中铁三局集团天津建设工程有限公司 天津 300350
摘要：由于我国城市化进程飞速发展，使各个城市交通拥挤堵塞问题日益增加，所以使用城市轨道交通正好可以将该问题有效解决，并且达到非常明显的作用，其中经常可以见到的就是地铁盾构施工中下穿构筑物，同时下穿航油管以及高速公路对地表下沉提出越来越高的标准。本文对盾构机掘进操作过程中的把控以及检验提出有效的对应策略，为同样地质状况下的盾构机施工提供凭证。
关键词：盾构机；下穿航油；施工技术；盾尾油脂；有效对策
1 基本情况
1.1 工程概况
城市轨道交通从XX站至XX站的盾构左线区间长达1783.5m，右线区间全长1708.9m,属于长大区间隧道。图1代表盾构施工区间线路的全长位置。运用盾构法施工。隧道穿越地质有：粉质粘土、淤泥质粘土以及砂质粉土等。其隧道前后贯穿雨污水泵站、多次下穿航油管、既有高速公路以及热水管等路线。图2代表盾构与下穿高速公路平面关系。
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图1 XX站－XX站区间平面示意图
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图 2 盾构与下穿高速公路平面关系
1.2 管片情况
区间隧道衬砌运用内外直径、厚度以及环宽分别为:5.5m、6.2m、0.35m以及1.5m、1.2m的预制钢筋混凝土管片作为衬砌，混凝土强度和抗渗等级都符合标准，对于渗透缝隙地方进行连接，所用的防水材质则是具有弹性的橡胶密封垫。为了更好达到隧道内的元曲线路以及施工误差等要求，会运用通用环管片的楔形量的形式，对于这种不同的要求都可以运用计算的方法选择出最适合的施工方案。
2 地质条件
该隧道工程项目的地址在天津市，该地势比较平整，并且属于非常典型的软土地层，结合地基土层的岩性分层以及邻近车站施工地的抽水实验结果中可以看出，该施工场地可以规划为两个含水层。
2.1 潜水含水层
对于施工现场进行勘探，在这过程中可以得到施工场地地下的潜水水位。具体如下:初测量水位深度在1.2～3.0m，类似标高在0.95～1.21m。静止的水位深度在0.8～2.6m，类似标高在1.10～1.87m。该施工场地的潜水水位通常每年改变的幅度在0.50～1.00m。
2.2 承压含水层
施工场地的承压含水层是第Ⅱ陆相河床，在此含水层中的砂质粉土层透水性非常好，是一个标准的承压含水层。把该含水层下面透水性不好的粉质粘土层可以作为其隔水底板。
对于该施工现场的环境类型进行考虑，可以将其按照两类进行划分，其具备干湿交替的性能，该现场承压水会对混凝土结构带有一些弱腐蚀功能，其腐蚀的介质则为硫酸根离子。针对地层渗透性进行判断:该水质对于混凝土结构有轻微的腐蚀功能，由于长时间在水里浸泡，该水质对其结构中的钢筋具备微腐蚀作用，本工程现场承压水对钢结构具有中等的腐蚀功能。
3 分析盾构穿越施工方案
3.1 掘进流程
贯穿掘进操作工序流程以及操作把控的程序如下图:
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图3 掘进作业工序流程
3.2 盾尾油脂的压注
针对区间隧道进行掘进建设期间，一般对盾尾进行封闭，可以更好避免地下泥土和水资源以及衬砌外围注浆材料等从该位置中渗入到盾构当中。盾尾油脂都是运用安置在后配套系统当中的气孔油脂泵进行压注。该工程在盾构以及盾尾地方设立三道封闭式的钢丝刷，中间地方则是两个盾尾油脂腔。压注式的盾尾油脂一般都会运用W89盾尾油脂。盾构机盾尾共设立的有12路油脂管路，每个都有6个注入点。压注过程中都会运用气动柱塞泵等方法，这样可以达到施工的标准，系统则是由主司机在主要控制室内进行作业，该种方法分为自动以及人工这两种形式。自动把控过程中油脂配置阀能够运用时间以及压力来把控循环的动作时间，可以在把控面上运用PLC预先进行设立，各个备注入口在把控室内都具有压力显示，如果实现预设压力数值，就可以转到下一个阀操作当中，压力把控优先选择时间控制。
