CN111852485A - 一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地铁施工技术领域，具体涉及一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法。本发明通过施工准备、地层复合式预注浆加固处理、在非下穿段进行施工试验和盾构机穿越敏感建筑群四个步骤，有效的控制了盾构机下穿时地表沉降变形，保证了敏感建筑物的安全。

Description

一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法

技术领域

本发明属于地铁施工技术领域，具体涉及一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法。

背景技术

近年来，随着城市地铁轨道交通工程快速发展，线路不可避免的要穿越一些繁华街区和敏感建筑群，然而盾构技术越来越多应用到地下隧道工程施工中，但多数情况下受到设计选线和地面环境因素的限制，一些敏感建筑物不能从施工线路范围拆除或搬迁，尤其在盾构下穿既有建筑物时沉降需要严格控制，如果风险管控失效极有可能发生建筑物沉降变形或者破坏，或造成其他方面的人员及财产损失，甚至引发不堪想象的后果，这为地铁参建施工方带来很大的安全风险挑战。基于浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群时，如何保证隧道施工安全，以及盾构机下穿时地面敏感建筑物安全，做到万无一失是施工重点需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，目的在于提供一种在盾构隧道下穿敏感建筑物时，能够有效控制地表沉降变形及保证敏感建筑安全的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，包括如下步骤，

步骤一：施工准备；

步骤二：地层复合式预注浆加固处理；

采用地面分层注浆和盾构机超前注浆两种复合深层注浆方法，对敏感建筑物周围下方布设斜向的注浆加固孔，并向注浆加固孔内注浆加固；

步骤三：在非下穿段进行施工试验；

在非下穿段进行施工试验，获取沉降监测数据和盾构机掘进参数数据并分析，据分析结果修正注浆加固参数；

步骤四：盾构机穿越敏感建筑群：

根据步骤三获取的数据及注浆加固参数的修正结果，盾构隧道下穿敏感建筑群，在下穿前及下穿过程中进行控制沉降风险施工；在盾构隧道下穿过程中，采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态；直至完成盾构。

所述的步骤一施工准备包括如下步骤：

第一步，针对盾构隧道设计线路经过地面上的不可拆除、不可移动的敏感建筑群，确定盾构隧道下穿地表敏感建筑物的特征、规模、结构和地基处理形式；加密地质探孔确定盾构隧道下穿敏感建筑物的施工地质情况；

第二步，在盾构隧道区域上方的地表沿隧道轴线设置多个第一沉降观测点，在垂直于隧道轴线方向的地表建筑物设置多个观测断面,所述观测断面上设置多个第二沉降观测点。

所述的步骤二地层复合式预注浆加固处理的具体方式为：

第一步，地面分层注浆：

先在敏感建筑物四周2米外地表上，打设斜向注浆孔，注浆孔与水平面的夹角为α，其中，45°≤α≤60°，注浆孔间距0.5m×0.5m，梅花形布置2排；注浆管采用钢制袖阀管，管长5.5米，钻孔直径φ50，注浆管管径为φ42mm；单孔有效扩散直径为1m；注浆浆液是由水泥浆和水玻璃浆组成的双液浆，其中的水泥浆是由水和水泥按照重量比为0.8～1:1配置而成，水泥浆与水玻璃浆按照1:0.5的重量比例注入；

第二步，超前注浆施工

超前注浆的注浆浆液采用超细水泥与水玻璃配成双液浆，先将超细水泥与水配成A液，浆液配比是1:1，再A液与浓度为35～40Be水玻璃按照1:0.5的比例混合制成浆液；连接并调试好超前钻注一体机，按照超前注浆孔深9-10米范围，注浆压力为0.8～1.5MPa，对盾构机的前端预留的钻注浆孔内注浆。

所述的第二步超前注浆施工的方法为：采用在盾构机前端设置钻注浆管孔，盾构机前盾拱部180°范围内设置8个超前预注浆孔，注浆孔环向间距不大于1.2m，注浆孔角度不大于10°，注浆孔距离刀盘间距不大于3m，浆液扩散半径1.0m，每次注浆范围为刀盘前方9～10；钻注过程中利用止浆塞和防喷装置防止泥浆和注浆材料渗漏；单孔注浆压力0.8～1.5MP，注浆压力达到设计终压并维持5min以上结束该孔注浆；单孔注浆量估算采用

