復(fù)雜條件下盾構(gòu)施工技術(shù)（2）-蘇州穿群房

1、復(fù)雜條件下盾構(gòu)隧道施工（管理）技術(shù)-2、蘇州軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)穿越群房盾構(gòu)機(jī)是關(guān)鍵地質(zhì)是基礎(chǔ)人(管理)是根本注漿是保證N1.緒言1.1 工程概況 蘇州市軌道交通2號(hào)線總體呈南北走向，線路起于相城區(qū)京滬高速鐵路蘇州站，經(jīng)平江新城、石路商業(yè)區(qū)、滄浪新城，終于吳中區(qū)迎春南路，線路全長(zhǎng)約25.556km，線路敷設(shè)方案為：相城區(qū)正陽(yáng)路至古元路段采用高架線，高架線長(zhǎng)7.058km（右線），其余為地下線及過(guò)渡段，地下線長(zhǎng)18.708km（右線）、過(guò)渡段長(zhǎng)0.79km（右線）。全線設(shè)22 座車(chē)站，其中高架車(chē)站5 座，地下車(chē)站17 座。 齊門(mén)北大街站迎春南路站共15個(gè)區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，長(zhǎng)度約13.4雙線公里。

2、沿線多數(shù)區(qū)間將下穿或側(cè)穿居民小區(qū)、廠房、440幢房屋。標(biāo)段5標(biāo)6標(biāo)7標(biāo)8標(biāo)9標(biāo)10標(biāo)11標(biāo)標(biāo)段總長(zhǎng)度（m）5627217723062120396643092850穿越房屋段總長(zhǎng)度（m）135220832153727276432752176正常掘進(jìn)段總長(zhǎng)度（m）427594153139312021034674穿越房屋段占標(biāo)段總長(zhǎng)度的百分比24.0%95.7%93.4%34.3%69.7%76.0%76.4%1.1 工程概況1.1 工程概況4. 蘇州典型富水粉細(xì)砂地層，不同于北京、上海、廣州三大典型地層，可借鑒成功經(jīng)驗(yàn)少。線路多處轉(zhuǎn)彎，曲線半徑最小為350m，且轉(zhuǎn)彎處多有密集建筑物群。3. 大面積

3、連續(xù)穿越（下穿、側(cè)穿）各類建（構(gòu)）筑物，建筑物抵抗變形能力較差。2號(hào)線穿越房屋特點(diǎn)隧道埋深一般為13m至14m，主要穿越富水粉 細(xì)砂層和粉質(zhì)粘土，地表沉降控制困難。1.1 工程概況1.1 工程概況 盾構(gòu)能否安全穿越這些房屋將直接關(guān)系到廣大市民的正常生產(chǎn)和生活，也是2號(hào)線盾構(gòu)施工面臨的最大挑戰(zhàn)。 在富水軟弱地層中，如此盾構(gòu)大面積、長(zhǎng)距離穿越房屋群，在國(guó)內(nèi)外是少見(jiàn)的或者說(shuō)是沒(méi)有的！穿越房屋群與穿越單獨(dú)房屋不同，需長(zhǎng)時(shí)間、持久的、耐心的、細(xì)心地工作。1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展 自從1818年法國(guó)人布魯諾從船上蛀蟲(chóng)在甲板上鉆孔得到靈感從而發(fā)明隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)，并于1825年首次使用盾構(gòu)在倫敦的泰晤士河

4、下修建了一條河底隧道， 隨后盾構(gòu)技術(shù)廣泛開(kāi)始應(yīng)用。 到目前盾構(gòu)法已經(jīng)經(jīng)歷了從手掘式、擠壓式、氣壓式到土壓平衡和泥水加壓式等的演變，施工技術(shù)與工藝日益完善和提高。世界第一條盾構(gòu)法施工的倫敦TEMS河底公路隧道 1825年1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.2 盾構(gòu)技術(shù)高度發(fā)展1.3 失敗案例 盡管盾構(gòu)隧道施工技術(shù)有了很大發(fā)展，但施工過(guò)程中仍不可避免對(duì)隧道周?chē)h(huán)境造成影響。主要表現(xiàn)在盾構(gòu)推進(jìn)引起的地層變形。變形過(guò)大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響到盾構(gòu)隧道和地表建筑物的安全運(yùn)營(yíng)和正

