以佛山地铁三号线东乐路站—大良站区间盾构侧穿国家级文物保护区（清晖园保护区）为背景，对隧道施工引起的清晖园建筑物沉降进行分析。

一、工程概况

三号线工程东乐路站—大良站区间线路出东乐路站后，沿东乐路向西延伸，旁穿兴荣楼、东城花园商住楼、德福楼、富丽阁、广德业大厦，在东苑路口处拐向西北，下穿东晖楼、乐景阁，之后沿清晖路前进，在区间里程ZDK18+520～ZDK18+570范围侧穿国家级文物保护区（清晖园保护区）、旁穿新世界商业广场、盈建大楼主楼，到达终点大良站。线路走向如图8.22所示。

图8.22　东乐路站—大良站区间线路走向

区间左线隧道结构外边线与清晖园核心保护区平面最小净距约8.39 m，竖向最小净距约26.41 m，如图8.23和图8.24所示，隧道拱顶及洞内为＜7-2＞强风化泥质粉砂岩，地质条件较好。清晖园古建筑主要采用天然基础，砖木结构，稳定性差，盾构掘进过程中容易扰动基础持力层，引起地面沉降的同时损坏周边建筑既有结构，使其产生不均匀沉降。

清晖园场地范围内工程地质从上到下依次为：

＜1-1＞素填土，＜2-1B＞淤泥质土，＜2-4＞粉质黏土，＜3-1＞粉细砂，＜3-2＞中粗砂，＜4-2B＞淤泥质土，＜5N-1＞粉质黏土，＜5N-2＞粉质黏土，＜6＞全风化泥质粉细沙岩、粉砂岩，＜7-2＞强风化泥质粉沙岩、粉砂岩，＜8-2＞中风化泥质粉砂岩、粉砂岩。

图8.23　清晖园和隧道剖面关系图

图8.24　清晖园和盾构隧道平面关系图

隧道洞身在影响古建筑物清晖园范围内主要穿越＜7-2＞强风化泥质粉砂岩、粉砂岩、＜8-2＞中风化泥质粉砂岩、粉砂岩。表8.2为清晖园场地范围内土层分层及物理特性。

盾构影响古建筑物清晖园范围内地表水体不发育，地表水主要为地表散流。场地范围内稳定地下水位埋深为1.40～3.50 m，场区地下水位年变化幅度一般为1.00～2.50 m。

表8.2　清晖园场地范围内土层分层及物理特性

二、监测方案主要内容

（一）沉降监测控制点布设及埋设方法

古建筑物沉降监测采用几何水准法进行。沉降监测控制点包括基准点和工作基点。根据本工程的沉降监测点的布设情况及周边环境，本项目基准点在基坑影响范围之外进行布设，共布设3组共9个基准点，基准点由既有建筑墙柱基准点组成，埋设方法如下。

用冲击钻在具有深桩基础的高层建筑的墙柱上成孔，成孔后用清水冲洗干净，然后在孔内灌注云石胶及其凝固剂将测点（“L”形Ф16或以上的不锈钢）进行固定（测点固定部位做成螺纹），如图8.25所示。

图8.25　监测控制点埋设

（二）沉降监测基准点稳定性检查的频率及方法

施工前，两组基准点进行联测，进行3次检验，保证监测工作实施前工作基点已处于稳定状态。在施工过程中，每组基准点每月进行1次基准点稳定性检查，两组基准点间的稳定性检查每两月复测1次，点位稳定后每个季度或每半年复测1次。当观测点变形测量成果出现异常，或测区受到地震、洪水等外界影响时，应及时进行复测。

沉降监测基准点《建筑变形测量规范》（JGJ8—2016）二等水准观测技术要求进行往返测，取两次观测高差中数进行平差。各站观测的测站观测顺序：

奇数站：后、前、前、后；偶数站：前、后、后、前。

在布设水准控制路线时，为确保前后视距差满足二等精度要求，同时满足变形监测的“三定”要求（测站固定、仪器固定、人员固定），在布设的同时量测出每次仪器的安置位置，并用红油漆在地面做出标记。基准点观测主要技术指标如表8.3所示。