Q＝πR²Hnα(1+β)，

式中：

Q—单孔注浆量；

R—浆液扩散半径；

H—超前注浆加固深度；

n—黏土孔隙率；

α—地层填充率；

β—浆液损失率。

所述的步骤三在非下穿段进行施工试验的具体步骤如下：

第一步，在盾构机即将下穿敏感建筑物前30环处，选取设置一试验段，地面堆载沙袋模拟房屋荷载，记录包括推进土压及出土量、盾构机推进速度、刀盘转速及扭矩、盾构机的纠偏量、管片数据及注浆速度在内的盾构机掘进参数数据；包括地面建筑物沉降值和隧道变形沉降值的沉降监测数据；

第二步，对第一步记录获取的数据进行分析，修正注浆加固参数。

所述的步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，盾构机掘进参数的设定如下：

推进土压及出土量：土仓内土压力值P大于静水压力和地层土压力之和P0，即P＝K×P0，K为压力系数，K的值取为1.0～1.3，且P控制在0.09～0.13MPa范围内；

推进速度、刀盘转速及扭矩：推进速度为30～40mm/min，刀盘为1.3～1.4r/min，同时扭矩不高于2000kN·m；

盾构姿态：盾构穿越前将姿态向轴线靠拢，穿越过程中，盾构机的纠偏量，每环不大于6mm；

管片：管片均采用M27、M24弯螺栓错缝拼接，每环纵向10根，环向12根，计22根/环；

注浆速度：注浆速度应与掘进速度匹配；注浆的浆液采用的是水泥砂浆。

所述步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，对掘进掌子面进行渣土改良，改良的方法为：在盾构机刀盘面板均匀布置7个刀盘喷口，4路泡沫，2路膨润土,1路预留注水口；土体改良采用泡沫剂，泡沫剂注入量控制在25kg/环；从刀盘前方加入泡沫和水，泡沫的发泡率为2％～5％，盾构机穿越时的姿态控制是利用分区油缸压力控制；当轴线偏差超过10mm时，利用盾构机的主动铰接系统调整盾构姿态，纠偏量每环小于6mm，盾构机前端水平姿态控制在0mm，垂直姿态控制在-15mm至-20mm之间。

所述水泥砂浆由水泥、砂子、膨润土、粉煤灰和水按照重量比为16：60：9：42：53混合而成；固结体强度:1天≥0.2MPa，28天≥2.5MPam，注入量不小于1t/环，注入压力0.1MPa-0.2MPa；注入水泥砂时，每隔5环径向注入单组份聚氨酯形成隔离环。

所述的步骤四采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态的方法如下：在盾构机中盾部位选择同步注浆孔径向同时注入C液和D液，注入量C液和D液的流量比为12.5∶1，并且C液的流量为0.9M³/h；所述C液为克泥效浆液，克泥效与水的重量比为400∶825；所述D液为40Be水玻璃和水的混合液，水玻璃与水的体积比为1∶1；其中同步注浆孔选择在中盾上部11点位和1点位、下部的5点位和7点位，共4个径向注浆孔。

所述的步骤四控制沉降风险施工的具体方法为：

第一步，进行二次补强注浆；对盾尾建筑空隙采用设置在盾尾机上的双液注浆泵进行二次注浆，注浆压力为0.3-0.5MPa，注浆量每环不少于2m³，当注浆压力达到0.5Mpa停止注浆；

第二步，对敏感建筑物进行沙袋反压；先行盾构机到达敏感建筑物前28～32米，将敏感建筑物内人员及影响范围内建筑住户人员临时迁离开，并采用沙袋堆满室内地板，或在房屋周围2米范围内码放沙袋进行反压后，进行盾构穿越。

