軟土地層盾構(gòu)隧道下穿密集建筑群施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

中鐵五局集團(tuán)電務(wù)城通工程有限責(zé)任公司 湖南長沙 410075

摘要：城市地鐵盾構(gòu)隧道不可避免在復(fù)雜環(huán)境下穿越建筑物、既有隧道或其它城市生命線工程，盾構(gòu)施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題突出。以南京地鐵三號線TA09標(biāo)段常府街站～夫子廟站區(qū)間盾構(gòu)隧道在復(fù)雜環(huán)境下下穿或臨近密集建筑群施工中遇到的技術(shù)難點(diǎn)為例，在對區(qū)間地層進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)組段劃分基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，探討了不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施和風(fēng)險(xiǎn)建筑物保護(hù)措施。基于盾構(gòu)施工關(guān)鍵參數(shù)與地表沉降、建筑物沉降之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)試掘進(jìn)段施工參數(shù)的動態(tài)優(yōu)化，確定了下穿建筑物段施工參數(shù)的合理控制范圍，通過信息化施工控制順利通過密集建筑群，確保了下穿施工安全，可為類似地層盾構(gòu)下穿施工提供參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；軟土地層；建筑物沉降；風(fēng)險(xiǎn)控制；參數(shù)優(yōu)化

1 引 言

盾構(gòu)法是城市地鐵建設(shè)中的土要施丁方法，盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)及穿越復(fù)雜地質(zhì)及下穿或臨近建（構(gòu)）筑物施工過程中，面臨極高的施工風(fēng)險(xiǎn)，如盾構(gòu)隧道施工過程中面臨的地質(zhì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性、盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性、盾構(gòu)進(jìn)出洞施工、開挖面失穩(wěn)、盾尾密封失效、軟硬不均且差異性較大地層施工、較大地層損失及不均勻沉降、開挖面有障礙物、隧道上浮、聯(lián)絡(luò)通道施工、明挖基礎(chǔ)失穩(wěn)等11種主要風(fēng)險(xiǎn)[1]。目前盾構(gòu)施工技術(shù)已得到快速發(fā)展，但由于盾構(gòu)施工過程中施工參數(shù)控制不當(dāng)、操作失誤或者判斷錯誤所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)可能發(fā)生，而且防不勝防，地表塌陷、建（構(gòu)）筑物開裂及傾斜損壞等事故時(shí)有發(fā)生。國內(nèi)外針對盾構(gòu)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的研究大多集中在風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)識別方面，對于如何控制盾構(gòu)施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)的研究尚不多見[2]。盾構(gòu)施工過程的有效管理和風(fēng)險(xiǎn)控制很大程度上依賴于隧道穿越不同區(qū)段主要施工參數(shù)設(shè)定的合理性[3～6]。本文依托南京地鐵三號線TA09標(biāo)段常府街站～夫子廟站區(qū)間盾構(gòu)隧道始發(fā)段1-130環(huán)下穿密集建筑群施工案例，分析了施工面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)，并總結(jié)了施工中采取的主要施工技術(shù)措施，為今后類似工程提供參考。

2 工程概況

2.1 工程概況

南京地鐵三號線TA09標(biāo)段常府街站～夫子廟站區(qū)間起訖里程為K23+746.584～K24+613.203。左線盾構(gòu)隧道全長1603.933m，右線盾構(gòu)隧道全長1606.976m。盾構(gòu)區(qū)間線路設(shè)計(jì)最小曲線半徑350m，掘進(jìn)最大上坡為25‰，最大下坡22.752‰，右線線間距在10.63～16.2m之間，隧道覆土厚度在9.54～20.36m之間。

區(qū)間線路主要沿太平南路敷設(shè)，沿線主要為上世紀(jì)七、八十年代磚混結(jié)構(gòu)建筑，其次少量現(xiàn)代框剪結(jié)構(gòu)建筑，并臨近部分民國時(shí)期古建筑，沿線側(cè)穿或下穿44棟建筑物，其中盾構(gòu)始發(fā)后下穿五二九公館及劉公巷小區(qū)（見圖1和表1）。