表8.3　基准点观测主要技术指标

（三）沉降监测点埋设方法

沉降监测点点位的制作除了要满足精度的要求之外，还要做到不影响建筑物的外观，不影响车辆或行人的交通。根据具体情况，考虑到部分特殊的重点保护的古建筑物，在该类建筑物布设沉降监测点时应采用条码贴形式，待监测工作完成后可以撕掉条码，不影响美观也不影响建筑结构，如图8.26所示。

图8.26　监测点条形码

（四）控制值及监测频率

各监测项目的控制标准及预警标准应在满足相关规范要求、保证安全的前提下，根据工程监测等级及周边环境的具体情况而定，实际工作中主要依据设计结果、相关规范标准，如《工程测量规范》（GB50026—2007）、《建筑变形测量规范》（JGJ8—2016）等的规定值以及有关部门的规定、经验类比值来确定监测项目的报警值。清晖园变形控制值如表8.4所示。在正常施工情况下，监测频率如表8.5所示。当出现监测值达到报警标准、监测值变化量较大或者速率加快、建（构）筑物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重的开裂时，根据现场情况确定加密监测频率。

表8.4　清晖园古建筑物变形控制值

表8.5　清晖园古建筑物监测频率

三、风险识别及控制措施

（一）风险识别

1.盾构掘进自身风险

见表8.6。(www.daowen.com)

表8.6　东大区间盾构掘进自身风险识别表

2.周边环境风险

见表8.7。

表8.7　区间重要建（构）筑物风险识别表

（二）古建筑物变形控制措施

基于区间地质条件及穿越古建筑物的相关位置关系等上述状况，在盾构施工掘进过程中，为了保障施工的顺利进行，在监测重点的机理时应该做好以下几个方面的工作。

1.加强现场巡查巡视

现场巡查可以提供可靠的信息，用以评定工程安全性及施工对周边的影响，并对可能发生的安全隐患或事故及时准确地预报，以便及时采取措施消除隐患，避免事故的发生。其目的主要有：

（1）直观查看盾构施工有无异常变化，便于综合各种信息进行工程安全风险分析。

（2）作为现场监测工作的一项重要补充，可对监测点未覆盖的区域进行查看，确保及时发现未监测区域古建筑物的异常病害情况，并根据巡查情况调整监测工作。

2.对既有建（构）筑物采取一定的预加固措施

若隧道穿越地段土体力学参数较差，而地面又有加固条件，优先考虑对既有建（构）筑物采取一定的预加固措施。地面加固采用袖阀管预注浆：

（1）地面袖阀管预注浆加固盾构通过的地层区域。盾构隧道通过浅基础建筑物时，加密监测频率。

（2）如地面沉降与地下水位观测数据发现异常，应及时调整土仓压力，加大同步注浆量和二次注浆量，并立即启动地面跟踪注浆工作，注浆范围为盾构上方临邻近周边地层，防止因地层失水而造成地面大面积下沉，确保地面建筑的安全。

（3）地面预注浆与跟踪注浆方法采用袖阀管注浆工艺，地面预注浆及跟踪注浆选取水泥液浆，注浆压力控制在0.3～0.5 MPa。

3.加强监测数据反馈及分析

（1）建立完善的变形监测系统，在影响范围内的古建筑物结构上布设沉降观测点，进行系统、全面的跟踪测量，实行信息化施工。

（2）根据建（构）筑物的结构形式及其与隧道的关系，制定其最大沉降和沉降差的警界值。

（3）根据监测结果及时调整盾构的掘进施工参数，以验证选择施工参数的合理性，保证盾构开挖面的稳定，从而从盾构施工工艺上控制地层损失，减少建筑变形。

四、监测数据分析

对古建筑清晖园的监测，从2019年3月22日采取初始值，到2019年6月23日，历时约3个月共90天时间。盾构施工自大良站始发向东乐路站掘进，左线盾构于2019年3月6日始发，左线盾构于2019年4月12日在里程DK18+640位置（190环）附近进入对清晖园影响区，于2019年5月22日在里程DK18+470位置（292环）附近离开对清晖园影响区，历时约40天。其中在2019年5月1日，左线盾构在清晖园位置附近进行开仓作业。盾构右线掘进时间慢于左线，右线盾构于2019年4月29日始发，于2019年6月5日在里程DK18+640位置（190环）附近进入对清晖园影响区，于2019年6月20日在里程DK18+470位置（292环）附近离开对清晖园影响区，历时约15天。

