樊立強(qiáng)

摘要：盾構(gòu)法施工為軟土地區(qū)修建地鐵的一種重要方法，較其他施工方法有很多優(yōu)點(diǎn)，但在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，遇到眾多的環(huán)境問(wèn)題和地質(zhì)性條件方面的限制，仍不可避免對(duì)周邊土體和周邊建筑物產(chǎn)生一定影響。本文分析研究了軟土地區(qū)盾構(gòu)施工的難點(diǎn)，并提出了監(jiān)理控制措施。

關(guān)鍵詞：地鐵；軟土地區(qū)；盾構(gòu)隧道；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；控制

隨著城市密集度的提高和高層建筑的不斷增加，，地面環(huán)境復(fù)雜，而地下又布滿了各種管線，地鐵隧道采用明挖施工受到很大限制，采用盾構(gòu)技術(shù)在城市的主干道下施工基本不會(huì)受到交通、管線、氣候等條件的影響，對(duì)地面人文自然景觀、建（構(gòu)）筑物、地下管線等也能受到良好的保護(hù)。但在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，遇到眾多的環(huán)境問(wèn)題和地質(zhì)性條件方面的限制，特別是在淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂層等軟土地層中進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)，如果控制不好會(huì)發(fā)生透水、涌砂、坍塌等事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起地面大面積塌陷，甚至造成地下管線、周邊建筑物的破壞。盾構(gòu)施工穿越軟土地層時(shí)，其施工的復(fù)雜性是因?yàn)楦鞣N因素綜合影響的結(jié)果，本文就盾構(gòu)施工過(guò)程中的盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)接收、曲線段掘進(jìn)、推進(jìn)與管片拼裝、粉砂層掘進(jìn)、穿越地下管線、穿越沿線建（構(gòu)）筑物等難點(diǎn)，就監(jiān)理采取的控制措施做一個(gè)簡(jiǎn)要的論述。

1 盾構(gòu)始發(fā)段掘進(jìn)控制措施

盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)是盾構(gòu)法施工的首要環(huán)節(jié)，也是盾構(gòu)施工難點(diǎn)之一，涉及到端頭加固質(zhì)量、盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試、反力架剛度及穩(wěn)定性、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、試掘進(jìn)施工及地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)等難點(diǎn)、重點(diǎn)。監(jiān)理的主要管理對(duì)策為：

（1）建立盾構(gòu)始發(fā)監(jiān)理控制程序，采取兩方盾構(gòu)始發(fā)的復(fù)核機(jī)制，重點(diǎn)控制反力架安裝定位精度控制、洞門定位精度復(fù)核、反力架受力分析和工作性能核算；通過(guò)分析地質(zhì)情況、盾構(gòu)機(jī)性能和作業(yè)人員水平，制定盾構(gòu)始發(fā)方案并加強(qiáng)技術(shù)交底的管理，保證盾構(gòu)施工質(zhì)量得到有效控制。

（2）監(jiān)理要對(duì)盾構(gòu)托架安裝進(jìn)行驗(yàn)收，采用鋼結(jié)構(gòu)，不能有大的變形與位移，二條鋼軌中心線應(yīng)相交于盾構(gòu)機(jī)中心，軌面上涂抹黃油。同時(shí)鋼軌應(yīng)按隧道坡度鋪設(shè)，且預(yù)留盾構(gòu)進(jìn)入土體的沉降量。

（3）反力架安裝，采用門式反力架，尺寸不宜太大，其位置及形式應(yīng)事先設(shè)計(jì)好，監(jiān)理理工程師應(yīng)對(duì)安裝質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)。

（4）盾構(gòu)機(jī)的組裝及調(diào)試，盾構(gòu)機(jī)的組裝應(yīng)考慮破洞門及安洞門密封圈的空間。組裝完畢應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收。

（5）破除洞門，破除洞門有一定危險(xiǎn)性，監(jiān)理工程師要事先對(duì)端頭加固質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)，破除洞門不容許爆破施工。

