

J01

苏州第三人民医院急诊部

DK15+136.841

市立医院

正常使用

钢筋混凝土

条形基础

完好

J02

社区卫生服务楼

DK15+065.95

市立医院

闲置

砌筑结构

条形基础

较好

J03

市立医院发热门诊

DK15+050.60～DK15+038.67

市立医院

正常使用

砌体结构

箱型基础

完好

J04

苏州第三人民医院住院部

DK14+902.25～DK14+858.91

市立医院

正常使用

框架剪力墙

条形基础

完好

J05

惠济桥

DK14+760.75～DK14+766.958

苏州公用局

正常使用

简支梁桥

独立桩基础

完好

J06

广济路高架桥

右DK14+615.25DK14+567.48

左DK14+614.13DK14+610.53

苏州公用局

正常使用

简支梁桥

独立桩基础

完好

J07

南一村大量民宅

DK14+576.7～DK14+419.8

南一村村委

居住

砖砌结构

无

危房

J08

公厕

DK14+349.35～DK14+360.17

苏州公用局

正常使用

砌体结构

无

完好

J09

外城河

DK14+357.953～DK14+291.76

苏州公用局

河流

无

完好

J10

钱万里桥

DK14+316.70～DK14+382.31

苏州公用局

正常使用

简支梁桥

独立桩基础

完好

编号

建筑物名称

位置

业主

使用情况

结构类型

基础类型

描述

备注

J11

北环快速路下穿隧道

DK14+231.45～DK14+284.00

苏州公用局

正常使用

二跨箱型结构

独立桩基础

完好

J12

创新路下穿通道

DK14+159.98～DK14+146.70

苏州公用局

正常使用

箱型结构

条形整板砼

完好

J13

京沪既有线

DK14+198.04～DK14+128.82

上海铁路局

正常通行

无

水泥搅拌桩基础

完好

J14

城际铁路车道

DK14+198.04～DK14+128.82

上海铁路局

正常通行

无

水泥搅拌桩基础

完好

J15

站前高架

DK13+910.25～DK13+805.00

苏州公用局

正常通行

无

独立桩基础

完好

三、建（构）筑物保护措施

3.1、施工技术及保证措施

3.1.1、在盾构穿越过程中严格控制切口土压力。

严格控制与切口压力有关的施工参数：

推进速度、总推力、出土量等，减少对土体的扰动，避免土体隆起过大而引起建筑物破坏；

3.1.2、因盾构穿越后会带来一定的后期沉降，因此在进行平衡压力设定时，根据地面监测报表调整平衡压力，同时切口土压力较进入房屋前提高0.03～0.05Mpa，防止因拼装时盾构机后退，切口土压力降低而引起的切口前地面沉降。