2.2 工程地質(zhì)條件

區(qū)間場地位于秦淮河古河道區(qū)，地形平坦，地面高程在9.02～10.83m之間。區(qū)間填土層之下深度25.6～34.6m以上為全新世中晚期沉積的粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂及其交互沉積層。區(qū)間隧道范圍穿越地層情況詳見表1。場地范圍內(nèi)有淺層潛水和承壓含水層分布，水量豐富。淺層潛水水位在地面下1.2～2.8m，水位年變化幅度在1.0m左右。盾構(gòu)始發(fā)穿越的③-4b2-3+d2為承壓含水層，③-3b1-2為相對隔水層，承壓含水層水頭埋深在地面下2.05～2.65m，高程為6.63～7.21m（吳淞高程系）。

圖1 盾構(gòu)始發(fā)段線路及建筑物平面圖

表1 常夫區(qū)間隧道1～130環(huán)段主要風(fēng)險(xiǎn)建筑物統(tǒng)計(jì)

序號建筑物名稱建設(shè)年份/代層數(shù)結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)類型樁長m對應(yīng)里程相對位置風(fēng)險(xiǎn)等級

1沿河村03棟20063F磚混帶肋梁整板基礎(chǔ)/K24+455-485右線下穿高

2沿河村04棟20064F磚混0.25m錨桿靜壓樁14K24+455-485下穿高

3沿河村05棟20063F磚混帶肋梁整板基礎(chǔ)/K24+475下穿高

4辦公樓（6#）60年代3F磚混磚砌條形基礎(chǔ)/K24+485下穿高

5住宅樓80年代7F磚混筏板基礎(chǔ)/K24+485右7.9m中

6五二九公館-170年代3F磚混磚砌條形基礎(chǔ)/K24+490-515下穿高

7五二九公館-270年代4F磚混條形基礎(chǔ)/K24+505-535下穿高

8劉公巷5-1號樓19825F磚混0.25m砼灌注樁6K24+535-555下穿高

9劉公巷3號樓19857F磚混預(yù)制方樁8K24+560-600右10.3m中

10劉公巷7號樓19867F磚混筏板基礎(chǔ)/K24+560-580下穿高

3 盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析

盾構(gòu)施工參數(shù)確定的基本原則主要是依據(jù)盾構(gòu)穿越地層情況，因此可以首先對盾構(gòu)隧道穿越地層性質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而根據(jù)地層性質(zhì)將線路劃分為若干風(fēng)險(xiǎn)段，同時(shí)考慮盾構(gòu)施工環(huán)境條件的組合風(fēng)險(xiǎn)，再次進(jìn)行盾構(gòu)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)組段的劃分[4]。根據(jù)區(qū)間盾構(gòu)隧道安全風(fēng)險(xiǎn)組段的劃分，確定各個組段內(nèi)的合理施工參數(shù)控制范圍，并采取針對性風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施。常-夫盾構(gòu)區(qū)間隧道穿越地層主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂及其交互沉積混合地層，據(jù)此將常-夫盾構(gòu)區(qū)間穿越地層進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)組段劃分，表2是左線隧道地層風(fēng)險(xiǎn)組段劃分情況。

表2 常-夫盾構(gòu)區(qū)間左線穿越地層風(fēng)險(xiǎn)組段劃分

序號里程長度（m）隧道范圍地質(zhì)主要覆土地層覆土厚度（m）

1K24+609.859～

K24+377.330232.529③-3b1-2粉質(zhì)粘土（微～不透水）

③-4b1-2粉質(zhì)粘土（微透水）

③-4b2-3+d2粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂（弱透水）淤泥質(zhì)填土、粉砂、硬可塑粉質(zhì)粘土16.17～19.91