（6）對(duì)土體加固質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收：①土體加固的連續(xù)性、均勻性、加固體強(qiáng)度及滲透系數(shù)必須符合設(shè)計(jì)要求；②進(jìn)行探水檢測(cè)，要求探孔深度2.5m，呈米字型布置9孔，探水打孔72h后進(jìn)行驗(yàn)收無(wú)涌水、涌砂現(xiàn)象，方能滿足盾構(gòu)始發(fā)要求。

（7）檢查負(fù)環(huán)管片的安裝質(zhì)量，負(fù)環(huán)安裝考慮以后拆除的方便，并保證負(fù)環(huán)管片的圓度與穩(wěn)定性，管片底部與托架鋼軌的空隙要填實(shí)。

（8）初始段掘進(jìn)長(zhǎng)度宜定為100m。①利用螺旋機(jī)往土倉(cāng)加注粘性土，盡快建立平衡，來(lái)平衡前方土壓，并根據(jù)土體壓力計(jì)算值和地表監(jiān)測(cè)情況及時(shí)設(shè)定掘進(jìn)土壓力；②采用低速、小推力、小扭矩的方式掘進(jìn)；③及時(shí)進(jìn)行管片壁后注漿，要求承包商按經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的壁后注漿材料、配合比注漿量及注漿壓力進(jìn)行同步注漿，嚴(yán)防壁后注漿充填不足，必要時(shí)，實(shí)施二次注漿；④根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，尋找土體沉降變化的規(guī)律，主要從盾構(gòu)掘進(jìn)造成的地表沉降以及地層損失等方面進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)的壓力、速度、出土量以及同步注漿數(shù)量和壓力，從而找出合理的施工參數(shù)來(lái)指導(dǎo)掘進(jìn)施工。

2 曲線段施工控制措施

在曲線段施工存在：隧道軸線控制難度較大，糾偏困難；管片不好拼裝，容易出現(xiàn)侵限問(wèn)題；管片之間易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)，管片易產(chǎn)生開(kāi)裂和破損；在糾偏時(shí)對(duì)地層的擾動(dòng)較大，易產(chǎn)生地表沉降等難點(diǎn)。因此，盾構(gòu)小半徑曲線施工應(yīng)為監(jiān)理控制點(diǎn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。監(jiān)理的管理對(duì)策有：

（1）嚴(yán)格審核承包商提交的施工組織設(shè)計(jì)，使得施工方案做到切實(shí)可行。

（2）根據(jù)地質(zhì)情況和線路走向趨勢(shì)，使盾構(gòu)機(jī)提前進(jìn)入相應(yīng)地預(yù)備姿態(tài)，同時(shí)加密測(cè)量工作，避免由此產(chǎn)生的軸線誤差。

（3）提前做好轉(zhuǎn)彎時(shí)線路的排版設(shè)計(jì)，同時(shí)注意盾尾間隙的變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。盾尾間隙標(biāo)準(zhǔn)值為75mm，在圓曲線段掘進(jìn)時(shí)盾尾間隙變化較大，一般將盾尾間隙保持在75±15mm范圍內(nèi)，一旦超過(guò)規(guī)定范圍值即需要使用彎環(huán)進(jìn)行調(diào)整。

（4）進(jìn)入緩和曲線段時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)往曲線內(nèi)側(cè)形成反向預(yù)偏移，在管片偏移的方向額外進(jìn)行注漿，達(dá)到一定的壓力以抵抗管片的偏移，防止出現(xiàn)管片侵限。

（5）嚴(yán)格控制好姿態(tài)，爭(zhēng)取進(jìn)行時(shí)時(shí)的細(xì)微糾偏，避免大的糾偏而造成對(duì)土體的擾動(dòng)，及時(shí)、充足地跟進(jìn)同步注漿與二次注漿，將管片與圍巖之間地空隙填充密實(shí)，達(dá)到穩(wěn)固管片和減少地表沉降地效果。