以切口前方的建筑物变形量控制在+3～+5mm之间为宜；

3.1.3、在盾构正面沉降控制良好的情况下，避免盾构施工推进速度变化过大，应使盾构均衡匀速施工，速度控制在2～3cm/min。

3.1.4、盾构穿越地面建筑物时，隧道处于曲线段，根据隧道平、纵线型对盾构纠偏量进行超前的控制，防止由于一次纠偏量过大扰动土体；

3.1.5、在盾构施工中严格控制同步注浆量和浆液质量，及时、足量充填建筑空隙，减少盾构机通过后的地面沉降；

3.1.6、盾构施工中，进行二次补压浆，使土体尽快稳定；

3.1.7、加强施工监测，根据沉降监测成果，分析数据，调整土压力值，推进速度及注浆量等参数，减少对土体的扰动和地层损失。

同时，对于超标的沉降监测点加强后期跟踪监测至稳定为止。

3.2、盾构机推进控制

3.2.1、盾构机掘进的控制技术标准

为达到2号线盾构穿越房屋段地表及建筑物变形控制的要求，盾构掘进施工过程控制是重要环节之一。

土压平衡盾构施工的主要影响因素包括正面土体压力、刀盘和土仓压力、排土量和掘进速度、螺旋输送机转速、千斤顶总推力、盾构姿态等。

我单位严格按照苏州轨道交通2号线盾构机掘进的控制标准执行。

详见表4.1掘进控制技术标准及管理措施：

3.2.2、同步注浆及二次补浆的控制技术标准

盾构施工过程中实施同步注浆及二次补浆是控制地表沉降和建筑物变形的重要手段。

为防止因注浆不及时、注浆量、浆液质量等因素才生地面沉降现象，结合苏州市轨道公司同步注浆标准，特制定次措施。

详见表：

4.2

表4.1掘进控制技术标准及管理措施

技术标准

管理措施

备注

1盾构机状态

盾构机检修

盾构机在进入穿越房屋段控制区域前需对盾构机进行检修

不满足要求不能掘进

盾尾刷配置

盾构机始发前必须更换3道新的进口知名品牌盾尾刷

不满足要求不能进行始发作业

2盾构掘进参数

掘进速度

匀速：

2cm/min≤掘进速度≤3cm/min

如需超过该掘进速度，应事先书面申请监理工程师和业主工程师批准

土仓压力

PO=KO（r’H+q）+rwH，适用砂土等高渗透性土体

PO=KO（rH+q），适用黏土等低渗透性土体

根据实时地层情况调整土仓压力不能超过设定土仓力的10%，如需要超过需书面申请监理工程师和业主工程师批准

参考公式

3盾构姿态控制

盾首或盾尾垂直偏差的绝对值

盾构掘进曲线段

报警值

26mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

30mm

超出控制值减少计量

盾构掘进直线段

报警值

16mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

20mm

超出控制值减少计量

盾首或盾尾水平偏差的绝对值

盾构掘进曲线段

报警值

24mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

28mm

超出控制值减少计量

盾构掘进直线段

报警值

14mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

18mm

超出控制值减少计量

盾首和盾尾偏差的绝对值之和

盾构掘进曲线段（水平或垂直偏差）

报警值

35mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

40mm

超出控制值减少计量

盾构掘进直线段（水平或垂直偏差）

报警值

25mm

实施纠偏措施，并报告业主项目工程师

控制值

30mm

超出控制值减少计量

4油脂

盾尾油脂注入

进口或国产知名品牌；用量≥35kg/环

专项记录，若不足减少计量

5渣土改良

注入量

粉细砂断面≥1/2

进口或国外知名品牌土压平衡盾构机专用泡沫剂，添加量≥20kg/环

不足控制值减少计量

表4.2同步注浆及二次补浆技术标准及管理措施

技术标准

管理措施

1．同步注浆（可硬性浆液）

水泥

≥42.5普通硅酸盐水泥

细砂

通过5mm筛孔

现场施工5mm筛

1.2拌浆设备

数量

≥2台

容积

≥4m3

清洁

无硬块

1.3浆液性能

稠度

10cm~13cm

1检/5环（1检/20m3）

不合格减少计量

凝结时间

7~8小时

1检/5环（1检/20m3）

不合格减少计量

强度

7天强度≥0.4MPa；14天强度≥1.0MPa

1检/5环（1检/20m3）

不合格减少计量

1.4注浆

浆液细度

浆液放入轨道车前经过5mm筛孔

监理旁站拌浆，安全管理中心抽查，盾构机有同步注浆计量仪器并工作正常，不足减少计量

注浆量

≥4.0m3

2．二次注浆

二次注浆配比

水玻璃用水稀释1:

3，水泥浆水灰比为1:

1，水泥浆与水玻璃体积比=1:

监理旁站二次压浆，二次压浆计量仪器工作正常

注浆量

≥1.2m3/环

不足控制值减少计量

注浆开始时间

管片脱出盾尾5环

若延后，减少计量

3.3、地面建筑物的沉降监测

盾构施工时，对盾构隧道中心轴线两侧20m范围之内以及盾构推进施工段前20m、后30m范围内的地表沉降进行监测，监测与施工同步进行。

监测次数由每日2次改为每日3次。

盾构穿越地面建筑物前，根据房屋平面和结构，在受影响的房屋周边布置监测点，监测点布设要求如下：

3.3.1、每座房屋根据需要布设不少于6个的监测点，点位布设在房屋四角，房屋承重结构上；

3.3.2、较长的建筑物每隔10～20m设置一个观测点，观测点布设在房屋承重结构附近；

3.3.3、对于宽度大于15米的建筑，在其宽度方向布设不少于3个的监测点；

3.3.4、当房屋有伸缩缝或沉降缝时在其两侧布设观测点；

3.3.5、利用房屋原有的沉降观测点，以直观反映房屋沉降。

详见图（房屋监测布置点）：

3.4、地下管线监测

沿两个盾构隧道轴线按1.5～2m间距布设地表沉降测点。

同时，按30m间距（盾构始发段20m）布设地表横向沉陷槽测点，每个断面约10～14个测点。

每个联络通道在中间各布置一个断面，每个断面约9个测点，横向间距1～7m。

在隧道开挖影响范围内（2倍洞径）的主要地下管线上方地表沿管线轴线按5～10m间距布设地下管线沉降测点。

地表及地下管线沉降监测布点应使测点桩顶部突出地面5mm以内。

采用NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺等高精度仪器进行地表和地下管线沉降监测。

测试频率：

一般情况下掘进面前后<20米时1～2次/天；掘进面前后<50米时1次/2天；掘进面前后>50米时1次/1周；

当盾构穿越重要建筑物、地段需要加强的地方可以适当加强测试次数及频率，并根据实际变形情况进行适当的调整。

可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将地表观测通息报告给施工人员。

图6管线测点布设示意图

3.5、地面保护

3.5.1、注浆加固措施。

a、工法特点

（1）双液注浆工法可以广泛应用于软土地基加固过程中，尤其对各种不同原因造成的构筑物发生不均匀沉降时通过双液注浆能控制沉降和抬升建筑物。

对于防水堵漏也有显著特殊效果。

（2）研制的浆液具有良好的流动性、触变性和扩散性，浆液初凝快而且具有可调性能，能适时提高强度，可以缩短土体沉降稳定时间。

能克服注浆中引起的土体扰动和软化效应。

（3）该工法对地下工程施工控制地面不均匀沉降具有简易灵活、经济实效的明显效果。

（4）在地面超荷载情况下，地下施工一般难易在短时间内控制建筑物下沉趋势，而双液注浆具有速凝性能，可以调节时间，缩短沉降周期，在几分钟时间内能起到强化和加固作用，比单液注浆更能控制地面建筑下沉。

（5）施工安全简便、快速、工期短、质量好、效果快。

（6）该工法具有施工设备仪器体积小、调动灵活、适用市区狭窄的施工场区和不同深度层次要求的加固，对周围环境影响小等优点。

b、适用范围

该工法适用于软土地基加固，尤其对控制构筑物沉降和防水堵漏更为有效，而且对市政重大建筑项目在市区建筑群地下施工时，保护重要建筑管线或地下基坑开挖区域附近的重要管线（如煤气、电缆和大口径水管等）以及控制不均匀沉降，防止管线破裂，效果尤为明显。

c、原理

双液注浆主要具有克服注浆加固中引起的扰动和软化作用以及缩短固结沉降，控制沉降的特点，因此当双液浆及时充填到土体中的空隙，尤其是施工机械所造成的建筑空隙中后，由于浆液具有速凝并可在几分钟内初凝的特点，因此能起到强化和加固作用，同时注浆过程中浆液流失少而有效充填量提高，及时补充了有诸多原因造成的土体损失。