5、常使用。 上海軌道交通四號(hào)線靠近黃浦江的某標(biāo)段盾構(gòu)隧道在聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)出現(xiàn)大量流沙，導(dǎo)致隧道上方地表價(jià)值過(guò)億的泵房因沉降過(guò)大而報(bào)廢，相鄰數(shù)棟建筑物嚴(yán)重傾斜而無(wú)法使用,江堤出現(xiàn)險(xiǎn)情。工期展延超過(guò)兩年，經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)人民幣6億。1.3 失敗案例1.3 失敗案例南京某標(biāo)段在盾構(gòu)到達(dá)時(shí)發(fā)生坍塌，路面最大沉降最大達(dá)4m。1.3 失敗案例 廣州地鐵一號(hào)線長(zhǎng)壽路站-陳家祠站區(qū)間三棟二層樓倒塌。 廣州地鐵三號(hào)線珠-客區(qū)間砂層地段盾構(gòu)通過(guò)前高層樓房地面下沉造成房屋開(kāi)裂。1.3 失敗案例 深圳地鐵三號(hào)線某標(biāo)段施工過(guò)程中出現(xiàn)地表坍塌，形成一直徑5米、深3米的塌陷坑。1.3 失敗案例廣州地鐵二、八號(hào)線東曉南路一座6層房

6、屋發(fā)生傾斜。事故發(fā)生時(shí)間，一共在傾斜樓房及與之相鄰的5幢樓里，疏散了43名群眾。這些群眾都安置到了附近的賓館入住。發(fā)生傾斜的樓房位于地鐵二、八號(hào)線(即二號(hào)線、八號(hào)線的并行路段)東曉南隧道上方。房屋發(fā)生傾斜后采取地面注漿，24小時(shí)制止了房屋傾斜。 由于該處隧道埋深淺，約9米左右，地層復(fù)雜，上部砂層厚度大，底部為巖石，盾構(gòu)施工困難，不易控制土倉(cāng)壓力，造成路面局部沉降。1.4 如何保障盾構(gòu)穿越房屋的安全 由于蘇州市軌道交通2 號(hào)線穿越典型富水軟弱土層，地層條件的特殊性和復(fù)雜性更增加了施工安全控制的難度，應(yīng)用現(xiàn)有的國(guó)家及地方規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)難以保證房屋安全。 為了保障盾構(gòu)穿越房屋段的安全，軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)

7、穿越房屋課題組通過(guò)開(kāi)展國(guó)內(nèi)外調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和分析等大量工作，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)和研究成果的基礎(chǔ)上，制定了蘇州軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間穿越建筑物安全控制關(guān)鍵技術(shù)綱要。 1.4 如何保障盾構(gòu)穿越房屋的安全盾構(gòu)機(jī)是關(guān)鍵 地質(zhì)是基礎(chǔ)人(管理)是根本 注漿是保證 全過(guò)程管理在招標(biāo)文件中基本的技術(shù)要求、措施以及相應(yīng)的費(fèi)用計(jì)入。關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)經(jīng)中標(biāo)單位承諾。施工過(guò)程中按技術(shù)要求嚴(yán)格控制、嚴(yán)格管理。示范段、討論會(huì)、講座讓全體參建人員深入理解相相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。確保房屋安全1.4 如何保障盾構(gòu)穿越房屋的安全關(guān)鍵技術(shù)盾構(gòu)穿越房屋段沉降控制區(qū)域的劃分地表、建（構(gòu)）筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)與安全警示制度盾構(gòu)設(shè)備要求盾構(gòu)掘進(jìn)施工同步注

8、漿及二次補(bǔ)漿盾構(gòu)施工量測(cè)突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案與緊急疏散 理論分析在董朝文副總經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)和主持下，軌道公司、北京交大、鐵四院和相關(guān)施工單位等多位專業(yè)技術(shù)人員，多次開(kāi)會(huì)討論、論證。在1號(hào)線進(jìn)行多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)，對(duì)同步注漿和二次注漿、掘進(jìn)參數(shù)與地表、建筑物沉降的關(guān)系進(jìn)行了研究。調(diào)研國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并先后赴杭州、廣州和上海等城市進(jìn)行考察，充分借鑒兄弟城市成功經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究 國(guó)內(nèi)外調(diào)研1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程研究過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究在一號(hào)線2標(biāo)對(duì)典型富水粉細(xì)砂地層區(qū)段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和分析，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地表沉降、土體分層沉降、土體水平位移、孔壓和土壓等。第一階段試驗(yàn)在一號(hào)線的四個(gè)標(biāo)段（1標(biāo)，2標(biāo)，5標(biāo)和