（6）提高管片拼裝手的水平；加強(qiáng)螺栓復(fù)緊工作檢查；注意保持良好的盾尾間隙狀態(tài)。

（7）檢查止水膠條，保證其完整、牢固。拼裝前，用水清洗止水膠條，避免因止水膠條之間擠有雜物而影響止水效果。

（8）管片嚴(yán)格采取居中拼裝。如果管片無(wú)法居中拼裝，曲線管片無(wú)法滿足糾偏時(shí)，應(yīng)采用低壓石棉橡膠板進(jìn)行調(diào)整，從而使管片處于較理想狀態(tài)，確保管片拼裝質(zhì)量及推進(jìn)軸線控制在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。

3 盾構(gòu)接收段掘進(jìn)控制措施

（1）盾構(gòu)機(jī)頭離洞門約30m時(shí)需作一次精確測(cè)量，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)、管片的平面、高程、洞門的中心偏差等。

（2）盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)洞到達(dá)前10～15m范圍內(nèi)時(shí)，適當(dāng)降低推進(jìn)速度，減小推進(jìn)力。同時(shí)向盾構(gòu)外殼和土體間注入阻水材料，防止盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)出現(xiàn)涌水和流泥現(xiàn)象。

（3）安裝好盾構(gòu)托架，為方便盾構(gòu)上架，等盾構(gòu)機(jī)頭出露后及時(shí)調(diào)整托架位置。測(cè)量監(jiān)理工程師要對(duì)托架的標(biāo)高、中心線進(jìn)行復(fù)核。

（4）同始發(fā)類似破除洞門，破除洞門前要先打鉆孔，核實(shí)地質(zhì)情況及加固效果，洞門宜分層分階段進(jìn)行。

（5）盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)前方推力會(huì)減小，管片橡膠止水帶達(dá)不到擠密的要求，為防止管片因推力減少以及盾尾密封刷磨擦導(dǎo)致環(huán)縫間障增大，進(jìn)站前的最后六十環(huán)進(jìn)行加緊固聯(lián)結(jié)。

（6）進(jìn)站后及時(shí)洞門的密封以及管片的壁后注漿。

4 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)和管片安裝質(zhì)量控制措施

盾構(gòu)法隧道是依靠盾構(gòu)機(jī)將預(yù)制的管片拼裝成型，拼裝質(zhì)量的好壞如破損、錯(cuò)臺(tái)等對(duì)于隧道的防水質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全有著重大的影響，而管片的拼裝中線位置及收斂變形情況直接反映了隧道限界是否符合設(shè)計(jì)的要求。監(jiān)理的管理對(duì)策有：

（1）管片下井前，應(yīng)按合同要求涂刷外防水涂層，粘貼止水帶。管片的干燥度，清潔度為主要質(zhì)量控制因素之一，須嚴(yán)格檢查。

（2）隧道內(nèi)測(cè)量導(dǎo)線和水準(zhǔn)點(diǎn)的布置應(yīng)符合“地下鐵道輕軌工程測(cè)量規(guī)范”及“盾構(gòu)隧道貫通測(cè)量工作程序”的要求。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和管片安裝測(cè)量結(jié)果應(yīng)以日?qǐng)?bào)告的形式提交監(jiān)理工程師審核。

（3）根據(jù)地表沉降情況及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，嚴(yán)格控制土倉(cāng)內(nèi)的平衡土壓力。

（4）嚴(yán)密監(jiān)控渣土出土量及性狀，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度、推力、扭矩等，以利于工程師判斷盾構(gòu)機(jī)工作狀態(tài)及前方地質(zhì)條件，適時(shí)作出對(duì)異常情況的處理。

（5）對(duì)刀盤主軸承密封系統(tǒng)的溫度及水密性追蹤監(jiān)控，如有異常，即時(shí)停機(jī)檢查，并分析原因。

（6）嚴(yán)密監(jiān)控壁后注漿材料、配合比注漿量及注漿壓力進(jìn)行同步注漿，嚴(yán)防壁后注漿充填不足。

（7）檢查每環(huán)管片的拼裝質(zhì)量，對(duì)出現(xiàn)的滲漏、錯(cuò)臺(tái)、裂縫等缺陷詳細(xì)記錄，并結(jié)合盾構(gòu)姿態(tài)、掘進(jìn)參數(shù)選取等判斷盾構(gòu)掘進(jìn)和拼裝過(guò)程存在的問(wèn)題。