有益效果：

(1)本发明施工方法步骤简单、施工方便，无需特殊施工机具辅助。

(2)本发明通过对地表敏感建筑物基础进行加固处理，同时洞内在盾构机掘进过程中，盾构进行超前注浆和同步注浆，以及克泥效辅助工艺等多种技术手段综合应用，形成“洞内和洞外”相互复合加固处理，既对隧道盾构区域上方的加固区域进行注浆加固，又使软弱浅埋地层的加固区域形成强度大、稳定性良好的结构，最大限度减小了沉降量，避免了盾构隧道施工时对地表敏感建筑物的影响，降低了施工安全风险。

(3)本发明采用袖阀管进行加固处理，在敏感建筑物四周周围2米外，打设斜向注浆孔，倾斜45°≤α≤60°，间距0.5m×0.5m，梅花形布置，更有利于注浆扩散和相互之间的渗透，增强了加固体的强度和密实度。

(4)本发明将克泥效注入孔位选择中盾上部11点位和1点位、下部的5点位和7点位，共4个径向注浆孔，及时有效地填充盾构隧道管片与土体之间的全环空隙，把地表沉降值控制在2mm范围内,有效的保护了地面敏感建筑群的安全，顺利穿越了高风险地段。

(5)本发明盾构机采用土压平衡盾构机，满足穿越软弱地层的适应性。特别是通过对盾构施工掘进参数和姿态的控制，以最合理的施工参数安全施工，减少了对软弱地层的扰动，降低了盾构隧道下穿施工对地表敏感建筑物群的影响。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的流程图；

图2是本发明地层复合式预注浆加固处理的示意图；

图3是本发明盾构超前注浆孔位置示意图；

图4是本发明克泥效注浆孔位置示意图。

图中：1-地面敏感建筑群；2-地面；3-袖阀管；4-地层加固区；5-盾构超前加固区；6-盾构左线；7-盾构右线；8-中盾上部同步注浆孔；9-中盾下部同步注浆孔；10-盾构超前注浆；11-刀盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，包括如下步骤，

步骤一：施工准备；

步骤二：地层复合式预注浆加固处理；

采用地面分层注浆和盾构机超前注浆两种复合深层注浆方法，对敏感建筑物周围下方布设斜向的注浆加固孔，并向注浆加固孔内注浆加固；

步骤三：在非下穿段进行施工试验；

在非下穿段进行施工试验，获取沉降监测数据和盾构机掘进参数数据并分析，据分析结果修正注浆加固参数；

步骤四：盾构机穿越敏感建筑群：

根据步骤三获取的数据及注浆加固参数的修正结果，盾构隧道下穿敏感建筑群，在下穿前及下穿过程中进行控制沉降风险施工；在盾构隧道下穿过程中，采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态；直至完成盾构。

在具体应用时，首先要进行施工准备，在准备阶段确定盾构隧道上方软弱地层的土质情况，对敏感建筑物进行构筑物裂缝、沉降、倾斜等进行实测并标识。对盾构及配套设备进行一次全面的检修保养，保证所有的设备处于最佳工作状态。地层复合注浆加固时采用“袖阀管注浆加固”和“盾构机超前注浆系统”方法对软弱地层进行加固处理。在非下穿段进行施工试验阶段，获取试验时掘进的相关参数，为盾构机穿越敏感建筑群做好充分的准备；盾构机穿越敏感建筑群时，不仅通过盾构机自身进行姿态的控制，同时采用辅助措施控制盾构机姿态，在盾构前及盾构过程中，采取控制沉降风险的技术措施，最大限度的将地层损失与地表敏感建筑群之间不均匀变形控制在安全允许范围，保证了盾构隧道下穿敏感建筑群的安全施工。

实施例二：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤一施工准备包括如下步骤：

第一步，针对盾构隧道设计线路经过地面2上的不可拆除、不可移动的敏感建筑群，确定盾构隧道下穿地表敏感建筑物的特征、规模、结构和地基处理形式；加密地质探孔确定盾构隧道下穿敏感建筑物的施工地质情况；

