盾构侧穿邻近古建筑的施工影响分保护措施加固效果的思考

于阳

摘 要：近年来，我国社会主义市场经济发展迅速，城市建设速度加快，当中交通建设逐渐朝向纵深发展，地铁盾构穿越城市密集区的范围越来越广，并且沿线存在大量低下城市生命线工程与地上敏感建筑物。一些高灵敏度的盾构侧穿施工，对土体产生的扰动会造成较大的地层移动，从而引起建筑物基础不均匀沉降，进而导致地上结构出现变形，严重的情况下会直接导致建筑物倒塌。尤其是穿越古建筑施工时，则需要对盾构的推进施工提出了更高的要求。为保护古建筑不遭受破坏，就需要实施有效的保护措施，确保古建筑地基的稳定性。本文结合上海111号线侧穿古建筑的实际工程，首先阐述了工程概况，紧接着通过分析盾构推进数值加以说明施工影响，最后通过数值计算明确加固效果。

关键词：盾构侧穿；古建筑；施工影响；保护措施；加固效果

中图分类号：U458.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0127-02

在社会建设发展过程中，纵向发展已然成为了城市发展建设的必然趋势。盾构侧穿推进施工过程中，一定程度上对地层产生了较大的干扰，造成地层出现不同程度的下陷，地基的不稳定直接导致地上建筑物出现不同程度的下降，严重的情况下直接会引发建筑物的坍塌。尤其是一些古建筑，本身桩基并不是十分牢固，一旦受到盾构侧穿施工的影响，将会直接坍塌。为有效保护古建筑，就需要在盾构侧穿推进过程中，注重保护措施的应用，以此有效增强古建筑地基的稳定性。这样一来，就对盾构侧穿的推进提出了更高的要求。从保护古建筑的角度而言，本文对“盾构侧穿邻近古建筑的施工影响分保护措施加固效果”进行更深層次的分析具有极为重要的现实意义。

1 工程该概况

地铁11号线在盾构推进过程中，与古建筑徐家汇天主教堂相交。徐家天主教堂始建于18世纪末，建筑本体共有5层，临近隧道方向的大堂顶部两侧是尖顶式的哥德式钟楼，高度为50米，教堂上部结构主要是砖木结构，采用的是木桩基础。纵观建筑物与隧道，两者相距9米。为了更好减少盾构侧穿施工对教堂的影响，在盾构穿越古建筑之前，施工单位就提前采取了预加固措施，即采用了中国最为先进的桩基新技术。具体为采用桩数21根，每桩顶标高负五米，桩底标高为负30.76米。

2 盾构推进数值分析

2.1 施工工况模拟分析

纵观11号线现场施工进度情况，主要分为四个阶段，一是待到盾构掘进施工临近天主教堂时，则及时停止隧道推进，并进行下一环节的桩基加固施工；二是在桩基施工完成之后，上行线开始持续推进，直到上行线完成穿越天主教堂，同时下行线开始掘进。值得注意的是下行线在推进过程中，需要与上行线保持一段距离；三是上行线完成穿越教堂之后，下行线则开始进入穿越阶段；四是上行线远离教堂之后，下行线则需要完成穿越[1]。为此，结合施工实际情况，所采取的加固方式应该有所区别。该工程主要采取的施工工况模拟分为以下三种，（1）桩基施工阶段；（2）在隔离桩基保护下，上行线盾构推进，完成穿越教堂；（3）下行线盾构推进，穿越教堂。

2.2 桩基施工模拟分析

所谓的桩基施工，主要是在传统喷射搅拌功法的基础上，进行优化改造，形成的一种新型加固功法。该种施工技术主要是利用地压平衡原理，以此实现最大程度上减少施工期间对加固土体以外的周围土层的扰动作用[2]。为此，在盾构下穿越建筑物之前，就需要对建筑地层实施桩基加固，使得隧道与建筑物地基之间形成一道隔离幕墙，以此起到保护作用[3]。虽然桩基能够对建筑物地基进行加固，但是由于桩基施工必然会对加固区域产生扰动，必然会影响到加工区域的力学参数[4]。为此，在桩基施工模拟过程中，有必要重点考虑上述因素，具体为模拟桩基加固之后，地层稳定效果；桩基施工阶段对加固区域土体的扰动影响。