（8）對(duì)嵌縫材料安裝位置及質(zhì)量、管片聯(lián)接螺絲栓螺母的固定按設(shè)計(jì)及專門要求進(jìn)行核查。

5 粉砂層掘進(jìn)控制措施

盾構(gòu)施工在穿越粉砂層時(shí)，由于砂層透水性較強(qiáng)，強(qiáng)度及穩(wěn)定性差，盾構(gòu)穿越后隧道周圍的土體很不穩(wěn)定，盾尾幾乎直接受水壓力的作用，很容易發(fā)生盾尾漏水、漏砂、地面塌陷等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)塌方事故。監(jiān)理的管理對(duì)策有：

（1）盾構(gòu)在粉細(xì)砂地層中穿越時(shí)，因地下承壓水的壓力非常大，加大了同步注漿和管片背部二次注漿的難度。為了保證隧道結(jié)構(gòu)的安全和地表沉降控制，在掘進(jìn)施工中采取以下措施：①優(yōu)化掘進(jìn)的速度，盡量讓管片在脫出盾尾形成間隙的同時(shí)注漿充足；②及時(shí)調(diào)整注漿配合比，在含水量豐富粉細(xì)砂地段增加水泥的用量，根據(jù)實(shí)際情況甚至將漿液改成水泥漿；③及時(shí)在管片背部進(jìn)行二次注漿，必要時(shí)加大注漿壓力值，但不得超過(guò)0.5MP，采取少量多次注漿避免對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

（2）在含水量豐富的粉細(xì)砂地層掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)的盾尾和螺旋輸送機(jī)后倉(cāng)門會(huì)出現(xiàn)涌水、涌砂情況。應(yīng)采取了以下措施：①在不影響管片拼裝的情況下盡量減小每環(huán)掘進(jìn)油缸的行程；②嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和盾尾間隙，避免強(qiáng)行糾偏造成盾尾與管片間隙不均影響盾尾刷的密封作用，產(chǎn)生涌砂；③采取在管片縱縫外側(cè)貼海綿條，并在管片外部與盾殼之間壓入海綿條形成封閉圈，來(lái)減少涌水帶砂情況發(fā)生。

（3）粉細(xì)砂地層，含水量豐富，容易坍塌，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中很容易造成盾構(gòu)前方土體局部坍塌，從而使刀盤扭拒增大，必須加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)刀盤扭拒、土壓、出土量等掘進(jìn)參數(shù)的控制，要嚴(yán)格控制出土數(shù)量減少地層損失和擾動(dòng)，達(dá)到控制地表沉降的目的。

（4）往土倉(cāng)內(nèi)注入膨潤(rùn)土改善砂質(zhì)土的流塑性和止水性，保持土壓防止噴涌，防止前方土體坍塌。

（5）定期、定量、均勻地壓注盾尾油脂，提高盾尾密封性能。

6 穿越地下管線控制措施

一般城市主干道下方都有較多的地下管線，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)需要嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)對(duì)其的影響。監(jiān)理的管理對(duì)策有：

（1）詳細(xì)閱讀、熟悉掌握地下管線圖紙資料，并督促施工單位進(jìn)一步核實(shí)、搜集管線資料。

（2）在施工前，對(duì)施工范圍全部進(jìn)行人工挖探溝，核對(duì)清地下管線的確切情況（包括標(biāo)高、埋深、走向、規(guī)格、容量、用途、性質(zhì)、完好程度等），在施工現(xiàn)場(chǎng)做好明確標(biāo)記、標(biāo)識(shí)，做好記錄，并與相關(guān)部門簽字認(rèn)可。

（3）在審查施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，把保護(hù)地下管線工作列為審查的主要內(nèi)容之一，并要求施工承包單位在施工總平面布置圖上標(biāo)明影響施工和受施工影響的地下管線。