第二步，在盾构隧道区域上方的地表沿隧道轴线设置多个第一沉降观测点，在垂直于隧道轴线方向的地表建筑物设置多个观测断面,所述观测断面上设置多个第二沉降观测点。

在实际使用时，施工准备工作做的越详尽，对后续的安全、顺利施工越有保证。因此，在施工准备时做到：

(一)对敏感建筑物进行调查和标识

针对盾构隧道设计线路经过地面2上的不可拆除、不可移动的敏感建筑群，全面调查盾构隧道下穿地表敏感建筑物的特征、规模、结构和地基处理形式；对地面2、地下各类电力、通信、供排水管线调查标识。实地标识各类管线名称、产权单位、维护负责人、埋深、走向及与线路相对(三维)位置，并与现场管理人员、施工人员进行交底。

(二)地质调查补勘

加密地质探孔确定盾构隧道下穿敏感建筑物的施工地质情况，确定加固范围。施工区划进行地铁钻探或地质雷达补充调查，形成与设计地质资料对照分析成果，并与现场施工管理人员、施工作业人员进行交底。

(三)盾构机设备检查维保

对盾构及配套设备进行一次全面的检修保养，保证所有的设备处于最佳工作状态。重点检查和维保包括：

1、驱动动力系统，如电机、油马达、高压油管等。

2、电气控制系统中的电磁阀、接触器以及传感器。

3、注浆系统，检修注浆泵、清通注浆管路，使之保持畅通。

4、渣土改良装置，检修泡沫泵、水泵，清通管路，使之保持畅通。

5、运输系统，含皮带机及电瓶车。尤其是电瓶车，必须保证刹车系统正常工作。

6、气压设备按照3bar压力进行保压试验，对气压设备的气密性进行全面检查。

7、检查铰接密封、盾尾密封，保证各部位具有良好的密封性能。

8、螺旋输送机闸门，从土仓到螺旋输送机出土口闸门检查与保养。

(四)监控量测布设测点

在盾构隧道区域上方的地表沿隧道轴线设置多个第一沉降观测点，在垂直于隧道轴线方向的地表建筑物设置多个观测断面,所述观测断面上设置多个第二沉降观测点。

实施例三：

参照图1～图4所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤二地层复合式预注浆加固处理的具体方式为：

第一步，地面分层注浆：

先在敏感建筑物四周2米外地表上，打设斜向注浆孔，注浆孔与水平面的夹角为α，其中，45°≤α≤60°，注浆孔间距0.5m×0.5m，梅花形布置2排；注浆管采用钢制袖阀管3，管长5.5米，钻孔直径φ50，注浆管管径为φ42mm；单孔有效扩散直径为1m；注浆浆液是由水泥浆和水玻璃浆组成的双液浆，其中的水泥浆是由水和水泥按照重量比为0.8～1:1配置而成，水泥浆与水玻璃浆按照1:0.5的重量比例注入；

第二步，盾构超前注浆施工

盾构超前注浆10的注浆浆液采用超细水泥与水玻璃配成双液浆，先将超细水泥与水配成A液，浆液配比是1:1，再A液与浓度为35～40Be水玻璃按照1:0.5的比例混合制成浆液；连接并调试好超前钻注一体机，按照超前注浆孔深9-10米范围，注浆压力为0.8～1.5MPa，对盾构机的前端预留的钻注浆孔内注浆。

进一步的，所述的第一步超前注浆施工的方法为：采用在盾构机前端设置钻注浆管孔，盾构机前盾拱部180°范围内设置8个超前预注浆孔，注浆孔环向间距不大于1.2m，注浆孔角度不大于10°，注浆孔距离刀盘11间距不大于3m，浆液扩散半径1.0m，每次注浆范围为刀盘11前方9～10米；钻注过程中利用止浆塞和防喷装置防止泥浆和注浆材料渗漏；单孔注浆压力0.8～1.5MP，注浆压力达到设计终压并维持5min以上结束该孔注浆；单孔注浆量估算采用

Q＝πR²Hnα(1+β)，

式中：

Q—单孔注浆量；

R—浆液扩散半径；

H—超前注浆加固深度；

n—黏土孔隙率；

α—地层填充率；

β—浆液损失率。

本发明采用复合式预注浆加固处理，对地层加固区4和盾构超前加固区5进行加固。盾构超前加固区5保证盾构左线6和盾构右线7均在加固区内。

在实际使用时，采用本技术方案，确保了掌子面地层注浆加固的施工质量，减少地层压力损失和地表沉降。

在具体应用时，单孔注浆可以以定量和定压相结合的方式进行控制，确保注浆质量。

本实施例中水泥采用的是42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用的是浓度为35～40Be水玻璃。