2K24+377.330～

K24+108.720268.610③-3b1-2粉質(zhì)粘土（微～不透水）

③-4b1-2粉質(zhì)粘土（微透水）填土、粉砂、流塑粉質(zhì)粘土夾粉土、硬可塑粉質(zhì)粘土20.15～17.8

3K24+108.720～

K23+857.680251.040②-3b4+c3粉質(zhì)粘土夾粉土（弱透水）

③-3/4b1-2粉質(zhì)粘土（微透水）填土、粉砂、流塑粉質(zhì)粘土夾粉土～12.25

4K23+857.680～

K23+749.510108.170②-3d3-4粉砂（透水）；

②-3b4+c3粉質(zhì)粘土夾粉土（弱透水）；雜填土、粉土夾軟流塑粉質(zhì)粘土、粉砂～9.86

常夫區(qū)間隧道穿越地層表現(xiàn)為兩大特點(diǎn)：

（1）區(qū)間位于秦淮河古河道沖積平原，地層水平層次分明，主要為粉質(zhì)粘土與粉砂層兩大類，軟土主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及液化土；

（2）地下水豐富，地下水位高，且因不透水粉質(zhì)粘土與透水砂層交替分層分布，區(qū)間范圍承壓含水層較多分布。

常府街南端盾構(gòu)到達(dá)段上部②-3d3-4層粉細(xì)砂為可液化土層。由于盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的機(jī)械震動及擾動，使得該地層易產(chǎn)生液化現(xiàn)象，輕則造成地面超限沉降，危及地面交通及周邊鄰近建（構(gòu)）筑物安全，重則引起隧道坍塌，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和惡劣社會影響。

場地分布有范圍廣、厚度大的流塑狀、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，具低強(qiáng)度、高壓縮性、透水性弱、不均勻性的特征，掘進(jìn)開挖易產(chǎn)生流動，施工沉降量大，對地鐵施工會產(chǎn)生不利影響。

區(qū)間隧道穿越硬塑至可塑狀粉質(zhì)粘土地層占55%以上。硬塑至可塑狀粉質(zhì)粘土層透水性差、強(qiáng)度較高、穩(wěn)定性好，但盾構(gòu)機(jī)穿越粘性土層時(shí)，由于刀盤面需維持較高的壓力，而且溫度較高。粘性土在高溫、高壓作用下易壓實(shí)固結(jié)產(chǎn)生泥餅，影響正常掘進(jìn)。

3.2 施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分級中應(yīng)在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析基礎(chǔ)上，重點(diǎn)調(diào)查分析地面和地下建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)特征以及相對線路的位置、走向、埋深或使用（運(yùn)營）條件等。綜合考慮隧道埋深、地面和地下建（構(gòu)）筑物環(huán)境條件、盾構(gòu)穿越地層上覆土層性質(zhì)以及特殊地質(zhì)情況（如隧道上方存在河流等水體等）等風(fēng)險(xiǎn)因素，將盾構(gòu)施工環(huán)境的組合風(fēng)險(xiǎn)劃分為I（高）、II（中）、III（低）3級[4]。圖2為常夫區(qū)間隧道始發(fā)段1-130環(huán)地質(zhì)剖面圖，線路下穿或臨近建筑物風(fēng)險(xiǎn)分級具體詳見表1所示。

圖2 盾構(gòu)始發(fā)段地質(zhì)剖面圖

夫子廟站盾構(gòu)始發(fā)端頭采用φ850@600×500三軸攪拌樁和旋噴樁封堵措施，縱向加固范圍9.0m。第8環(huán)必須已建立設(shè)計(jì)土壓盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)第9環(huán)、拼裝第4環(huán)完成后，刀盤出加固區(qū)0.95米，進(jìn)入原狀土層。第10環(huán)正前方25m下穿劉公巷7號樓，面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)，需要在25m的試掘進(jìn)中通過分析地表沉降與施工參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)推力、掘進(jìn)速度、盾構(gòu)正面土壓力及壁后注漿量和壓力等參數(shù)，從而為盾構(gòu)下穿建筑物施工確定合理的優(yōu)化施工參數(shù)。