（4）要求施工承包單位在工程實(shí)施前，對(duì)受施工影響的地下管線設(shè)置若干數(shù)量的沉降觀測(cè)點(diǎn)。工程實(shí)施時(shí)，按規(guī)定的頻率對(duì)管線沉降量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（5）施工過(guò)程中，對(duì)可能發(fā)生意外情況的地下管線，事先制訂應(yīng)急措施，配備好搶修器材，以便在管線出現(xiàn)險(xiǎn)兆時(shí)及時(shí)搶修。

（6）優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)，減小刀盤的轉(zhuǎn)速和盾構(gòu)機(jī)的總推力，從而減少對(duì)地層的擾動(dòng)，同時(shí)控制出碴量。

（7）加強(qiáng)注漿管理。嚴(yán)格執(zhí)行“不注漿、不掘進(jìn)。”并根據(jù)實(shí)際注漿量及管線沉降情況在管片背部補(bǔ)漿。

（8）加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和反饋，實(shí)施信息化施工。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)地表沉降發(fā)生的規(guī)律，及時(shí)在管片背部進(jìn)行二次補(bǔ)漿，確保地表沉降控制在要求范圍內(nèi)。

7 穿越沿線建（構(gòu)）筑物控制措施

隧道沿線一般在市區(qū)道路或建筑物下穿過(guò)，隧道平面距離建筑物很近，近距離施工時(shí)必然會(huì)對(duì)建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，因此在推進(jìn)前督促承包商完成沿線建筑物現(xiàn)狀調(diào)查，并與產(chǎn)權(quán)單位簽署相關(guān)協(xié)議，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)監(jiān)理工程師監(jiān)督承包商按設(shè)計(jì)在盾構(gòu)掘進(jìn)到達(dá)前完成注漿加固或托換等處理措施，監(jiān)理的管理對(duì)策有：

（1）施工前督促承包商完成沿線建筑物現(xiàn)狀調(diào)查并形成調(diào)查報(bào)告。需要進(jìn)行評(píng)估的找有資質(zhì)的評(píng)估單位出具評(píng)估報(bào)告。

（2）嚴(yán)格施工方案、應(yīng)急預(yù)案的審批，施工方案的評(píng)審工作。

（3）督促施工單位對(duì)重要建筑物采取預(yù)注漿加固措施，并預(yù)留袖閥管進(jìn)行跟蹤注漿加固。

（4）對(duì)重要建筑物進(jìn)行自動(dòng)化全天24小時(shí)監(jiān)測(cè)，并時(shí)時(shí)掌握監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)指導(dǎo)施工調(diào)整盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)和跟蹤注漿加固。

（5）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理要準(zhǔn)確掌握每環(huán)掘進(jìn)的出土量，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)督促調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)，以改善盾構(gòu)前方土體的坍落或擠密現(xiàn)象。

（6）加強(qiáng)管片背后同步注漿管理，減少盾尾通過(guò)后隧道外周圍形成的空隙，減少隧道周圍土體的水平位移及因此而產(chǎn)生的對(duì)基礎(chǔ)的影響。

（7）每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后，必須及時(shí)拼裝管片和及時(shí)擰緊連接螺栓，并在下環(huán)推進(jìn)時(shí)進(jìn)行復(fù)緊，減小管片變形量。盡量做到管片居中拼裝，同時(shí)保證環(huán)面平整度。

（8）對(duì)隧道近距離的樁基，除盾尾注漿外，還需進(jìn)行管片的徑向注漿，加固樁基底部地層，保護(hù)和提高樁基承載力。

（9）根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)修正穿越推進(jìn)參數(shù)，控制好盾構(gòu)姿態(tài)、管片姿態(tài)、盾尾間隙、管片拼裝質(zhì)量，加強(qiáng)同步注漿配合比及同步注漿質(zhì)量管理，并適時(shí)、多點(diǎn)、少量、多次進(jìn)行二次補(bǔ)漿和跟蹤注漿。

8 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)盾構(gòu)技術(shù)在軟土地層中施工存在的難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行了分析，并提出了監(jiān)理控制措施。地下工程的不可預(yù)見(jiàn)性比較多，施工過(guò)程中隨時(shí)都有可能遇到突發(fā)事件，對(duì)突發(fā)事件要及時(shí)進(jìn)行處理并進(jìn)行深入探討和總結(jié)。