9、11標(biāo)）開(kāi)展了盾構(gòu)掘進(jìn)注漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；研究了盾構(gòu)掘進(jìn)、同步注漿、二次補(bǔ)漿對(duì)地表隆起和沉降的影響規(guī)律。第二階段試驗(yàn)在一號(hào)線5標(biāo)開(kāi)展了盾構(gòu)穿越房屋現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；研究了盾構(gòu)掘進(jìn)、同步注漿、二次補(bǔ)漿對(duì)房屋隆起和沉降的影響規(guī)律。第三階段試驗(yàn)1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程第一階段試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程 第一階段試驗(yàn)結(jié)果分析1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程5標(biāo)段第415環(huán)斷面的沉降槽分布規(guī)律 5標(biāo)同步注可硬性漿液量達(dá)到4m3/環(huán)或以上，二次跟進(jìn)雙液注漿量1.2m3/環(huán)左右，盾構(gòu)掘進(jìn)速度3cm/min，可控制地表最大沉降變形在-15mm內(nèi)。第二階段試驗(yàn)結(jié)果分析1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程可硬性漿

10、液及二次補(bǔ)注漿時(shí)的地表沉降惰性漿液及無(wú)二次補(bǔ)注漿時(shí)的地表沉降采用可硬性漿液及二次補(bǔ)注漿時(shí)，地表的沉降得到了較大減小。 第二階段試驗(yàn)結(jié)果分析1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程第三階段試驗(yàn)圖片1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程第三階段試驗(yàn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)食堂海威船用設(shè)備公司門(mén)衛(wèi)房寒舍飯店一號(hào)線I-TS-05標(biāo)塔園路站蘇州樂(lè)園站區(qū)間， 沿線主要穿越實(shí)驗(yàn)中學(xué)食堂、寒舍飯店、海威船用設(shè)備公司門(mén)衛(wèi)房等建筑物。使用型號(hào)為T(mén)M634PSX的小松隧道掘進(jìn)機(jī)，其額定推力為3773tf，額定扭矩為5151KN-m，刀盤(pán)開(kāi)口率40%。 盾構(gòu)機(jī)穿越的土層主要為1粉土、2粉砂、粉質(zhì)粘土。1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程第三階段試驗(yàn)

11、指標(biāo)控制采取合適的掘進(jìn)參數(shù)，同步注漿按4.0m3/環(huán)控制，并二次補(bǔ)注1.2m3/環(huán)的雙液漿。1.5關(guān)鍵技術(shù)綱要研究編寫(xiě)過(guò)程1.6 配套措施為了切實(shí)管理和指導(dǎo)盾構(gòu)穿越建筑物施工，把專項(xiàng)技術(shù)要求落實(shí)到實(shí)處，保證房屋及居民的安全，成立了“蘇州市軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)穿越房屋安全管理中心”。中心主任：董朝文、袁大軍軌道公司常務(wù)副總經(jīng)理董朝文負(fù)責(zé)中心的組織與管理工作，北京交通大學(xué)袁大軍教授負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)。綱要配套措施一：成立盾構(gòu)穿越房屋安全管理中心安全管理中心工作內(nèi)容 盾構(gòu)機(jī)驗(yàn)收：對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入蘇州2號(hào)線工地前進(jìn)行檢查驗(yàn)收；對(duì)2號(hào)線穿越房屋的盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)前進(jìn)行檢查、驗(yàn)收。2.培訓(xùn)：對(duì)建設(shè)、施工、監(jiān)理單位進(jìn)行技術(shù)

12、培訓(xùn)。1.方案審查：代表業(yè)主審查施工單位編制的“盾構(gòu)穿越房屋段專項(xiàng)施工方案”和“應(yīng)急救援方案”。3.指導(dǎo)試驗(yàn)段施工：對(duì)各標(biāo)段的100環(huán)試驗(yàn)段施工進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)。4.指導(dǎo)檢查盾構(gòu)過(guò)房屋段施工：對(duì)過(guò)房屋及其前30環(huán)和后10環(huán)范圍內(nèi)盾構(gòu)施工進(jìn)行全程指導(dǎo)檢查。5.1.6 配套措施安全管理中心工作內(nèi)容 對(duì)注漿材料進(jìn)行計(jì)量及物理力學(xué)試驗(yàn)：對(duì)壁后注漿材料、二次補(bǔ)漿材料進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查，并進(jìn)行物理力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)；對(duì)注漿量以及添加材料的檢查實(shí)行旁站計(jì)量檢查。6.組建室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室 1.6 配套措施安全管理中心工作內(nèi)容 對(duì)注漿材料進(jìn)行計(jì)量及物理力學(xué)試驗(yàn)：對(duì)壁后注漿材料、二次補(bǔ)漿材料進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查，并進(jìn)行物理力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)