实施例四：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤三在非下穿段进行施工试验的具体步骤如下：

第一步，在盾构机即将下穿敏感建筑物前30环处，选取设置一试验段，地面2堆载沙袋模拟房屋荷载，记录包括推进土压及出土量、盾构机推进速度、刀盘11转速及扭矩、盾构机的纠偏量、管片数据及注浆速度在内的盾构机掘进参数数据；包括地面建筑物沉降值和隧道变形沉降值的沉降监测数据；

第二步，对第一步获取的数据进行分析，修正注浆加固参数。

在修正注浆加固参数时，是根据注浆期间，对隧道变形、隆起进行监测的结果，尤其因注浆压力引起的隆起夹层，根据监测结果控制注浆压力、工艺等。同时，通过施工试验确定控制盾构机掘进刀盘11转速、出土量及推进扭力等掘进参数，使盾构机掘进处于平稳状态，减小对周围土体的扰动。

在实际使用时，由于盾构隧道下穿敏感建筑物存在一定的安全风险，因此，选定下穿敏感建筑物前30环处作为试验掘进段落，以保护敏感建筑物安全的沉降控制标准为目标导向，模拟下穿建筑物进行建模和数值分析，全面分析试验掘进参数，修正注浆加固参数，完善盾构掘进专项方案中风险控制措施，为确保下穿敏感建筑群的施工安全打下良好的基础。

实施例五：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，盾构机掘进参数的设定如下：

推进土压及出土量：土仓内土压力值P大于静水压力和地层土压力之和P0，即P＝K×P0，K为压力系数，K的值取为1.0～1.3，且P控制在0.09～0.13MPa范围内；

推进速度、刀盘11转速及扭矩：推进速度为30～40mm/min，刀盘11为1.3～1.4r/min，同时扭矩不高于2000kN·m；

盾构姿态：盾构穿越前将姿态向轴线靠拢，穿越过程中，盾构机的纠偏量，每环不大于6mm；

管片：管片均采用M27、M24弯螺栓错缝拼接，每环纵向10根，环向12根，计22根/环；

注浆速度：注浆速度应与掘进速度匹配；注浆的浆液采用的是水泥砂浆。

在实际使用时，隧道穿越浅埋区范围，主要位于粉质粘土层中，对照隧道排版，结合管片超前量，推算盾构过浅覆盖区段每一环管片的实际埋深，并对照地质勘察报告及实测水位情况，土仓内土压力值P应略大于静水压力和地层土压力之和P0，即P＝K×P0，K值一般取1.0～1.3，并在掘进中根据实际施工情况进行动态调整。盾构机穿越敏感建筑群土压力值P在0.09-0.13MPa的控制范围，根据需要适时调整土压力值P。

根据试验段施工出土量统计及分析情况，设计出土量为36m³，实际出土量平均约为48m³，出土松散系数基本为1.3。盾构每环的出土量应根据渣土斗存方实际测量得出，保证出土量测量精度。

要确保盾构机快速均匀推进，推进速度控制在30～40mm/min之间，刀盘11转速控制在1.3～1.4r/min，同时扭矩不高于2000kN·m，一旦发现扭矩加大，应立即进行处理。

盾构穿越前应将姿态向轴线靠拢，穿越过程中，应控制盾构机的纠偏量，每环应不大于6mm，穿越过程中，加强对自动测量控制点的复测，并控制盾构姿态的纠偏量，确保以既定姿态推进。

管片均采用错缝拼装方式，拼装时先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块，最后拼装封顶块。穿越浅埋软弱地层区段采用M27、M24弯螺栓，每环纵向10根，环向12根，计22根/环。管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式，减少管片变形沉降。