限制产生地基活动发源处附近的位移，达到未影响建筑结构物之前，减少地面沉降。

同时当双液浆在充填土体中的0空隙达到一定饱和后，会在压力作用下逐渐扩散不断充填空隙，能对周围土体产生挤压并劈入土体的薄弱部位，形成交叉网状凝固体起到了骨架作用，增强了土的密实度和压缩模量，形成复合地基。

扩大应力场和摩擦系数，提高了承载能力，约1—2倍，从而大大减少了最终沉降量。

d、施工顺序和工艺流程

1.施工顺序（见图2）

按工程实际需要对被加固土体进行设计布孔，一般呈梅花形布孔并按技术要求照图施工。

（1）按设计要求钻孔至设计深度。

（2）孔径一般为φ91mm左右或垂直孔或倾斜孔。

（3）灌入封闭泥浆，从钻杆内灌入，封闭浆液粘度80″左右，并在注浆孔上部先灌入封顶浆和封堵地面裂缝，防止冒浆串浆。

（4）在双液注浆时应先凿除封头，接通管路，启动注浆泵注入孔内。

2.工艺流程（见图3）

（1）按设计配合比用SM200—1外循环或高速拌浆机拌和浆液。

（2）配制化学浆液。

（3）将配制拌和好的化学浆和水泥浆各送入SS—400搅拌式贮浆桶内备用。

（4）当需要注浆时，启动注浆泵，通过二台注浆泵二条管路同时接上Y型接头，从孔口混合注入孔底充填扩散到空隙空洞或被加固的土体部位。

（5）开启或关闭注浆泵时必须先开启或关闭化学注浆泵，以免堵塞管路。

（6）双液注浆一般应与施工开挖掘进同步进行，及时补充充填建筑和其他原因造成的空隙。

（7）注浆过程中应尽可能控制流量和压力防止浆液流失。

图2注浆施工顺序

e、材料要求

1.A液要求

（1）注浆用水应是可饮用的河水、井水及其他清洁水，含有油脂、糖类、酸性大的水、海水和工业生活废水不宜采用。

图3注浆工艺流程

1—拌浆机；2—贮浆桶；3—注浆泵；4—油泵车；5—流量压力仪；6—压浆管

（2）注浆用的水泥应采用普通硅酸盐水泥，水泥标号宜为425号，水泥应保持新鲜，一般不超过出厂日期三个月，受潮结块的不得使用。

水泥的各项指标应符合国家标准，并附有出厂质保单，对矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜用于注浆。

