盾構隧道微擾動施工控制技術體系及其實踐運用

李國圣（湖北省路橋集團有限公司，湖北武漢 430000）

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盾構隧道微擾動施工控制技術體系及其實踐運用

李國圣
（湖北省路橋集團有限公司，湖北武漢 430000）

【摘要】盾構隧道作為一種常見的隧道施工方法，在施工的過程當中常常會對周邊的建筑物造成一定的擾動，影響周邊地區(qū)人們正常的工作生活，而盾構隧道微擾動施工控制技術體系的建立，實現(xiàn)了施工前的勘察、施工中的控制以及施工后的預測，能夠有效的將盾構隧道施工中對周邊地區(qū)擾動的影響降到最低。本文從盾構隧道微擾動施工控制技術體系著手，探究在盾構隧道施工中的實際應用。

【關鍵詞】盾構隧道 微擾動施工 控制技術

隨著我國社會經濟的發(fā)展，城市化水平的不斷推進，在城市建設的過程當中，采用盾構隧道進行穿越逐漸成為一種工程挑戰(zhàn)，一旦處理不好在進行盾構隧道施工中所發(fā)出擾動，就會對周邊的土體以及建筑物造成破壞，甚至會危及人民群眾的生命財產安全，面對這種情形，盾構隧道微擾動控制技術應運而出，采用這樣的控制技術能夠將因盾構隧道施工所造成的影響控制在一定的范圍之內，提高了隧道工程施工的安全性。

1 盾構隧道微擾動施工控制技術體系

在盾構隧道施工的過程當中，土體自身的剛度常常隨著應變的增加而呈現(xiàn)出非線性的變化，而微擾動主要指的就是盡可能的將因施工所造成的擾動應變控制在一定的范圍之內，盾構隧道微擾動施工控制技術體系（見圖1）主要可以分為施工前的勘察與選擇、施工中的監(jiān)測與反饋以及施工后的預測與控制等。

1.1 施工前的勘察與選擇

1.1.1 對施工現(xiàn)場的勘察

在盾構隧道施工之前，相應的建筑工程單位需要對工程涉及范圍之內的地質環(huán)境狀況進行詳細的勘察，其中包括有對地層、水文以及建筑物狀態(tài)的分析，還包括施工所涉及相關法律條文以及政府文件的相關要求。同時，在進行施工的過程當中，需要對周邊地區(qū)處于使用階段建筑物的基礎以及施工的擾動進行詳細調查，并著重加強對盾構隧道穿越的區(qū)域的勘察強度，在勘察的過程當中采用多種方式相結合的方法，確?？辈斓玫劫Y料的準確性［1］。

1.1.2 確定微擾動指標

在確定微擾動指標的過程當中，常常采用室內試驗的方式，對不同應力路徑之下的微擾動指標進行研究。在研究的過程當中，需要選取好施工土體剪切的模量、孔隙的水壓力等作為對土體微擾動的評價指標，從土力學角度對土體微擾動的機理進行解釋，然而，在實際的施工過程當中，對土體剪切模量以及孔隙水壓力的變化進行實時監(jiān)測并不現(xiàn)實。同時，盾構隧道施工的擾動主要的外在表現(xiàn)為地表的變形，基于建筑物本身就存在著輕微沉降現(xiàn)象，在進行微擾動指標確定的過程中，需要建立盾構施工變形增量的控制指標，總量控制指標以及一旦超出控制標準之時，所要采取的控制措施等［2］。

1.2 施工中的監(jiān)測與反饋

1.2.1 監(jiān)測方法

在盾構結構的施工過程當中，對于建筑物所造成的影響具有不可預見性，隨著施工的進行，常規(guī)性的人工監(jiān)測方式并不能夠確保監(jiān)測數(shù)據(jù)所要求的實時性，因此，在盾構隧道施工的現(xiàn)場施工過程中，需要采用自動化監(jiān)測與人工監(jiān)測相結合的方式，對建筑物發(fā)生的沉降變形現(xiàn)象進行實時監(jiān)測，同時，在進行監(jiān)測點布置的過程當中，需要充分考慮到項目工程中各個環(huán)節(jié)的施工順序、對保護對象的要求以及盾構隧道的相對位置等因素。

隨著盾構隧道工程項目的逐漸開展，出現(xiàn)了眾多的監(jiān)測方式，如Peck所提出的監(jiān)控量測法逐漸應用到了地下動態(tài)的施工中，這一方法主要關注的是，利用所監(jiān)測到的相關數(shù)據(jù)信息，對土體的參數(shù)進行及時的反饋與修正，并對施工的參數(shù)進行科學的調整，從而確保盾構隧道施工的順利進行。其主要的反饋控制流程見圖2。