3.3 二次注浆
盾构施工过程中造成地质表面出现损害以及隧道周边会受到干扰，或者被剪切损坏的重新塑造的土质进行再次固定等问题，都是造成地表出现下沉的主要原因。为了降低和避免地表出现下沉情况，就要快速在脱出盾尾的衬砌管片之后，同步开始灌入足够的浆液材料来填充盾尾环形建筑的缝隙。注浆的时间以及速度具体如下:不一样的地层结合不一样的浆液凝固时间以及掘进速度来详细把控注浆时间长短，需要遵循掘进跟注浆的操作同步，若不进行掘进操作，就不需要进行注浆工作。可以把控同时进行注浆的压力以及浆液量双重要求来确认注浆时间。盾构施工背衬注浆过程中可以选择使用资料来源非常广泛、可注性十分强并且使用时间久等能够满足设计标准，其次，对地下水资源以及附近环境不会造成任何污染、价格便宜等特征的材料。注浆操作过程中，浆液的流动性要非常好，这样可以有利于盾构移动期间能够进行连续性注浆操作，而该项注浆操作完成以后，需要浆液凝固有非常好的强度，并且具备膨胀性，以免后面出现收缩以及变形情况，二次注浆的材料要具备可注性能非常强的特点，这样能够弥补同步注浆所遗留的缺点，对于同时进行的注浆渠道填充以及弥补功能。工程项目施工过程中，需要结合地质层的条件以及地下水资源状况、周围环境等运用施工现场试验的方法来进行确认，注浆浆液进行同步操作过程中，其物理力学功能要达到下列要求:如果地下水资源非常丰富时，就要对地下水进行拦截，并且为了能快速构建起浆液的高粘度，方便在浆液缝隙进行填充的同时，还要把地下水压到地层的最深处，从而可以达到更好的填充效果。这个过程中就将浆液的凝固时间调整到1～4min，有必要的时候开展二次注浆可以运用水泥-水玻璃双液浆。
3.4 管片拼装流程
对于管片进行拼接过程中，首先要把底部管片准备好，随后从下到上，从左到右进行交叉安装，每一个环节相近的管片都要均匀的摆放并且把控环面的平坦性，以及封口的尺寸大小。最后可以将封顶的管片插进去，最后可以形成环状。盾构施工隧道过程中最重要的一个环节就是管片的衬砌。管片拼接过程中的质量好坏，很大程度上会对隧道的使用年限以及长久防水功能带来很大影响，所以要严格把控管片安装过程的质量显得非常重要。
3.5 衬砌管片防水施工技术
在盾构法区间时，管片的防水级别为二级以上，不能出现漏滴情况，其他局部要求同样不能出现漏水状况，允许结构的表面可以有少许潮湿痕迹，对于区间隧道初期的缝隙而言，是由挡水条以及弹性的橡胶密封垫结合在一起形成双道的防水。管片密封垫的沟槽之内可以贴三元乙丙橡胶弹性的密封垫，该材质压缩紧密来达到防水的作用。若管片处于中等防腐蚀介质的土层当中，可以在其外面涂抹防水材料。管片拼接完成以后，不能够出现肉眼可见的缝隙，并且在生产和运送等期间发生大麻点等缺陷过程中，可以使用聚合物快凝水泥根据标准进行修补工作。
4 探究重要区域施工期间的地表变形监控
4.1 项目下穿航油管监测状况
均匀将下穿航油管设立在线路中线地表的投影线上，将其当作变形监测地点。穿越前期每个监测点都会受到刀盘土压的影响出现小程度的凸起。穿越后期衬砌管片就会脱出盾尾，随其跟注浆同步进行填充，地表就会出现下沉形式，但是总体下沉的情况不是很明显。注浆浆液同步凝固之后，开始发生很大速度的下沉情况，这种时候施工现场的二次注浆浆液开始再次填充工作，随少数量多次数的注浆完成以后，下沉的现象也会得到稳定，在此过程中，最大沉降数值要求小于10mm。
4.2 项目下穿高速公路监测状况