13、；對(duì)注漿量以及添加材料的檢查實(shí)行旁站計(jì)量檢查。6.砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀砂漿稠度儀和坍落度測(cè)定儀 數(shù)顯混凝土壓力機(jī)1.6 配套措施安全管理中心工作制度（1）盾構(gòu)機(jī)穿越房屋時(shí)停機(jī)（2）單點(diǎn)沉降值超過(guò)變形控制標(biāo)準(zhǔn)（3）注漿材料、注漿量、注漿質(zhì)量不滿足要求（4）泡沫、泥漿不滿足要求 （5）盾尾油脂不滿足要求1、匯報(bào)制度2、會(huì)議制度4、監(jiān)察制度5、警示制度6、減少計(jì)量制度例如對(duì)以下情況減少計(jì)量3、資料管理制度1.6 配套措施控制標(biāo)準(zhǔn)配套措施二：研發(fā)“盾構(gòu)穿越房屋信息管理系統(tǒng)”研發(fā)“軌道2號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道穿越房屋信息管理系統(tǒng)”主要包括三大功能:房屋基本信息查詢、房屋分類和精確檢索、盾構(gòu)實(shí)時(shí)操控報(bào)警。能圖文并

14、茂、形象生動(dòng)地多方面多角度展示房屋被隧道穿越情況。1.6 配套措施信息管理系統(tǒng)主界面1.6 配套措施房屋與隧道基本信息面1.6 配套措施房屋分類和精確檢索界面1.6 配套措施盾構(gòu)實(shí)時(shí)操控報(bào)警系統(tǒng)界面1.6 配套措施2. 盾構(gòu)穿越房屋段沉降控制區(qū)域的劃分 確定盾構(gòu)施工橫向及縱向影響范圍是制定沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的前提。盾構(gòu)穿越施工對(duì)房屋影響的研究，及相關(guān)技術(shù)措施的制定，均是圍繞盾構(gòu)穿越房屋段沉降控制區(qū)域展開(kāi)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)盾構(gòu)施工影響區(qū)域并沒(méi)有成熟的研究成果，課題組通過(guò)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，對(duì)蘇州軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)穿越房屋段控制區(qū)域做出了如下劃分。 2. 盾構(gòu)穿越房屋段沉降控制區(qū)域的劃分 在橫向影響區(qū)

15、域內(nèi)的房屋均定義為盾構(gòu)穿越的房屋。沿隧道軸線方向的沉降控制區(qū)域是指為確保地表及房屋沉降在一定范圍內(nèi)要采取相應(yīng)盾構(gòu)掘進(jìn)措施的區(qū)域，一類控制區(qū)和二類控制區(qū)在技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有差別，僅是一類控制區(qū)距房屋更近，管理及監(jiān)測(cè)要求更嚴(yán)格。2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域的確定，與盾構(gòu)選型、土層條件、埋深、盾構(gòu)開(kāi)挖直徑以及施工參數(shù)的選擇等密切相關(guān)，錯(cuò)綜復(fù)雜，理論上還沒(méi)有很好的定量解釋。國(guó)內(nèi)外已有的一些研究成果中，較成熟的還是基于統(tǒng)計(jì)分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合來(lái)確定。 在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的就是利用Peck曲線預(yù)測(cè)沉降槽形狀。Peck在分析大量地表沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了地表沉降槽符合正態(tài)分布曲線

16、的概念，認(rèn)為地層變形由地層損失引起，施工引起的地面沉降是在不排水的條件下發(fā)生的，從而假定地表沉降槽體積等于地層損失體積。 2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域沉降槽橫向分布圖2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域 在對(duì)蘇州地鐵一號(hào)線02標(biāo)區(qū)間隧道典型富水軟弱粉細(xì)砂地層區(qū)段進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，選取6個(gè)橫斷面進(jìn)行地表沉降監(jiān)測(cè)，根據(jù)Peck理論得到沉降槽曲線 CK4+599.7斷面CK4+581.7斷面CK3+994.7斷面CK3+964.7斷面CK3+934.7斷面CK3+916.7斷面 通過(guò)利用Peck公式進(jìn)行預(yù)估，在不考慮盾構(gòu)超挖或欠挖（亦超壓或欠壓）的理想情況下，六個(gè)斷面地表沉降量最大

