随着城市建设的推进，城市轨道交通建设发展迅速，线路规划也在不断完善，但始终难以避免隧道下穿既有建(构)筑物。盾构法作为应用最广泛的地铁隧道施工技术，相对于传统矿山法，在下穿建(构)筑物的隧道施工中具有明显优势，能够有效保障施工安全和效率。目前国内外已有大量的盾构隧道施工案例，在盾构快速掘进和安全施工中取得了丰富的工程经验 ^[1,2]。在复杂地层下穿建(构)筑物时，尤其是在多种复杂工况耦合时，应关注在保证掘进速度的同时，采用有效的变形监测与控制技术，减少对地层的扰动，确保地表敏感建筑变形可控 ^[3,4,5]。目前关于盾构掘进下穿建(构)筑物的施工控制技术，国内外学者基于工程案例开展了大量的研究。张云毅等 ^[6]结合长沙地铁某线路盾构在岩溶破碎带下穿建筑物的实际工程，通过监测数据对现场沉降控制措施进行评估，研究了现场注浆技术的有效性。祁文睿 ^[7]以天津某地铁线路盾构侧穿古建筑为例，通过数值模拟进行了沉降分析，并确定了注浆加固方案，有效控制了古建筑变形。罗栋等 ^[8]结合长沙地铁某线路盾构隧道施工，研究了皮带出渣量动态监测系统的工程应用，明确了该技术在盾构掘进中指导信息化施工的优势。陈庆章 ^[9]基于广州地铁某线路盾构施工，多方面研究了复杂地层中盾构下穿基础薄弱平房群的施工关键技术。林存刚 ^[10]基于杭州某隧道盾构下穿砌体结构仓库实际工程，对建筑物的沉降和裂缝开展原位监测，研究了盾构下穿砌体结构的变形特征。刘振华 ^[11]以南宁地铁某线路盾构穿越居民楼为背景，运用数值模拟，对盾构施工造成的房屋变形进行预测，并通过自动化监测系统对盾构穿越房屋造成的沉降变形进行监测，有效实现了盾构掘进过程中的施工微扰动控制。

　　 本文针对长沙地铁5号线某区间隧道下穿建筑物的工程案例，分析了盾构施工风险，总结了下穿施工过程的变形云监测技术和变形控制措施，并对施工过程的建筑物监测数据进行了分析，可为类似工程提供借鉴。

　　 长沙市轨道交通5号线一期工程土建二标马栏山站—月湖公园北站(原三一大道站—万家丽北路站)区间隧道采用盾构法施工，马栏山站北端为区间盾构始发端头，区间隧道洞门紧邻西湖楼建筑群，其中隧道左线为侧穿、右线为正穿。左线隧道侧穿西湖楼里程为ZDK35+772.4—ZDK35+854.9(8～62环)，侧穿段全长约82.5m，左线隧道与西湖楼最小水平净距约1m。右线隧道下穿西湖楼里程为YDK35+773.500—YDK35+882.885(8～80环)，下穿段全长约109m。

　　 西湖楼位于长沙市开福区中心地带，前期评价认定该建筑物重要性高，结构变形敏感，需要重点保护。且紧邻马栏山站北端，盾构始发掘进即开始下穿西湖楼，施工作业中需要严格控制掘进扰动，防止地面及建筑物出现变形破坏。盾构隧道与建筑位置平面布置如图1所示。

　　 根据勘察资料，盾构下穿西湖楼区段隧道上覆地层主要为素填土及粉质黏土，洞身地层为淤泥质粉质黏土、圆砾、卵石、全风化泥质粉砂岩及全风化砾岩，下伏地层主要为强风化砾岩。隧道洞身所处的地层及上部覆盖的地层均易受地下水影响，属于水敏性地层;其中圆砾层密实性差，具有强透水性，层中的砂土容易受地下水流动易导致地层垮塌失稳;淤泥质粉质黏土地层对含水率非常敏感，极易发生流动，掌子面稳定性差，易发生盾构机过量出土造成地层损失过大。