3.3 不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施

盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)參數(shù)眾多，根據(jù)工程實(shí)際情況建立不同監(jiān)測信息與不同施工參數(shù)之間的物理力學(xué)關(guān)系或統(tǒng)計(jì)關(guān)系是實(shí)現(xiàn)施工控制的關(guān)鍵[7]。在目前盾構(gòu)施工變形的人工控制中，工程技術(shù)人員根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已明確了以下兩點(diǎn)基本的控制策略[8]：（1）調(diào)整盾構(gòu)土倉壓力值來穩(wěn)定開挖面，從而對盾構(gòu)正面穩(wěn)定性及前方的變形起到控制作用；（2）調(diào)整盾構(gòu)尾部的同步注漿參數(shù)（注漿量和注漿壓力）來彌補(bǔ)由于盾尾建筑空隙等原因產(chǎn)生的地層損失，從而減小盾尾附近的沉降值。

根據(jù)上述安全施工控制思路，穿越不同地層時(shí)分別采取以下主要控制、應(yīng)對措施：

（1）流塑狀、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層

①合理設(shè)定土壓等掘進(jìn)參數(shù)

②嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)，將開挖、掘進(jìn)對地層的擾動降至最低。加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)的測量，調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)、擬合隧道設(shè)計(jì)線路，盾構(gòu)穿越時(shí)減少糾偏。如掘進(jìn)與設(shè)計(jì)線路出現(xiàn)較大偏差，需通過長距離、大半徑的推進(jìn)來擬合線路，嚴(yán)禁急于糾偏。

③隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，隧道地質(zhì)、埋深及水位的變化，及時(shí)調(diào)整好土壓。每環(huán)盾構(gòu)停止推進(jìn)前，建立略高于推進(jìn)時(shí)的土倉壓力。在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)時(shí)，盾構(gòu)操作手一定要監(jiān)視土壓值，當(dāng)土壓變小時(shí)，及時(shí)向土倉內(nèi)打氣或者是小量的向前推進(jìn)的方式進(jìn)行保壓，維持土壓平衡。

④增加刀盤前方的泡沫注入量。主要利用泡沫可壓縮性使開挖面的土壓力波動減小，在不影響開挖面穩(wěn)定的同時(shí)，減小對可軟土層的擾動造成的沉降。

⑤及時(shí)跟進(jìn)同步注漿及二次注漿，并增加注漿量。注漿的要點(diǎn)為同步、足量和及時(shí)，以便及時(shí)填充空隙，減少土體變形。同步注漿采用厚漿，二次注漿采用水泥砂漿。同步注漿時(shí)的壓力要求壓入口的壓力略大于該點(diǎn)的靜止水壓及土壓力之和，做到盡量填補(bǔ)而不是劈裂。為了防止同步注漿的注入量不足或者是漿液體積收縮，對脫出盾尾7～9環(huán)位置的管片及時(shí)進(jìn)行二次注漿，二次注漿孔位置是管片環(huán)左右兩側(cè)，每隔4～5環(huán)注一次漿。二次注漿由壓力控制，當(dāng)注漿口處的壓力持續(xù)在0.4Bar時(shí)立即停止注漿。

（2）液化土層

①采用高質(zhì)量的泡沫，并加大泡沫注入量、提供泡沫比例。泡沫可壓縮性使開挖面的土壓力波動減小，同時(shí)減小盾構(gòu)施工對液化砂層的振動液化；泡沫的支承作用使開挖土的流動性提高，土壓室內(nèi)泥土不會產(chǎn)生擁堵；同時(shí)，微細(xì)泡沫置換了土顆粒中的空隙水，提高了土的止水性，可以有效地防止螺旋輸送機(jī)泥水噴涌。

②嚴(yán)格按設(shè)計(jì)計(jì)算的水土壓力設(shè)定土壓，減小對刀盤前方液化砂層的擠密效應(yīng)。同時(shí)，嚴(yán)格控制控制盾構(gòu)總推力、適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速和扭矩。