17、值均小于15mm，橫向影響范圍在隧道中心兩側(cè)約20m以內(nèi)。2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域 實(shí)測(cè)六個(gè)橫斷面沉降槽曲線： 從橫向影響范圍而言，粘性地層影響范圍為隧道軸線兩側(cè)（ ），砂性地層影響范圍要小些，約為（ ）。因此，蘇州軌道交通2號(hào)線地表沉降中心線左右兩側(cè)的橫向影響范圍理論值介于20.925m和12.751m之間。2.1 盾構(gòu)施工橫向影響區(qū)域 經(jīng)應(yīng)用以上Peck公式進(jìn)行計(jì)算分析，以及在1號(hào)線相近土層條件下多個(gè)試驗(yàn)段的結(jié)果分析總結(jié)，并綜合考慮2號(hào)線工程的地質(zhì)條件，蘇州軌道交通2號(hào)線地表沉降橫向影響范圍為隧道中心線左右兩側(cè)20m。2.2 盾構(gòu)施工縱向影響區(qū)域 盾構(gòu)施工引起的土體變形，其縱向影響范圍

18、,在盾構(gòu)前方約（ ）范圍內(nèi)（ 為地表至盾構(gòu)底的深度， 為盾構(gòu)直徑）。在粘性土地層中，其縱向影響范圍為一夾角為45的斜直線；而在砂性土地層，縱向影響范圍呈一鼻形曲線，其深層影響范圍與粘性土的情況基本相同，而表層影響范圍要小于粘性土的相應(yīng)結(jié)果。曲線形狀與盾構(gòu)直徑、隧道埋深等因素有關(guān)。 2.2 盾構(gòu)施工縱向影響區(qū)域盾構(gòu)掘進(jìn)粘性土地層變形圖2.3 盾構(gòu)施工縱向控制區(qū)域考慮到2號(hào)線場(chǎng)地中含有不同厚度的粉土、粉細(xì)砂以及粉質(zhì)粘土層，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)研究，并考慮盾構(gòu)施工的復(fù)雜性和連續(xù)性，為適當(dāng)?shù)恼{(diào)整掘進(jìn)參數(shù)留有時(shí)間和空間以及確保盾構(gòu)穿越前掘進(jìn)參數(shù)和盾構(gòu)姿態(tài)達(dá)到最佳狀態(tài)，將盾構(gòu)穿越房屋段劃分為兩類控制區(qū)：房屋

19、本身范圍加上前30環(huán)管片寬度（36m）、后10環(huán)管片寬度（12m）為一類控制區(qū)；房屋前30環(huán)到100環(huán)范圍內(nèi)的70環(huán)管片寬度（84m）加上后10環(huán)到后30環(huán)范圍的20環(huán)管片寬度（24m）為二類控制區(qū)（圖2.1）。一類控制區(qū)和二類控制區(qū)在技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有差別，僅是一類控制區(qū)距房屋更近，管理及監(jiān)測(cè)要求更嚴(yán)格。2.3 盾構(gòu)施工縱向控制區(qū)域 考慮到2號(hào)線場(chǎng)地中含有不同厚度的粉土、粉細(xì)砂以及粉質(zhì)粘土層，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)研究，并考慮盾構(gòu)施工的復(fù)雜性和連續(xù)性，為適當(dāng)?shù)恼{(diào)整掘進(jìn)參數(shù)留有時(shí)間和空間，以及確保盾構(gòu)真正穿越前掘進(jìn)參數(shù)和盾構(gòu)姿態(tài)達(dá)到最佳狀態(tài)，將盾構(gòu)穿越房屋段劃分為兩類控制區(qū)：房屋本身范圍加上前30