　　 勘察钻孔所揭露的地下水主要为赋存于第四系土层中的松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水，局部为上层滞水，稳定水位埋深为4.2～8.9m。由于西湖楼靠近月湖，同时内部存在景观湖，需要注意地表水体在掘进过程中的影响。

　　 盾构机在下穿西湖楼建筑群施工中，受多项风险因素影响。西湖楼处于马栏山站北端头，盾构机始发后即开始下穿建筑物作业，且由于该区域地质条件不良，圆砾、卵石及淤泥质粉质黏土地层均为水敏性地层，盾构掘进区域靠近月湖及西湖楼内部景观湖，地下水丰富，水敏性地层易受扰动;西湖楼为砖混结构仿古建筑，桩基础持力层地质条件不良，且桩端与隧道接近，易受盾构掘进扰动。综合分析盾构下穿西湖楼施工风险较大，需要精细化监测和控制变形。

　　 鉴于盾构下穿西湖楼施工控制难度大，采用传统的变形监测技术已不能满足实际需要，为确保盾构下穿西湖楼过程中变形处于可控状态，施工现场在布置常规监测措施的基础上，引入以自动化监测为核心的变形云监测技术，通过搭建云监测网络，无人值守实时采集建筑物变形数据，由云监测平台高效处理分析，并实现多方共享。

　　 在盾构下穿施工前，在建筑物外周边节点(转角、立柱等)上安装静力水准仪及倾斜计，并选择在盾构掘进影响区域之外稳定位置布设参考点。其中静力水准仪基于连通器原理监测建筑物实时沉降，倾斜计基于重力平衡倾角伺服传感器监测墙体或立柱倾斜变形(不均匀沉降)。通过安装太阳能发电系统，并设置蓄电池备用电源联合供电，保证监测系统正常运行的同时节能环保，绿色高效。沉降监测点布置如图2所示，传感器布置如图3所示。

　　 为实现远程无人值守式自动化监测，在现场配置总线型采集模块(MCU)的同时，增加DSC无线采集测试系统，实现远程系统控制和数据处理，可完成任意叫点测量与设置每个采集单元的状态参数。同时增加DTU手机上网模块，通过GPRS网络或Internet网络实现云监测平台与各采集单元的无线连接。云监测平台搭载的无线数据收发系统为云端计算机提供识别代码，现场的上网无线模块能自动寻找到云端计算机并建立数据连接，实现数据交换和系统控制。

　　 完成现场分布式自动化综合监测系统组建及云监测平台数据传输模块搭建后，监测数据能够实时传输至云监测平台，并与监测系统网站、计算机客户端、手机(android,ios)终端等连接。通过GPRS网络或Internet网络，监测系统可以在不同的终端根据账户权限分配，实现实时系统管理、监测控制、数据采集-存储-分析、走势图绘制显示、监测报表打印、变形预警等多项功能。

　　 在盾构下穿西湖楼施工过程中，云监测系统全程服务，自动采集数据上传至云平台，各部门可实时获取建筑物沉降、墙面倾斜等变形数据。同时全天候开展人工监测，每4h监测1次，人工监测的主要内容包括:地面沉降、建筑物沉降、墙面倾斜、地下水位、土体深部位移等。人工监测与云监测同时开展，数据相互验证，多方面保证变形监测的及时性和准确性。同时，为确保建筑物安全稳定，在下穿施工前、掘进过程中、下穿完成后全过程均制定并采取了针对性的变形控制措施。

　　 隧道左线为侧穿建筑物，右线为正穿建筑物，左右线隧道在下穿施工前采取了不同的预加固措施。

　　 1)左线旋喷桩隔断加固

　　 左线采用隔断法控制盾构施工的影响，隔断墙采用双排800@600三重管旋喷桩，进入隧道底板以下3m。旋喷桩根据隧道边线与建筑物桩基的位置，分段采取斜向施做和垂直施做。