（3）在满足强度要求的前提下，可用粉煤灰替代一定量的水泥，掺入量应通过试验确定，一般可掺入15%—25%。

（4）为改善浆液性能应在浆液拌制好时加入适量外加剂。

如KA—1掺入水泥量的0.3%—0.5%可提高浆液扩散性和可泵性能。

加入约5%的膨润土可提高浆液的均匀性和稳定性，防止固体颗粒分离和沉淀。

2.B液要求

（1）选购市场上销售的符合国家质量要求的波美度为35°—40°的水玻璃。

（2）对选购的水玻璃进行稀释直至符合要求的浓度备用。

（3）对上述二种A、B液进行合理配制，双液浆的粘度要求＞35″。

相对密度1.3—1.5；

一般初凝时间2—3min或按需调节到3—10min；

凝固强度3—4MPa/2h。

（4）注浆钢管Φ63.5mm或注浆塑料单向阀管和Y型接头。

f、机具配备

（1）钻机普通小型地质钻探机均可适用，如无锡30型、杭州SG2—150等，，钻杆一般选用Φ42—50mm。

（2）SM—200搅拌式或高速拌浆机，具有自输送能力，制备浆液及时迅速，搅拌浆液均匀，维修方便，耐腐蚀。

（3）SS—400搅拌式贮浆桶，具有过滤杂质和大颗粒作用，能保持浆液均匀，和易不离析，结构简捷，维修方法，且贮浆量较大。

（4）SYB50/50液压注浆泵具有无线调速，注浆流量0—50L/min，注浆压力可以设定最高值，不会发生压力无限上升现象，压力最高为5MPa。

并可压注粒径＜5mm的砂浆。

运转时间长不渗漏，密封性好，安全可靠，适用露天作业。

（5）SPQ—850流量压力自动记录仪，具有电脑功能，

既可显示流量压力和总注浆量，又能直接打印出注浆数据曲线、孔号、日期等。

（6）水泥和污泥泵均为常用规格产品。

g、施工要点

（1）注浆钻机应采用钻机成孔并标明浆孔的设计角度，用倾斜尺、水准尺等工具进行调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥，固定。

（2）各类设备应就近安装固定管线，一般为30—50m，不宜搞得过长，以防压力和流量损耗。

（3）钻机成孔插入注浆管后，应进行封顶和封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆。

（4）对控制建筑物沉降和抬升房基的加固应采用垂直孔和倾斜孔相结合的方法。

（5）对不均匀沉降的加固注浆孔应布置在沉降量大的一侧。

（6）对机械推进施工如盾构掘进或顶管顶进应把注浆孔布置在轴线上，以充填建筑留下的空隙。

（7）对控制管线沉降地段应在管线两侧按不同注浆深度进行注浆加固。

（8）注浆孔的孔距布置一般取1—2m，成梅花形布置。

（9）选定浆液及其配合比，初凝时间长短及浆液强度要求应视加固目的而定。

并应考虑地质、地基、土体空隙大小及地下水等情况，在满足所需目的范围内选定最佳配合比要求。

（10）对配制的浆液一般应具备在适宜的时间内凝固成具有一定强度的固体，并按工程需要，浆液应具有可调性，浆液其本身的防渗性和耐久性应满足技术设计要求。

（11）注浆过程中应注意

控制压力和流量，根据土层特性和加固目的的选用不同注浆参数，确定流量压力和注浆量，一般流量为8—12L/min，压力0.1—0.5MPa，注浆量为被加固体体积的10%—20%左右。

h、质量标准

（1）检查注浆孔偏差一般应≯0.5cm，孔深误差＜20cm，倾斜度＜1%。

（2）抽查浆液粘度一般＞35″，相对密度为1.3—1.5。

（3）控制注浆流量一般为8—12L/min，压力0.1—0.5MPa。

（4）抽查浆液配合比。

（5）核实注浆钻孔数量。

（6）掌握浆材的实耗和浆液的注入量。

（7）检查封闭泥浆，封顶浆是否按施工组织设计执行，了解注浆孔冒串浆情况和相应采取的措施。

（8）收集孔隙水压力，地面沉降和水平位移等数据。

（9）通过检测手段，如静力触探，对比加固前后土体强度指标的变化，抽水试验测定加固体的渗透系数。

现场十字板试验测定加固体的不排水坑剪强度。

标准贯入度（一般为载测试）测定加固体的力学性能，钻孔取样测定土样的各项性能指标等。

3.5.2、房屋顶撑加固

对变形超过警戒值的建筑物加密监测频率，根据监测结果和建筑物变形情况决定是否进行顶撑加固。

如果变形过大首先疏散楼房内的住户，确保人身安全。

1）顶撑加固根据现场条件和建筑物变形的情况，在一楼地面上铺设钢板，选择用门型支架或钢（木）支撑在选定的柱子周边对梁进行顶撑加固，分散地基承载，减轻不均匀沉降，控制建筑物变形，见示意图8.1.2-1。

2）施工时，先对沉降过大的柱子周边进行顶撑，在竖向支撑底部设千斤顶加力或用木楔楔紧，具体根据现场实际确定。

3）应急物资和设备如表8.1.2-3所示。

图8.1.2-1顶撑加固示意图

表8.1.2-3顶撑应急材料及设备表

材料及设备

数量

备注

型钢支撑

10个

两个H20型钢相并焊接，端头焊钢板（3m左右）

圆木

10根

3m长，φ200左

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