20、環(huán)管片寬度（36m）、后10環(huán)管片寬度（12m）為一類控制區(qū)；房屋前30環(huán)到100環(huán)范圍內(nèi)的70環(huán)管片寬度（84m）加上后10環(huán)到后30環(huán)范圍的20環(huán)管片寬度（24m）為二類控制區(qū)。 3.地表、建（構(gòu)）筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn) 與安全警示制度 現(xiàn)有的國(guó)家及地方規(guī)范還沒(méi)有相應(yīng)的盾構(gòu)穿越房屋的地表、建（構(gòu)）筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)，已有的盾構(gòu)掘進(jìn)引起的一般地表變形控制標(biāo)準(zhǔn)難以滿足盾構(gòu)穿越房屋的安全或使用功能要求?？紤]到蘇州軌道交通2號(hào)線大面積穿越房屋群及蘇州典型軟弱土層特點(diǎn)，經(jīng)理論分析及多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，在采取相應(yīng)盾構(gòu)掘進(jìn)措施以及壁后注漿、二次補(bǔ)漿的條件下，確保房屋安全，并可實(shí)現(xiàn)的盾構(gòu)穿越房屋段地表及建（構(gòu)）筑物

21、變形控制值為：地表隆起不大于4mm，地表沉降不大于16mm；建筑物隆起不大于4mm，建筑物沉降不大于20mm，建筑物傾斜不大于4。 3.1 影響地層變形的主要因素 造成地表隆沉的主要原因是盾構(gòu)法施工過(guò)程中產(chǎn)生的地層損失引起地層移動(dòng)。盾構(gòu)掘進(jìn)中地層變形的表現(xiàn)方式因盾構(gòu)直徑、覆土情況和地基狀況的現(xiàn)場(chǎng)條件及盾構(gòu)施工狀況而不同。具體來(lái)說(shuō)引起地層變形有以下幾個(gè)個(gè)方面的因素： 1.開(kāi)挖面土體的移動(dòng)2.用降水疏干措施時(shí)，土體有效應(yīng)力增加，再次引起土體固 結(jié)變形3. 土體擠入盾尾空隙3.1 影響地層變形的主要因素4. 盾構(gòu)推進(jìn)方向的改變、盾構(gòu)糾偏、仰頭推進(jìn)、曲線推進(jìn)都會(huì) 使實(shí)際開(kāi)挖面形狀大于設(shè)計(jì)開(kāi)挖面，而引起

22、地層損失 5. 盾殼與地層間摩擦引起底層損失6. 土體受施工擾動(dòng)的固結(jié)作用 7. 隨盾構(gòu)推進(jìn)而移動(dòng)的正面障礙物，使地層在盾構(gòu)通過(guò)后產(chǎn)生 空隙又未能及時(shí)注漿 8. 在水土壓力的作用下隧道襯砌產(chǎn)生變形，會(huì)引起小量的地層 損失 3.1 影響地層變形的主要因素 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得出：盾構(gòu)推進(jìn)引起的地層移動(dòng)因素有盾構(gòu)直徑、埋深、土質(zhì)、盾構(gòu)施工情況等，其中隧道線形、盾構(gòu)外徑、埋深等設(shè)計(jì)條件和土的強(qiáng)度、變性特性、地下水位分布等地質(zhì)條件，屬于客觀因素；而盾構(gòu)的形式、輔助施工方法、襯砌壁后注漿、施工管理等情況，則屬于主觀因素。3.2 地層變形的機(jī)理與特征 根據(jù)對(duì)地層的大量實(shí)測(cè)資料的分析表明，按地層沉降變化曲線的情況

23、，大致可分為：切口到達(dá)前的地層變形；切口到達(dá)時(shí)的地層變形；盾體通過(guò)時(shí)的地層變形；盾尾通過(guò)后的瞬時(shí)地層變形；地層后期固結(jié)變形等5個(gè)階段，下面對(duì)各個(gè)階段的變形機(jī)理進(jìn)行分析。 （1）切口到達(dá)前的地層變形 在盾構(gòu)的掘進(jìn)過(guò)程中，由于開(kāi)挖面涌水、管片拼裝不良等種種原因引起地下水位降低，地下水位的降低就相當(dāng)于地基有效覆土厚度增加，從而引起開(kāi)挖斷面前相當(dāng)距離的沉降。3.2 地層變形的機(jī)理與特征（2）切口到達(dá)時(shí)的地層變形 在切口靠近觀測(cè)點(diǎn)并到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)正下方這個(gè)過(guò)程中所產(chǎn)生 的沉降或隆起現(xiàn)象。這是由于盾構(gòu)機(jī)的正面土壓力偏小或者過(guò)大等導(dǎo)致開(kāi)挖面土壓失衡。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的正面土壓力等于開(kāi)挖面靜止土壓力時(shí)，掘進(jìn)對(duì)土體的影響最