③嚴(yán)格控制推進(jìn)速度、勻速、均衡推進(jìn)；同時(shí)，保證及時(shí)、足量的同步注漿及二次注漿。

④根據(jù)地面沉降的發(fā)展，選擇后期徑向注漿。注漿通過管片預(yù)留吊裝孔打入，采用36mm的注漿管，長度6m，注漿擴(kuò)散半徑大于0.5m。

圖3 管片徑向注漿示意圖

（3）硬塑至可塑狀粉質(zhì)粘土地層

①主要應(yīng)對措施是增加刀盤面板，尤其是刀盤中心區(qū)域的泡沫注入量。主要是依靠泡沫界面活性劑的作用，有效防止開挖土附著于刀盤上和土壓室內(nèi)壁，防止泥餅現(xiàn)象。

②刀盤背面和土倉壓力隔板上設(shè)有攪拌棒，以加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度和范圍，并通過土倉隔板上攪拌棒的泡沫孔向土倉中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流動性。

③必要時(shí)螺旋輸送機(jī)內(nèi)也要加入泡沫，以增加碴土的流動性，利于碴土的排出。

④當(dāng)在全斷面硬塑至可塑狀粉質(zhì)粘土層中掘進(jìn)時(shí)，采用2/3倉土加氣壓模式掘進(jìn)。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)建筑物保護(hù)措施

為了確保沿線風(fēng)險(xiǎn)建筑物的安全，施工準(zhǔn)備和盾構(gòu)施工過程中應(yīng)認(rèn)真落實(shí)以下保護(hù)措施：

（1）通過對下穿的建筑物進(jìn)行建筑物調(diào)查，詳細(xì)探明建筑物基礎(chǔ)、建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、所屬單位、是否有開裂等現(xiàn)象、修建年限等情況了解詳實(shí)，并形成記錄。

（2）加強(qiáng)施工組織管理，穿越上述建（構(gòu)）筑物時(shí)，建立項(xiàng)目部、井口、隧道內(nèi)、建筑物“四點(diǎn)一環(huán)”的指揮管理系統(tǒng)，充分考慮并制定各項(xiàng)措施、方案、預(yù)案及應(yīng)急措施，備好應(yīng)急物資，最大限度發(fā)揮項(xiàng)目部的各項(xiàng)管理、組織職能，為施工順利開展提供保障。

（3）盾構(gòu)機(jī)穿越地面環(huán)境復(fù)雜地段前，采取有意識的預(yù)先停機(jī)維護(hù)，對盾構(gòu)機(jī)的性能進(jìn)行全面的檢修，配置充足的盾構(gòu)機(jī)易損部件，特別是對盾構(gòu)機(jī)的密封性能進(jìn)行檢查，保持盾構(gòu)機(jī)以良好的狀態(tài)完成特殊地段的掘進(jìn)施工：

①對盾尾密封性的檢查，確保盾構(gòu)機(jī)的注漿效果，不因盾尾密封性不好而產(chǎn)生漏漿；

②對盾構(gòu)機(jī)鉸接密封性進(jìn)行檢查，避免因鉸接密封損傷而產(chǎn)生出水；

③對螺旋輸送機(jī)密封性的檢查，避免因螺旋輸送機(jī)密封性不好而發(fā)生漏氣泄壓。

（4）施工參數(shù)優(yōu)化

在穿越鄰近建筑物時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置土壓力值，保持正面的平衡，防止超挖和欠挖；穿越時(shí)適當(dāng)降低推進(jìn)速度，控制總推力，減少土層擾動；穿越前調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，穿越時(shí)減少糾偏次數(shù)及糾偏量，減少土體的擾動；在穿越鄰近建筑物地段，保證一次穿過。

（5）有效的渣土改良

根據(jù)下穿風(fēng)險(xiǎn)建筑物處隧道所處地層地質(zhì)特點(diǎn)，選用優(yōu)質(zhì)的泡沫進(jìn)行渣土改良。通過減小盾構(gòu)掘進(jìn)對土層的擾動和防止螺旋機(jī)噴涌來減少土層沉降。