（一）左线掘进监测分析

图8.27为左线盾构侧穿期间清晖园古建筑物的沉降曲线。左线盾构自4月12日开始进入影响区以来，古建筑清晖园的变形趋势为下沉状态，最大沉降量约-4 mm。4月14日至4月27日期间沉降变形较为稳定，但出现盾构上方地表附近水位孔冒水等现象，为确保一次性顺利穿越古建筑群区，施工单位于2019年5月1日进行盾构开仓作业更换刀具，在此期间连续采用地面跟踪注浆的方式对古建筑物进行预加固，导致盾构隧道上方建筑物出现明显上抬趋势。其中JGC-923累计单日变形达9.03 mm，超出设计速率预警值，变形速率超过预警值的点位数量有36个，立即对古建筑物启动加密监测措施，同时施工单位也根据监测数据对注浆部位及注浆量进行了调整与修正。

待注浆结束后，建筑物恢复值正常形变，随着盾构掘进，建筑物累计下沉最大约-6 mm，后期盾构掘进过程中于5月7日至9日再次进行注浆，建筑物累计变形上升2～3 mm。其中单日变形速率超预警值的点有28个，JGC-920最大单日变形-5.69 mm。最终累计变形量稳定在-3 mm左右，处于安全可控范围内，未超出设计预警值。

（二）右线掘进监测分析

图8.28为右线盾构侧穿期间清晖园古建筑物的沉降曲线。右线盾构掘进过程中，古建筑变形量较小，累计变形值最大在-6 mm左右且变形较为稳定，表明前期左线盾构掘进过程中采取的注浆措施起到了加固的效果，且右线相对于左线，处于远离对建筑物影响范围一侧。右线掘进过程中对古建筑物的扰动较小。

图8.27　左线盾构侧穿期间清晖园古建筑物的沉降曲线

图8.28　右线盾构侧穿期间清晖园古建筑物的沉降曲线

（三）古建筑物变形控制总结

（1）施工前应开展文物建筑的勘察和结构稳定性评估，及时加固处理脆弱的结构节点，保持文物安全、稳定的状态。

（2）盾构下穿重要建筑物前对地质条件进行详细勘察，与原勘察报告存在差异位置应制定相应的勘察、施工措施及应急预案。

（3）应充分考虑砖木架构文物的建筑特殊性，切实加强监测工作，制订必要的应急处理措施和预案，应设置专门的监测工作站进行施工振动、地面沉降和变形、列车振动等方面的监测和评估，及时发现、妥善处理影响文物安全的因素，并建立完备的数据和记录档案。

（4）在盾构通过时，注意控制盾构掘进参数及注浆参数，及时盾尾注浆，适时二次注浆，并适当加大注浆量，以尽量减少超挖及对底层扰动，控制地层变形。

（5）在盾构施工过程中，进行系统全面的跟踪监测，加强洞内洞外联动联测，如遇异常情况及时反馈监测数据并进行加密监测，实现信息化指导施工。

（6）施工完毕应对文物的安全性进行评价，并根据破坏情况进行修复。

五、小 结

盾构隧道掘进过程中对建筑物的沉降影响主要受制于地质条件及施工参数的影响，而监测数据正是指导掘进参数、分析地质风险及判定盾构注浆效果的重要参考资料，既能从地铁盾构法隧道工程整体上考虑盾构掘进的风险，又能验证盾构掘进与地质条件、建筑物形式之间的相互关系，可使地铁盾构法隧道工程穿越古建筑物的风险识别更全面、更科学，并且更具有可操作性。