　　 2)右线袖阀管注浆加固

　　 右线无法采用隔断法加固，采用袖阀管注浆加固地基土体。沿建筑物外围布置2排袖阀管，钻孔角度60°，浆液为双液浆。预注浆加固后袖阀管留作备用，可根据需要在后期进行二次注浆。

　　 盾构掘进过程中，从端头切桩开始逐步建立实土压，土仓压力控制在0.13～0.16MPa，全程采用满仓推进以稳定掌子面水土压力;掘进速度控制在40～50mm/min，过程中避免长时间停机，快速稳定穿越。全程采用出渣量称重系统监测出渣，确保出渣稳定，每环控制出渣量在55±2m³。同步注浆需降低凝结时间，浆液配合比为水泥∶砂∶膨润土∶粉煤灰∶水=200∶800∶400∶100∶450。

　　 根据云监测系统和第三方监测数据，盾构在掘进通过后根据地表沉降量确定二次补浆位置，及时采用洞内二次补浆控制工后沉降，亦可采用地面预埋的袖阀管进行深孔注浆，均采用双液浆，确保注浆效果，短时间内控制沉降。

　　 现场施工过程中，左右两条线路先后施工，前期通过地表注浆预加固土体。隧道施工过程中，建筑物有微小的沉降变形，未发生明显倾斜变形。通过变形云监测系统，可及时发现变形位置并确定精确的沉降数据。当沉降速率或累计沉降过大时，根据预定方案调整盾构掘进参数或进行洞内二次补浆加固地层。图4,5分别为隧道左线、右线盾构下穿过程中建筑物沉降曲线。

　　 左线隧道盾构下穿过程中，变形控制良好，静力水准监测点单日最大沉降约2mm，因处治及时，沉降变形均得到了及时处理，未发生长时间连续沉降，最大累计沉降不到3mm。通过变形云监测技术指导信息化施工，不断优化掘进参数并在隧道内部深孔注浆，左线从始发下穿到成功穿越过程中，建筑物变形控制得到了不断改善，最终累计沉降不到2mm，未对建筑结构产生影响，墙面未发生倾斜变形，现场既有裂缝未出现扩大现象。同时，左线盾构施工为后期右线掘进积累了充足的经验，进一步优化了掘进参数。

　　 右线隧道盾构下穿过程中，盾构机掘进参数经过改良后变形控制优良。因右线位于建筑物正下方，相对于左线侧穿施工，建筑物更易受掘进影响，开始下穿过程中，刀盘前方的建筑物监测点C1-02出现了1mm的隆起，盾尾脱出后出现了持续沉降，累计最大沉降接近2mm，之后在盾构隧道内部采用深孔注浆，沉降得到了明显抑制，建筑物出现隆起，最后沉降位移稳定在1mm。后续掘进中，调整盾构机推力及同步注浆压力，未出现明显隆起现象，沉降量得到了有效控制。右线下穿西湖楼时间约14d，整体施工顺利，变形控制优良。

　　 1)长沙地铁5号线盾构在下穿西湖楼施工过程中风险主要存在3个方面:地质条件不良，西湖楼地基的水敏性地层易受盾构掘进扰动;该建筑物为砖混结构仿古建筑，社会关注度高且变形敏感;盾构近距离掘进下穿建筑物易出现扰动过大，且处于盾构区间始发端头。

　　 2)现场采用的变形云监测技术，在传感器布置、监测网络搭建和数据采集与共享3个方面有效考虑了安全性和信息化施工的需求。可实现无人值守实时采集建筑物变形数据，通过监测平台高效处理分析，并实现多方共享。

　　 3)盾构下穿施工过程中，云监测系统与人工监测相辅相成。通过下穿前注浆隔离加固，掘进时严格控制参数与出渣量，并在下穿后及时进行二次补浆等措施，有效控制了变形。

　　 4)盾构隧道左线侧穿最大累计沉降不到3mm，右线约2mm，且各监测点变形均通过变形云监测技术得到了精确测量和及时发现，有效指导了施工中的变形控制，明确了通过该技术可以有效监测盾构下穿施工过程中上部敏感建筑物的变形，指导信息化施工。