（6）優(yōu)化同步注漿的厚漿配比，提高漿液凝結(jié)速度和強(qiáng)度，及時(shí)減小土層沉降。

（7）監(jiān)控量測措施

重點(diǎn)監(jiān)測地表及隧道隆陷、建筑物及管線變形、隧道周邊位移、土體內(nèi)部位移等。根據(jù)建筑物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式等建立不同的控制值，通過監(jiān)控量測及時(shí)掌握建筑物的變形情況，及時(shí)調(diào)整施工工藝，確保建構(gòu)筑物保護(hù)管理在可控狀態(tài)。

（8）應(yīng)急加固預(yù)案

施工期間根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，當(dāng)變形超出一定數(shù)值之后立即啟動應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案主要為地表靜壓注漿加固。在建筑物地基基礎(chǔ)角點(diǎn)設(shè)置注漿孔，沿基礎(chǔ)邊緣間隔1m設(shè)置一排注漿孔，對基礎(chǔ)下土體進(jìn)行雙液注漿加固。注漿從地面傾斜注漿，采用63.5mm注漿鋼管，預(yù)埋袖閥管采用孔徑68mm。注漿材料為：A液水泥砂漿采用普通硅酸鹽水泥，水泥摻量15%；B液采用波美度35°～40°的水玻璃，A、B液配置后雙液漿的粘度大于35″。

4 盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化及實(shí)施效果

4.1 盾構(gòu)施工參數(shù)設(shè)定

盾構(gòu)出加固區(qū)后在原狀地層試掘進(jìn)，土層平均飽和容重=19.6kN/m3，土體側(cè)向靜止平衡壓力系數(shù)k0=0.45，地下水位深度取2.0m，土壓力按水、土分算，線性迭加，因本區(qū)段下穿較多重要建筑物，根據(jù)地面建筑物情況（3～7層磚混），考慮附加應(yīng)力為36k0；土倉上部壓力=靜止土壓+水壓+地面建筑附加應(yīng)力。掘進(jìn)參數(shù)初始設(shè)定值如下：

土倉中上部土壓力根據(jù)每環(huán)實(shí)際地層分布情況及隧道埋深設(shè)定0.21～0.24MPa，推進(jìn)速度20～30mm/min，根據(jù)實(shí)際掘進(jìn)逐漸增大至30～40mm/min，注漿壓力初始設(shè)定為0.25～0.38MPa，理論出土量42.7m3，刀盤轉(zhuǎn)速1.0～1.5rpm，刀盤扭矩1000～1400KN·m，盾構(gòu)掘進(jìn)總推力設(shè)定為1200t。同步注漿采用厚漿，其配比如表3所示，初凝時(shí)間為24h。根據(jù)施工監(jiān)控反饋信息，動態(tài)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

表3 同步注漿厚漿配比（單位：Kg）

水黃砂粉煤灰膨潤土石灰

35011503008080

4.2 施工參數(shù)統(tǒng)計(jì)及實(shí)施效果評價(jià)

因盾構(gòu)土倉內(nèi)土壓力的合理設(shè)定是盾構(gòu)施工過程控制的關(guān)鍵，同時(shí)維持和調(diào)整設(shè)定的壓力值又是盾構(gòu)推進(jìn)操作中的重要環(huán)節(jié)，這里面包含著推力、推進(jìn)速度和出土量的三者相互關(guān)系，對盾構(gòu)施工軸線和地層變形量的控制起主導(dǎo)作用，所以在盾構(gòu)施工中要根據(jù)不同土質(zhì)和覆土厚度、地面建筑物，配合監(jiān)測信息的分析，及時(shí)調(diào)整平衡壓力值的設(shè)定，同時(shí)要求推進(jìn)速度保持相對的平穩(wěn)，控制每次糾偏的量，減少對土體的擾動，并為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。同時(shí)根據(jù)推進(jìn)速度、出土量和地層變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整注漿量，從而將軸線和地層變形控制在允許的范圍內(nèi)。