24、小；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推力不足，其正面土壓力小于開(kāi)挖面的靜止土壓力時(shí)，開(kāi)挖面土體下沉；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)大則會(huì)引起開(kāi)挖面土體隆起。當(dāng)正面土壓力偏離靜止土壓力一定范圍內(nèi)時(shí)，地層的變形處于線彈性階段，而且變化的斜率較?。蝗绻x較大的話，則土體發(fā)展為的塑性變形。 總體來(lái)說(shuō)這是一種因土體的應(yīng)力釋放或者盾構(gòu)開(kāi)挖面的反向土壓力、盾構(gòu)機(jī)周?chē)哪Σ亮Φ茸饔枚a(chǎn)生的地層變形。盾構(gòu)推力大小對(duì)地層變形的影響3.2 地層變形的機(jī)理與特征（3）盾體通過(guò)時(shí)的地層變形 指從盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖面達(dá)到觀測(cè)點(diǎn)到盾尾通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)這一過(guò)程中所產(chǎn)生的沉降。這個(gè)沉降主要是由于盾構(gòu)機(jī)的通過(guò)破壞了原來(lái)的土體狀況，造成土體的擾動(dòng)所致。 （4）盾尾通過(guò)后瞬間的地層變

25、形 指盾構(gòu)機(jī)尾部通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)產(chǎn)生的沉降。由于盾尾通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)盾尾間隙，這個(gè)盾尾間隙的上方及周?chē)馏w應(yīng)力釋放引發(fā)了彈塑性變形。目前通過(guò)盾尾同步注漿使?jié){液有效地填充在該盾尾建筑空隙中從而可以部分減少地層損失，也減少了盾尾通過(guò)時(shí)的地層變形 。盾構(gòu)掘進(jìn)縱向沉降發(fā)展趨勢(shì)3.2 地層變形的機(jī)理與特征（5）地層后期固結(jié)變形 由于盾構(gòu)通過(guò)時(shí)對(duì)地基土產(chǎn)生了擾動(dòng)，再加上各種殘余影響，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，地基將繼續(xù)發(fā)生固結(jié)沉降和蠕變沉降。 一般來(lái)說(shuō)，上述的各種沉降并非同時(shí)發(fā)生，地層條件和施工措施的不同，也會(huì)影響到沉降的大小和類型。隨著當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的改進(jìn)，盾構(gòu)工法的技術(shù)水平越來(lái)越高，目前的土壓平衡式盾構(gòu)對(duì)正

26、面土壓力的控制越來(lái)越理想，基本可以將其控制在靜止土壓力附近，日見(jiàn)成熟的同步注漿技術(shù)也使地基變形大為減少了。 3.2 地層變形的機(jī)理與特征 由監(jiān)測(cè)結(jié)果得出：盾構(gòu)達(dá)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)前沉降為總沉降的30%，盾構(gòu)通過(guò)期間沉降占總沉降的49%，兩項(xiàng)合計(jì)為79%。后期沉降僅占7%，前兩個(gè)階段為控制地表沉降的重點(diǎn)。盾構(gòu)通過(guò)期間階段沉降49%切口到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)前階段沉降30%盾尾注漿階段沉降14%后期沉降階段沉降7%地表沉降監(jiān)測(cè)分析3.2 地層變形的機(jī)理與特征 在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過(guò)程中，地層變形呈現(xiàn)出以盾構(gòu)機(jī)為中心的三維擴(kuò)散分布特征，并且這個(gè)分布隨著盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)而同步移動(dòng)。 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)粘性土地層變形特征粘性土地層變形分布特征

27、： （1）盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖面正前方有一個(gè)取土區(qū)，這一部分的土體將發(fā)生移動(dòng)，移動(dòng)的方向與盾構(gòu)機(jī)的施工狀況相關(guān)。如果盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度大而出土量小，結(jié)果就是盾構(gòu)機(jī)正面土壓力過(guò)大，導(dǎo)致開(kāi)挖面受到反向土壓力，取土區(qū)的3.2 地層變形的機(jī)理與特征土就向遠(yuǎn)離盾構(gòu)機(jī)方向移動(dòng)；相反該部分土體會(huì)向盾構(gòu)機(jī)方向移動(dòng)。 （2）盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過(guò)程中與周?chē)耐馏w產(chǎn)生摩擦，周?chē)耐馏w在摩擦力的作用下向前移動(dòng)。 （3）開(kāi)挖面前方的取土區(qū)中土體的移動(dòng)將直接導(dǎo)致地層的下沉或者隆起，如果開(kāi)挖面的土體向盾構(gòu)機(jī)移動(dòng)則地層下沉，如果背向盾構(gòu)機(jī)移動(dòng)則導(dǎo)致地層隆起。 （4）盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后的瞬間產(chǎn)生了盾尾空隙，現(xiàn)在一般使用同步注漿來(lái)填補(bǔ)盾尾空隙，如果盾