在实际施工时，按照掘进速度进行同步注浆：同步注浆速度应与掘进速度相匹配，并根据管片与土体间空隙体积及时进行同步注浆，浆液选择水泥砂浆。

实施例六：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一或实施例五的基础上：所述步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，对掘进掌子面进行渣土改良，改良的方法为：在盾构机刀盘面板均匀布置7个刀盘喷口，4路泡沫，2路膨润土,1路预留注水口；土体改良采用泡沫剂，泡沫剂注入量控制在25kg/环；从刀盘11前方加入泡沫和水，泡沫的发泡率为2％～5％，盾构机穿越时的姿态控制是利用分区油缸压力控制；当轴线偏差超过10mm时，利用盾构机的主动铰接系统调整盾构姿态，纠偏量每环小于6mm，盾构机前端水平姿态控制在0mm，垂直姿态控制在-15mm至-20mm之间。

在实际使用时，对掘进掌子面进行渣土改良，确保后续施工的安全。

实施例七：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例六的基础上：所述水泥砂浆由水泥、砂子、膨润土、粉煤灰和水按照重量比为16：60：9：42：53混合而成；固结体强度:1天≥0.2MPa，28天≥2.5MPam，注入量不小于1t/环，注入压力0.1MPa-0.2MPa；注入水泥砂时，每隔5环径向注入单组份聚氨酯形成隔离环。

在实际使用时，注浆浆液采用上述配比，在0.3MPa压力下泌水率不大于2.5％；浆体流动度不大于25s，30min后不大于35s；压入管道的浆体不得含未搅匀的水泥团块，终凝时间不大于12h，实现了快速凝结。

实施例八：

参照图1、图3和图4所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤四采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态的方法如下：所述的步骤四采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态的方法如下：在盾构机中盾部位选择同步注浆孔径向同时注入C液和D液，注入量C液和D液的流量比为12.5∶1，并且C液的流量为0.9M³/h；所述C液为克泥效浆液，克泥效与水的重量比为400∶825；所述D液为40Be水玻璃和水的混合液，水玻璃与水的体积比为1∶1；其中同步注浆孔选择在中盾上部11点位和1点位、下部的5点位和7点位，共4个径向注浆孔。

在实际使用时，为了更好的控制盾构机姿态，抑制地表沉降量过大，在中盾、前盾底部径向注入新型材料克泥效材料，保证盾构机姿态；为控制地表沉降，通过位于11点位和1点位的中盾上部同步注浆孔8及位于5点位和7点位的中盾下部同步注浆孔9注入克泥效材料，填充盾体外部的空隙。

盾构机上安装配备一套变频控制的软管挤压泵，将克泥效、水混合液搅拌器、水玻璃存储器、电子流量计配套安装，整部设备安装在盾构机后配套台车上，通过注浆软管在盾构机掘进过程中对盾体部位空隙同步注入克泥效浆液，填充空隙。为使注入效果达到最佳，将克泥效注入孔位选择中盾上部11点位和1点位、下部的5点位和7点位，共4个径向注浆孔，及时有效地填充盾构隧道管片与土体之间的全环空隙，把地表沉降值控制在2mm范围内,有效的保护了地面敏感建筑群1的安全。

实施例九：

参照图1所示的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，在实施例一的基础上：所述的步骤四控制沉降风险施工的具体方法为：

第一步，进行二次补强注浆；对盾尾建筑空隙采用设置在盾构机上的双液注浆泵进行二次注浆，注浆压力为0.3-0.5MPa，注浆量每环不少于2m³，当注浆压力达到0.5Mpa停止注浆；

第二步，对敏感建筑物进行沙袋反压；先行盾构机到达敏感建筑物前28～32米，将敏感建筑物内人员及影响范围内建筑住户人员临时迁离开，并采用沙袋堆满室内地板，或在房屋周围2米范围内码放沙袋进行反压后，进行盾构穿越。

在实际使用时，本发明二次补强注浆施工工艺的核心是遵循“同步注入，快速凝结，信息反馈，适当补充”的原则。

“同步注入”是指同步注浆仅仅是使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高盾构管片背后注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强隧道衬砌的目的。

“信息反馈”是指根据试验段的掘进和相应的监测数据情况，及时做好信息数据的监测，对于出现异常，及时进行反馈，并且及时采用双控措施进行注浆质量控制。注浆压力为0.3-0.5MPa，注浆量每环不少于2m³，注浆压力最大达到0.5Mpa停止注浆