為了確保盾構(gòu)安全下穿密集建筑群，在盾構(gòu)出洞第10環(huán)至下穿劉公巷住宅樓前第30環(huán)試掘進(jìn)段的地表沉降及盾構(gòu)施工參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示在對區(qū)間線路地層特性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)組段劃分基礎(chǔ)上，根據(jù)每環(huán)實(shí)際地層情況進(jìn)一步動態(tài)優(yōu)化盾構(gòu)施工預(yù)設(shè)參數(shù)，盾構(gòu)施工引起的前期沉降、切口沉降、盾尾沉降和空隙沉降可控制在±5mm以內(nèi)，滿足下穿或臨近建筑物施工變形控制標(biāo)準(zhǔn)+5～-10mm。

圖4 地表沉降隨刀盤推進(jìn)變化曲線

為了更全面地分析30-130環(huán)里程段盾構(gòu)下穿或臨近建筑物施工參數(shù)與地表沉降和建筑物沉降之間的對應(yīng)關(guān)系，圖5～圖10分別給出了盾構(gòu)隧道出加固區(qū)后第10環(huán)至第130環(huán)段土倉上部土壓力、盾構(gòu)總推力、推進(jìn)速度、實(shí)際出土量、同步注漿量的統(tǒng)計(jì)分析曲線。

圖5 10-130環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)土壓力統(tǒng)計(jì)曲線

圖6 1-130環(huán)盾構(gòu)總推力統(tǒng)計(jì)曲線

圖7 1-130環(huán)盾構(gòu)推進(jìn)速度統(tǒng)計(jì)曲線

圖8 1-130環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)實(shí)際出土量統(tǒng)計(jì)曲線

圖9 1-130環(huán)盾構(gòu)同步注漿量統(tǒng)計(jì)曲線

圖10 建筑物1～22測點(diǎn)沉降變化量

表4 盾構(gòu)施工參數(shù)均值統(tǒng)計(jì)

上部土壓（MPa）總推力（t）推進(jìn)速度（mm/min）出土量（m3）同步注漿（m3）

0.24129837.5741.963.97

表4是10-130環(huán)各施工參數(shù)的均值，與理論預(yù)設(shè)值基本接近，可以為類似地層條件下盾構(gòu)施工提供參考。而根據(jù)下穿或臨近建筑群22個沉降測點(diǎn)數(shù)據(jù)的跟蹤分析，建筑物沉降控制在+3～-1.0mm范圍內(nèi)，雖然軟土地層盾構(gòu)施工后續(xù)固結(jié)沉降歷時(shí)較長，建筑物仍有部分沉降未完成，但從目前的監(jiān)測結(jié)果和沉降速率分析，最終沉降變形量不大，對建筑結(jié)構(gòu)安全影響不大。

5 結(jié) 論

（1）施工階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)識別與控制對安全施工起著舉足輕重的作用。施工前對盾構(gòu)隧道穿越地層性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，據(jù)此確定地層基本組成單元，在此基礎(chǔ)上確定線路穿越的主要組合地層，并對盾構(gòu)隧道進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)組段劃分，并考慮施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級需求，確定各個地層組段內(nèi)盾構(gòu)施工參數(shù)的合理控制范圍，從而規(guī)避施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）盾構(gòu)隧道下穿復(fù)雜環(huán)境施工過程中，基于地層組段劃分情況，通過信息化施工控制，建立監(jiān)控信息與土倉壓力、同步注漿參數(shù)等主要施工參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而動態(tài)調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)，可為復(fù)雜環(huán)境下盾構(gòu)下穿施工提供安全保障，為工程決策提供依據(jù)。

（3）盾構(gòu)施工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，受地層條件、盾構(gòu)設(shè)備及周邊環(huán)境的綜合影響，往往導(dǎo)致盾構(gòu)各階段引起的地表或建（構(gòu)）筑物的變形具有較大的變異性，施工中每一環(huán)的掘進(jìn)均應(yīng)采取精細(xì)的信息化施工控制技術(shù)。