2.3 盾构推进模拟分析

隧道掘进是一项十分复杂的工程，具体表现在初始应力的形成、土体开挖、开挖土体应力释放、盾尾注浆压力以及注浆层硬化等。由此可见，盾构推进施工环节众多，造成质量难以把控。为此，有必要对盾构的掘进作以下简化：（1）根据地上建筑物等以及土体自重应力，模拟土层初始应力场，由于教堂年代久远，自带桩基承载力不给予考虑；（2）注浆充填材质均是等代层，并通过改变刚度参数，以此模拟施工期间注浆层力学特性；（3）模拟隧道开挖连续性推进过程，需要简化推进步长[5]。

2.4 数值计算模型与参数、计算结果分析

隧道采用土压平衡盾构掘进施工，盾构外径为6.34米，衬砌外径为6，20米，管片结构主要是采用35厘米厚度的混凝土，各环宽度均为1.2米。注浆层的强度随着时间的推移不断增加，具体通过弹性模量表现。在相关数值确定之后，便开始有效计算。根据相关计算结果显示，由于桩基施工的干扰，桩基施工处的地层出现了不通过程度的沉降，并且发现桩基础沉降度最少，然而远离桩基的地层沉降量较大。由此可见，在采用桩基之后，盾构侧穿对建筑施工的影响得到有效的减少。虽然桩基施工本身会产生一定的影响，但是相比传统的高压旋喷桩而言，影响程度可谓是得到了一定的减少。除此之外，横断面位移情况也能够通过计算结果加以体现，现对其具体分析：由断面沉降数据可知，桩基施工造成的沉降在整个施工过程中占极少部分，并且各横断断面最大沉降处于桩基施工处；在下行线开挖之后，上行线地表沉降程度明显高于下行线地表的沉降程度，尤其是教堂承重墙底部的沉降效果，更是明显。究其原因在于地表建筑物的存在，对地表产生了更大的作用力，促使地表所受压力发生了变化，进而出现沉降现场。待到盾构掘进，土体内部受力不均衡，就出现了不同沉降。桩基的应用，有效减轻了沉降效果，具体表现在桩基处古建筑地基形变相比其他地方形变更不明显。

3 数值模拟与现场实测对比分析

加固效果的测定，关键是通过数值模拟与现场实测对比得出。根据相关数据可以得出地表存在教堂的情况下，并考虑桩基施工具体情况，可以得出数值模拟与现场实测结果在规律上基本保持一致，也就是模拟值与实测值基本一致。具体表现在现场施工对教堂各部分的沉影响可以分为三个阶段，分别是桩基施工扰动阶段、上行线穿越阶段以及下行线穿越阶段。当中桩基施工所产生的影响可谓是最主要的。然而在上、下行线穿越古建筑时，桩基可以发挥隔离保护作用。从沉降数值情况而言，各监测点的沉降数值可谓是最小，根据相关实测数据可以得出数值计算与现场实测的结果基本一致，虽然有一定的差距，但是在可控范围之内，为此可以得出数值模拟方法得出的数据具有较高的可靠性与准确性。

除此之外通过对有桩基加固与无桩基加固的对比，可以得出在有桩基加固的情况下，各现场实测点的沉降数值明显小于无桩基加固的现场的沉降数值。为此，在盾构侧穿邻近古建筑时，采用桩基加固具有十分明显的隔离保护作用。

4 结语

综上所述，本课题主要是结合上海地铁11号线盾构侧穿古建筑工程，通过数值模拟与现场实测方法，分析了盾构侧穿推进与加固措施对古建筑的具体影响、加固效果。实践得出桩基施工对保护古建筑的地基具有十分重要的作用。

参考文献

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[2]潘伟波.基于数值模拟盾构侧穿建筑物加固方式比选研究[J].建筑技术开发，2017，44（14）：37-38.

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