根據(jù)監(jiān)測所得到的相關數(shù)據(jù)信息，相關人員首要的工作就是需要對項目工程影響范圍之內建筑物的服務狀態(tài)進行仔細的判斷，一旦出現(xiàn)施工擾動高于預定的控制標準，影響到建筑物政策的服務狀態(tài)，就需要立即停止施工項目，并及時采取預備的輔助加固措施，對施工擾動進行合理的控制，對設計的參數(shù)進行調整并做好相應的測試工作，確保測試合格之后，才能夠應用到工程項目的施工中。

1.2.2 反饋控制

在對工程項目進行反饋控制的過程當中，最為關鍵性的一項環(huán)節(jié)就是需要選擇好切實可行的控制措施，在選擇的過程中，需要從盾構隧道施工控制著手，最大限度的降低施工所出現(xiàn)的擾動。

盾構隧道施工控制主要從開挖面平衡、盾構穿越等方面進行。一方面，開挖面平衡的控制。在盾構施工的推進過程當中，需要確保密艙內的壓力處于一個特定的數(shù)值，而為了保證艙內壓力能夠均勻分布，這就需要提高艙內泥漿的流動性以及充實度，當遇到較大沉降或隆起地形結構之時，需要及時對開挖面的平衡力進行調整，境地盾構施工出現(xiàn)的擾動；另一方面，盾構穿越的控制。一般來說，盾構穿越之時所采取的姿勢以及速度對于擾動有著較大的影響，因此，在進行盾構穿越控制之時，需要采取恰當?shù)姆绞綄Χ軜嫷淖藨B(tài)進行調整，同時當出現(xiàn)較大擾動之時，需要對盾構推進的速度進行調整，確保沉降處于可控范圍之內［3］。

1.3 施工后的預測與控制

由于盾構隧道施工所造成的擾動具有不確定性，而且影響的因素也較多，例如，地表的堆載或者二次施工等，因此需要在施工后進

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行長期的預測。在進行預測的過程中，需要根據(jù)根據(jù)監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)及時修正預測的模型，并對導致差異出現(xiàn)的原因進行分析，針對原因的不同，采取不同的措施。同時，當所得到的檢測數(shù)據(jù)表明地表陳建增大之時，需要對盾構隧道周邊地區(qū)進行詳細的勘察，如果是因為場地變化而造成二次沉降之時，應當立即隔斷影響源，而如果是由于結構漏水而出現(xiàn)陳建之時，需要對漏水處進行加固，因此，在盾構隧道施工之后需要進行長期的控制工作，針對不同的狀況，有針對性的采取措施，提高工程項目的安全性［4］。

2 盾構隧道微擾動施工控制技術體系的應用

以某盾構隧道施工為例，探究微擾動施工控制技術體系的應用。

2.1 工程概況

在該盾構隧道工程的施工過程中需要在一棟建筑物側面穿過，該建筑物樁基的一半位于圖層中，該土層靈敏性較高，當盾構結構穿過之時，上行線盾構與樁基之間的水平靜距在3.95～6.07米，下行線盾構與樁基水平靜距為13.15～15.27米，穿越環(huán)數(shù)在225～250之間。

2.2 微擾動施工控制技術的應用

在該工程項目經過建筑物側面之時，需要設置好相應的關鍵性監(jiān)測點，繪制出土體沉降的曲線，確保盾構結構開始穿越之時，各個監(jiān)測點所得到了沉降數(shù)值能夠保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，防止出現(xiàn)大幅度沉降的現(xiàn)象，同時，還需要做好沉降數(shù)值的反饋工作，對沉降數(shù)值進行反饋控制，嚴格控制好盾構施工的推進速度，使其保持在50.0mm/min以下，確保施工的安全。此外，在穿越過改建筑物之后，施工建設單位還需要對建筑物做好長期的實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題，及時采取有效的措施進行修繕，確保建筑物保持在正常狀態(tài)［5］。

3 結語：

在盾構隧道結構的施工過程當中，會對涉及區(qū)域周邊建筑物造成一定的影響，而盾構隧道微擾動施工控制體系的出現(xiàn)及應用，通過勘察、反饋、監(jiān)測以及控制，能夠確保盾構隧道施工的順利進行，提高工程項目的施工質量，保證施工的安全性。

參考文獻：

［1］朱合華，丁文其，喬亞飛，等.盾構隧道微擾動施工控制技術體系及其應用［J］.巖土工程學報，2014，（11）：1983-1993.

［2］歐陽大任.雙洞暗挖穿越敏感結構物的擾動效應及安全控制技術研究［D］.中南大學，2014.

［3］劉樹佳，張孟喜，吳惠明，等.新建盾構隧道上穿對既有隧道的變形影響分析［C］.第十三屆全國巖石動力學學術會議論文集.2013：399-405.

［4］劉樹佳，張孟喜，吳惠明，等.新建盾構隧道上穿對既有隧道的變形影響分析［J］.巖土力學，2013，（z1）：399-405.

［5］謝東武，既有建筑-土.體-盾構隧道相互作用機理研究［D］.同濟大學，2012.