盾构隧道下穿周边建筑物沉降监测研究

第19卷 第6期 中 国 水 运 Vol.19 No.6 2019年 6月 China Water Transport June 2019 盾构隧道下穿周边建筑物沉降监测研究 何 源，石章入 （1．中交二航局第三工程有限公司，江苏 镇江 212000；2．中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430014） 摘 要：随着地铁建设进入一个高峰期，地铁下穿既有线路以及建筑物等周边环境问题也越来越多。对隧道下穿周边建筑物的沉降监测，是控制周边建筑物沉降，确保掘进参数可行性的重要手段。 关键词：盾构隧道；下穿建筑物；沉降；沉降监测 中图分类号：U452.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）06-0203-02 一、引言 近年来，城市隧道的建设进入了一个高峰期，随着各个城市对隧道工程的大力规划建设，隧道穿越既有线路以及建筑物的情况也越来越多[1]。为最大限度的减小隧道下穿对既有建筑物的影响，许多专家学者做了大量的工作。张坚等[2]采用MIDAS/GTS建立三维有限元模型，分析地铁暗挖下穿富水黄土地层，周边建筑物沉降规律。孙曦源等[3]基于北京地铁6号线下穿条形基础建筑物的沉降数据分析洞内二次注浆等对建筑物沉降的影响。 在工程建设过程中，目前常采用三种措施来保证盾构隧道下穿建筑物的顺利掘进。第一种方式是对下穿建筑物地基进行地基处理，诸如搅拌桩和注浆加固方式；第二种是在盾构穿越后，对土层进行跟踪补偿注浆手段；前两种方式需要对地基进行处理来减小下穿过程的建筑物沉降和倾斜，增加了施工成本和工期，且需要在盾构到达前，在城市地面征用场地施工，对周边环境具有较大影响。第三种措施是根据现场沉降数据监测，通过理论分析来调整并严格控制盾构机的掘进参数，保证掘进参数正常、稳定。 本文基于南京纬三路过江通道项目隧道下穿周边建筑物沉降监测，论证了盾构隧道掘进参数的可行性，为隧道下穿既有建筑物安全施工提供借鉴。 二、工程概况 南京市纬三路过江通道位于纬七路过江通道下游5km、南京长江大桥上游4.5km处，连接南京主城区与浦口规划新市区中心。隧道在江中段采用左右线分离两管盾构，盾构隧道直径为14.5m，内设上下层双向四车道，上层均为北岸至南岸方向，下层均为南岸至北岸方向。左右两线北岸段均与定向河路相邻，与浦珠路相交。隧道N线（北线）经潜洲北部过江与主城的扬子江大道相接，长4,930m，其中盾构段3,537m；隧道S线（南线）经潜洲中部、梅子洲尾部过江与主城的定淮门大街相连，长5,530m，其中盾构段4,135m。 三、周边地表沉降监测 盾构隧道掘进前，为保证隧道顺利掘进下穿既有建筑物，收稿日期：2018-12-26 作者简介：何 源（1986-），男，中交二航局第三工程有限公司工程师。 图1 翻斗机房测点布置图 盾构掘进860m（NDK4+411.5，即430环）至翻斗房既有建筑物，掘进23.7m（NDK4+435.2，即442环）刀盘穿出翻斗房既有建筑物范围。 穿越翻斗机房既有建筑物段盾构隧道平均埋深为41.86m。在翻斗机房四个角点位置布置编号63#~66#号测点，其中65#测点位于隧道里程K4+416.5位置，通过4个测点监测的沉降数据，主要分析盾构到达前、通过时和通过后对轨道沉降的影响，以及翻斗机房的整体沉降和倾斜情况。监测数据如表1、图2所示。 从图2中可以看出，在盾构下穿过程中，靠近隧道中心线的65#、66#号测点沉降数据不断增加，63#测点在盾构达到时，反而出现地面隆起情况，随后开始沉降，盾构机通过后，沉降数据出现波动，整体沉降呈现增加趋势。64#测点在盾构到达和下穿过程初期，基本不发生沉降，随后该处 在既有隧道下穿范围内布设沉降点和收敛点，在地面布置沉降点，并在掘进前取得初始值，加强监测。 南京市纬三路过江通道盾构机施工过程中需要下穿翻斗机房和保健村既有建筑物。 1．