上海外滩通道盾构穿越历史建筑群施工保护技术.pdf

摘要]上海外滩通道工程采用b14270m的土压平衡盾构施工，盾构沿途浅覆土，近距离穿越浦江饭店、上海大厦、外白渡桥、外滩万国建筑博览群等设施，盾构推进对历史建筑群影响巨大。在试验和监测基础上，针对建筑群与隧道的相对位置及建筑群现状，提出了不同的施工保护方法：盾构穿越浦江饭店时，采用FECE隔离桩；穿越上海大厦和万国建筑群时，采用注浆加固法，同时对盾构推进参数进行严格控制；取得了良好的工程效果，盾构推进结束后沿线历史建筑物最大沉降仅5.3mm。[关键词]上海外滩通道；盾构；穿越；历史建筑群；注浆加固；保护技术

内容摘抄：

1工程概况
上海外滩通道工程自北向南穿越整个上海外难地区，采用b14270mm的土压平衡盾构施工，是国内直径最大的土压平衡盾构隧道。盾构在外难历史文化风貌保护区和黄浦江的夹缝下穿行而过，沿途浅覆土，近距离穿越浦江饭店、上海大厦、外白渡桥、外滩万国建筑博览群、地铁、地下通道等设施（见图1），特别是外滩万国建筑博览群云集了和平饭店、海关大楼等数十栋建筑物，这些建筑物虽经多次修缮，仍然存在较为严重的老化问题。由于盾构隧道施工技术的复杂性，目前还不能完全控制以盾构正上方为中心土层的地表沉降。这种不均匀沉降对外滩万国建筑博览群的影响是灾难性的。
国内外学者对盾构穿越建筑物保护技术做了大量研究，大多采用注浆加固、隔离桩等工程措施来阻断盾构施工土体扰动对建筑物的影响，取得了良好的工程效果B]。但是对上海外滩通道工程超大型土压平衡盾构施工来说，超大的开挖断面、超大的扭矩与推力都加大了盾构施工对周围土体的扰动，注浆加固和隔离桩等措施是否适用于环境如此敏感的工程值得探讨。

2建筑群现状和保护方案的选取
1)历史建筑群现状目前外难大多数历史保护建筑物都存在一定的不均匀沉降、倾斜以及上部结构老化。这些历史保护建筑物大都采用钢筋混凝土筏板外加木桩的基础形式。由于历史保护建筑群地处黄浦江以及苏州河沿岸，地下水位较高，且采用木桩基础，耐久性较差，而其建成期间又较长，导致基础的整体性和强度减弱，因此造成了上部结构的不均匀变形、倾斜和开裂。如果不采取一定的施工保护措施，盾构通过时对土体的扰动将使建筑物受损情况加剧，甚至可能造成不可挽回的损失。

2)保护方案选取
FCEC隔离桩6]保护措施造价昂贵，工期较长，为世博工程，须在世博会开始前竣工，因此FCEC隔离桩不能用于沿线所有建筑物的保护。并且外滩中山东路交通流巨大，每天高峰的通行量>3000辆，其中过境外难的交通量占总交通量的70%~80%,因此必须选用一种占地面积小、施工便捷的方法。为此选择了工期短、施工便利的注浆加固法，在建筑物与隧道之间进行隔离加固，鉴于超大直径盾构隧道的特殊性和工程环境的敏感性，注浆加固效果和加固区域需要通过现场试验确定。同时通过严格控制盾构推进参数减少盾构施工对周围土体的影响。

3注浆加固现场试验
3.1试验介绍
注浆加固法目前已经比较成熟，并应用于大量工程，并取得了良好效果，但是用于超大直径盾构穿越历史建筑物的保护还是首次，加上沿线历史建筑物的重要性，其适应性以及外难地区土层加固效果等问题需要试验验证。选取浦东世博会电缆隧道某区间作为试验段。试验段地表标高为4.20m,隧道轴线标高为-10.2m。盾构直径6340mm,隧道内径5500mm,管片环宽1.2m,厚度0.35m。试验段土层与外难地区较为接近。

3.2试验结果
加固区外侧土体侧向位移如图3所示，可以看出，从地表至起始注浆深度地层的水平位移不断加大，而起始注浆位置，地层的水平位移明显减小，这表明注浆后形成的加固体对于限制土体的水平位移起到了一定作用；而从起始加固深度开始向下，地层的水平位移又有所增大，注浆形成的加固体强度并不足以完全隔断盾构推进的水平挤压，其自身也会受到盾构推进的影响；加固体上部土层发生了较大的变形，这表明盾构的挤压作用会绕过加固体作用于周围地层。

4盾构推进参数控制
通过试验可知，采用注浆加固法保护外难通道沿线的历史建物是可行的，在此基础上必须严格控制盾构的推进参数，减少盾构对周围土体的扰动。上海外滩通道工程盾构在掘进过程中需要同时穿越2~3个不同性质的土层。推进时通过调节土舱上部8号土压力传感器所在位置的土舱压力来控制整个土舱和前方地层的压力平衡。按照前期计算论证的结果，土舱压力按照静止土压力系数K。=0.77设置，推进过程中根据实时监测的结果进行调整。在穿越历史保护建筑群前，提出了“匀速推进”原则，盾构匀速推进，保证了盾构与周围地层的宏观动态力学平衡。在实际推进过程中，发现在管片拼装、皮带机转接以及由于其他原因导致盾构停止推进时，土舱压力会由于推进千斤项的微量回缩而减小，停推时间过长，土舱压力会下降10~20kPa,这对于维持开挖面的稳定十分不利。因此“匀速推进”的关键并不完全在于盾构操作人员对于盾构推进速度的控制，而在于减小由于机电故障、管片运输、及时出土等面原因造成的非工序性停推。

（略）

投稿会员：巧克力布丁