28、構(gòu)機(jī)的同步注漿量不足的話。此處的土體發(fā)生應(yīng)力釋放而導(dǎo)致地層沉降;但如果注漿操作合理，也可能減少或者消除沉降。 3.2 地層變形的機(jī)理與特征盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)砂性土地層變形特征 砂性土地層變形分布特征和粘性土大致相同。但是在砂性土中，在盾構(gòu)的頂部產(chǎn)生了類似于拱的效應(yīng):隧道正上方有一個(gè)松弛區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的沉降較大，而再往上時(shí)，地基的沉降反而小。這是因?yàn)椤肮啊毕旅嫠沙趨^(qū)域的土應(yīng)力釋放比較嚴(yán)重，導(dǎo)致了較大的沉降;而由于“拱”的存在，“拱”上方的土體受到它的支撐作用，因而沉降較小。砂性土地層變形分布特征：3.3 地層變形對(duì)周?chē)ǎ?gòu)）筑物的影響 盾構(gòu)施工引起地層變形進(jìn)而以各種形式引起周邊建筑物的破壞，主要表現(xiàn)為以

29、下四種形式 ： （1）地表沉降損害 盾構(gòu)施工引起的地表沉降可能會(huì)使建筑物產(chǎn)生整體下沉。如果這種沉降比較均勻，對(duì)于建筑物的穩(wěn)定性和使用條件可能不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，但若沉降過(guò)大，就有可能會(huì)對(duì)基礎(chǔ)承載力造成一定損害。對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)，這種垂直沉降還會(huì)使砌體中存在著垂直方向的下沉力，形成水平裂縫。3.3 地層變形對(duì)周?chē)ǎ?gòu)）筑物的影響 （2）地表傾斜損害 盾構(gòu)開(kāi)挖更多情況下會(huì)引起地層的不均勻沉降。不均勻沉降將導(dǎo)致地表傾斜，使建筑物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞裂縫，對(duì)建筑物的危害最大。 此外，地表傾斜還會(huì)使高聳建筑物發(fā)生重心偏斜，引起附加應(yīng)力重分布，使結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)，使建筑物喪失穩(wěn)定性而破壞。 （3）地表曲率

30、損害 盾構(gòu)施工引起的不均勻地層變形會(huì)使地表形成曲面，地表曲率對(duì)建筑物有較大影響。在負(fù)曲率（地表相對(duì)下凹）的情況下建筑物中部沉降大，端部沉降小，建筑物中央部分懸空，端部受剪，使墻體產(chǎn)生正八字形裂縫；反之，會(huì)產(chǎn)生倒八字形裂縫。3.3 地層變形對(duì)周?chē)ǎ?gòu)）筑物的影響 （4）地表水平變形損害 地表水平變形有拉伸和壓縮兩種。由于建筑物抗拉能力遠(yuǎn)小于抗壓能力，建筑物對(duì)地表拉伸變形非常敏感當(dāng)基礎(chǔ)側(cè)面受外向水平推力作用時(shí)，很容易開(kāi)裂。 實(shí)際上，地表移動(dòng)和變形對(duì)于建筑物的破壞作用往往是幾種變形共同作用的結(jié)果。比如，地表的拉伸和正曲率同時(shí)出現(xiàn)，壓縮和負(fù)曲率同時(shí)發(fā)生。3.4 地表、建（構(gòu)）筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)過(guò)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，課題組制定了盾構(gòu)穿越房屋段地表及建（構(gòu)）筑物變形控制標(biāo)準(zhǔn)。地表變形應(yīng)滿足隆沉變形要求，建（構(gòu)）筑物變形應(yīng)滿足隆沉變形和傾斜值的要求，并實(shí)行預(yù)警值、報(bào)警值和控制值三級(jí)警示制度。 地表沉降