翻斗机房沉降监测 翻斗机房距离隧道中心线最近仅3.89m，在盾构掘进过程中，需要实时监测翻斗机房的沉降数据，翻斗房既有建筑物与盾构轴线位置关系如图1所示。 12 204 中 国 水 运 第19卷 地基出现沉降，在盾构通过后，沉降随之减小并且趋于稳定。4个测点沉降数据表明，在盾构隧道下穿过程中，靠近盾构中心线一侧沉降量较大，说明盾构下穿过程中翻斗机房向隧道一侧倾斜。远离隧道一侧最大沉降量小于5mm，靠近隧道一侧最大沉降量不超过21mm，表明盾构下穿过程中翻斗机房沉降量较小，盾构掘进参数可以保证盾构下穿既有建筑物过程安全施工。 表1 翻斗机房沉降监测数据 监测日期 测点编号 63# 64# 65# 66# 1/23 0 0.8 -0.28 0.81 1/24 1.42 0.02 -2.4 -0.07 1/25 1.57 -0.16 -2.8 -1.13 1/26 5.02 -0.13 -5.27 -1.85 1/27 1.8 -1.74 -9.02 -5.55 1/28 0.3 -4.79 -12.06 -9.36 1/29 -1.62 -3.98 -15.46 -12.73 1/30 -3.47 -3.13 -17.7 -13.66 1/31 -1.76 -2.71 -19.29 -16.06 2/01 -4.8 -3.31 -20.29 -18.96 图2 翻斗机房测点沉降曲线图 2．保健村沉降监测 盾构掘进730m（NDK4+281.5，即365环）至保健村既有建筑物，掘进54.84m（NDK4+336.34，即392环）刀盘穿出保健村既有建筑物范围。保健村既有建筑物与盾构刀盘位置关系如图3所示。 根据试掘进施工经验及盾构隧道地表沉降监测数据，盾构影响范围为刀盘前端10m及盾尾25m。即盾构对保健村既有建筑物影响范围为90m，即盾构穿越保健村既有建筑物掘进施工长度确定为NDK4+271.15（360环）~ NDK4+361.34（405环），共计45环。 以保健村图4中K4+314处房屋为例进行分析，沉降表现为先隆起、后沉降；在盾构下穿过程中，沉降自2013年1月10号至2013年1月13日增加到5mm，自1月13日至1月17日，沉降增量增加，累计沉降量为22.01mm，且刀盘前方沉降量为2.34mm。盾构通过时沉降为5.70mm，盾尾通过后沉降为11.87mm。目前盾构机已经掘进398环，盾尾距测点为27m，盾尾已经通过了3天半，根据以住经验判断，沉降将于2d内趋于稳定，最终沉降值将收敛于30mm以内，表明穿越保健村沉降控制良好，穿越保健村的掘进参数可行。 刀盘影响范围盾构施工确定穿越保健村既有建筑物施工范围开穿始越穿保越健保村健结村束界界线线盾构穿越保健村既有建筑物施工长度范围54.1.3141716+2+3+3444KKDKSDSDS 图3 保健村既有建筑物与盾构刀盘位置关系 图4 K4+314右6.3m处沉降观测数据 四、结论 盾构下穿建筑物控制措施中，对周边建筑物进行沉降监测分析，严格控制掘进参数并根据沉降参数合理调整掘进参数，对下穿周边建筑物的环境影响较小，相对地基处理方法节省施工成本和作业面。 南京市纬三路过江通道大直径盾构机下穿周边翻斗机房和保健村的沉降数据监测表明，盾构到达时，下穿建筑物地面出现先隆起、后沉降的规律，盾构通过时，建筑物沉降增加并且出现向隧道中心线一侧倾斜，盾构穿过后，建筑物沉降量趋于稳定，最终沉降值收敛。 对盾构下穿建筑沉降监测分析表明，周边建筑保护物沉降控制良好，表明盾构隧道掘进参数可行。 参考文献 [1] 洪开荣.盾构隧道穿越广州火车站站场的设计与施工[J].现代隧道技术，2002，（06）：34-37. [2] 张坚，马恩临，徐硕硕等.地铁暗挖下穿富水黄土建筑沉降特性及规律[J].长安大学学报（自然科学版），2018，38（03）：80-87. [3] 孙曦源，衡朝阳，周智.北京地铁隧道下穿砌体结构建筑物诱发基础沉降规律实测研究[J].土木工程学报，2015，48（S2）：304-308. [4] 陈培帅，刘子一，贺祖浩.粉细砂地层地铁隧道盾构小距离下穿既有隧道施工控制研究[J].中国水运，2018，18（07）：197-198.