“适当补充”是指为填充管片壁厚空隙，适当补充压浆在管片出盾尾5环后进行，二次注浆从隧道的顶部开始，注完顶部再注两侧，多点少量进行，注浆完毕后封闭注浆孔，浆液采用水泥水玻璃双液浆(双液体注浆配合比为：水灰比＝1：1，水玻璃：水＝1：1)，通过注浆压力和注浆量双控确保注浆密实度。

对敏感建筑物进行沙袋反压操作，是在先行盾构机到达敏感建筑物前30米左右(25环)时，将敏感建筑物内人员及影响范围内建筑住户人员临时迁离开，并采用沙袋堆满室内地板，或在房屋周围2米范围内码放沙袋进行反压。盾构穿越期间严格按照既定施工参数匀速推进，避免波动过大引起浅埋地面的不稳定，并加强监控量测，确保房屋安全。

本实施例中双液注浆泵采用的是KBY-50/70双液注浆泵。

综上所述，本发明通过施工准备、地层复合式预注浆加固处理、在非下穿段进行施工试验和盾构机穿越敏感建筑群四个步骤，有效的控制了盾构机下穿时地表沉降变形，保证了敏感建筑物的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一：施工准备；

步骤二：地层复合式预注浆加固处理；

采用地面分层注浆和盾构机超前注浆两种复合深层注浆方法，对敏感建筑物周围下方布设斜向的注浆加固孔，并向注浆加固孔内注浆加固；

步骤三：在非下穿段进行施工试验；

在非下穿段进行施工试验，获取沉降监测数据和盾构机掘进参数数据并分析，据分析结果修正注浆加固参数；

步骤四：盾构机穿越敏感建筑群：

根据步骤三获取的数据及注浆加固参数的修正结果，盾构隧道下穿敏感建筑群，在下穿前及下穿过程中进行控制沉降风险施工；在盾构隧道下穿过程中，采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态；直至完成盾构。

2.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤一施工准备包括如下步骤：

第一步，针对盾构隧道设计线路经过地面(2)上的不可拆除、不可移动的敏感建筑群，确定盾构隧道下穿地表敏感建筑物的特征、规模、结构和地基处理形式；加密地质探孔确定盾构隧道下穿敏感建筑物的施工地质情况；

第二步，在盾构隧道区域上方的地表沿隧道轴线设置多个第一沉降观测点，在垂直于隧道轴线方向的地表建筑物设置多个观测断面,所述观测断面上设置多个第二沉降观测点。

3.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤二地层复合式预注浆加固处理的具体方式为：

第一步，地面(2)分层注浆：

先在敏感建筑物四周2米外地表上，打设斜向注浆孔，注浆孔与水平面的夹角为α，其中，45°≤α≤60°，注浆孔间距0.5m×0.5m，梅花形布置2排；注浆管采用钢制袖阀管(3)，管长5.5米，钻孔直径φ50，注浆管管径为φ42mm；单孔有效扩散直径为1m；注浆浆液是由水泥浆和水玻璃浆组成的双液浆，其中的水泥浆是由水和水泥按照重量比为0.8～1:1配置而成，水泥浆与水玻璃浆按照1:0.5的重量比例注入；

第二步，盾构超前注浆施工

盾构超前注浆(10)的注浆浆液采用超细水泥与水玻璃配成双液浆，先将超细水泥与水配成A液，浆液配比是1:1，再A液与浓度为35～40Be水玻璃按照1:0.5的比例混合制成浆液；连接并调试好超前钻注一体机，按照超前注浆孔深9-10米范围，注浆压力为0.8～1.5MPa，对盾构机的前端预留的钻注浆孔内注浆。

4.如权利要求3所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的第二步超前注浆施工的方法为：采用在盾构机前端设置钻注浆管孔，盾构机前盾拱部180°范围内设置8个超前预注浆孔，注浆孔环向间距不大于1.2m，注浆孔角度不大于10°，注浆孔距离刀盘(11)间距不大于3m，浆液扩散半径1.0m，每次注浆范围为刀盘(11)前方9～10；钻注过程中利用止浆塞和防喷装置防止泥浆和注浆材料渗漏；单孔注浆压力0.8～1.5MP，注浆压力达到设计终压并维持5min以上结束该孔注浆；单孔注浆量估算采用

Q＝πR²Hnα(1+β)，

式中：

Q—单孔注浆量；

R—浆液扩散半径；

H—超前注浆加固深度；

n—黏土孔隙率；

α—地层填充率；

β—浆液损失率。

5.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤三在非下穿段进行施工试验的具体步骤如下：

第一步，在盾构机即将下穿敏感建筑物前30环处，选取设置一试验段，地面(2)堆载沙袋模拟房屋荷载，记录包括推进土压及出土量、盾构机推进速度、刀盘(11)转速及扭矩、盾构机的纠偏量、管片数据及注浆速度在内的盾构机掘进参数数据；包括地面建筑物沉降值和隧道变形沉降值的沉降监测数据；

第二步，对第一步记录获取的数据进行分析，修正注浆加固参数。

6.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，盾构机掘进参数的设定如下：

推进土压及出土量：土仓内土压力值P大于静水压力和地层土压力之和P0，即P＝K×P0，K为压力系数，K的值取为1.0～1.3，且P控制在0.09～0.13MPa范围内；

推进速度、刀盘(11)转速及扭矩：推进速度为30～40mm/min，刀盘(11)为1.3～1.4r/min，同时扭矩不高于2000kN·m；

盾构姿态：盾构穿越前将姿态向轴线靠拢，穿越过程中，盾构机的纠偏量，每环不大于6mm；

管片：管片均采用M27、M24弯螺栓错缝拼接，每环纵向10根，环向12根，计22根/环；

注浆速度：注浆速度应与掘进速度匹配；注浆的浆液采用的是水泥砂浆。

7.如权利要求1或6所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述步骤四盾构机穿越敏感建筑群时，对掘进掌子面进行渣土改良，改良的方法为：在盾构机刀盘面板均匀布置7个刀盘喷口，4路泡沫，2路膨润土,1路预留注水口；土体改良采用泡沫剂，泡沫剂注入量控制在25kg/环；从刀盘(11)前方加入泡沫和水，泡沫的发泡率为2％～5％，盾构机穿越时的姿态控制是利用分区油缸压力控制；当轴线偏差超过10mm时，利用盾构机的主动铰接系统调整盾构姿态，纠偏量每环小于6mm，盾构机前端水平姿态控制在0mm，垂直姿态控制在-15mm至-20mm之间。

8.如权利要求6所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述水泥砂浆由水泥、砂子、膨润土、粉煤灰和水按照重量比为16：60：9：42：53混合而成；固结体强度:1天≥0.2MPa，28天≥2.5MPam，注入量不小于1t/环，注入压力0.1MPa-0.2MPa；注入水泥砂时，每隔5环径向注入单组份聚氨酯形成隔离环。

9.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤四采用克泥效工艺辅助控制盾构机姿态的方法如下：在盾构机中盾部位选择同步注浆孔径向同时注入C液和D液，注入量C液和D液的流量比为12.5∶1，并且C液的流量为0.9M³/h；所述C液为克泥效浆液，克泥效与水的重量比为400∶825；所述D液为40Be水玻璃和水的混合液，水玻璃与水的体积比为1∶1；其中同步注浆孔选择在中盾上部11点位和1点位、下部的5点位和7点位，共4个径向注浆孔。

10.如权利要求1所述的一种浅埋软弱地层中盾构隧道下穿敏感建筑群的施工方法，其特征在于，所述的步骤四控制沉降风险施工的具体方法为：

第一步，进行二次补强注浆；对盾尾建筑空隙采用设置在盾尾机上的双液注浆泵进行二次注浆，注浆压力为0.3-0.5MPa，注浆量每环不少于2m³，当注浆压力达到0.5Mpa停止注浆；

第二步，对敏感建筑物进行沙袋反压；先行盾构机到达敏感建筑物前28～32米，将敏感建筑物内人员及影响范围内建筑住户人员临时迁离开，并采用沙袋堆满室内地板，或在房屋周围2米范围内码放沙袋进行反压后，进行盾构穿越。

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