下穿高速公路路段是结合施工前期专业人士论证所得到允许的专项方案，在线路地表断中的投影线上合理分布地表的监测点，运用粘连反射片或者油漆来做出显眼标记，结合道路实际状况，针对测点之间的距离，开展更加适合的调整工作，尽可能使测点位置处于分道线以及中分带等地区，以免受到过多车辆来回辗压而出现损坏情况。
5 重视施工把控对策
第一，把控盾构的形态，降低航油管以及高速公路下沉影响，盾构进到影响区域前期，尽可能将盾其形态调整到最佳状态，避免超量出现误差，蛇形摆动。对于盾构机而言，其前后以及设计的轴线偏差要把控在30mm之内，以免其一直或者很大程度上出现调整情况。对高速公路的偏差坡度进行把控过程中，需要将其控制在± 1‰之内，并且出现的偏差量一次不能超过4mm，保证盾构机稳定平坦的推进。穿越过程中可以强化盾构姿态的测量工作，勤测量和勤于纠正偏差，以免发生过大的误差，并且要将超挖刀处于关闭状态。
第二，针对开挖面的土体进行改善，有效将土质干扰度降低。一旦开挖土质面出现扰动情况并且非常大，有可能会对路基和路面的结构带来严重影响，或者导致其发生裂缝等危险。为了更好将开挖面的干扰程度降低下来，对其进行改善。在盾构的刀盘正面压住泡沫或者一些蓬松湿润都非常好的土壤来改进开挖面的土体性能，进而有效将刀盘扭矩降低，将地层扰动情况降低下来，并且还能确保盾构穿越过程中具有均匀的前进速度。其次，还要对土仓内部的土体进行改善，这样有效为螺旋机顺利掘土提供便捷。再填入泡沫等材质过程中，要严格把控所填入数量以及压力，以免土体内填入过多的泡沫等材质形成定向贯通的介质裂缝，从而形成渗水通道，严重的情况会对隧道的安全以及土质稳定性带来不利影响。
第三，减少超规定挖掘以及欠挖情况，以免地面出现下沉或者凸起。盾构穿越期间，因为土层覆盖的厚度会随着掘进里程发生改变，因而需要快速将施工参数进行调整，并且严格把控各项挖掘参数。在其过程中推进的速度属于匀速或快速，其需要把控在30 ～ 40mm / min；土仓压力改变的数值范畴不能比0.2bar大等，满足这样的条件，才可以开展欠挖工作。
第四，将二次注浆工作做好，并且保证被干扰土层下降属于长期稳定状态。要随时跟进二次注浆，其所使用的是双液浆，进行多次少量的方法，注浆压力要把控在0.3 ～0.4MPa。若地层出现含水量非常大的情况下，每一次要间隔5～7节加强环孤注浆，从而封闭堵塞后方的地下水。
第五，日常需要对盾构机进行维护工作。对该设备进行维护的原则是将检修和维护共同进行，主要以预防以及保护作为主要目标，能够及时发现其出现的问题，并且要提前进行解决。掘进工程项目操作期间，日常就要对其开展监测工作，运用对应的仪表仪器对盾构机设备操作期间的压力、温度以及声音等各项参数开展实施追踪。如果数据或者操作期间出现异样情况，要立刻停止运转，并且对其开展检验工作，还要将检验所获得的报告进行上报。针对盾构机的液压系统以及电气系统等各个系统开展检验过程中，需要安排专业的工作人员定时开展维护工作。对设备进行维护过程中，需要根据相关规定，确保其安全。不可以运用比规定标准低的配件替换现有配件。另外还要建立盾构机管理小组，将工程项目经理以及机电领导者分别担任组长以及副组长，主要就是负责该设备参数的调整，以及合理改善等各个方面的制定实施。盾构机在操作期间，要随时关注设备的声响以及气味管道系统有没有滴漏以及冒泡情况，一旦出现问题，要及时对其进行修复，如果发生重大问题，就必须要停止操作。把出现事故的详细原因上报给领导，等待探究科学合理的解决方案之后，才可以开展操作，并且还要维持盾构的清洁度，对于管线以及旋转等零部件，要常常进行检验以及维护工作。针对机械局部而言，检修的内容就是为了检验结构内是否处于完好状态，将所有出现问题的部件更换下来。
结束语：
总之，通过下穿航油管和高速公路的盾构施工实践当中可以看出，在粉砂地层的情况下，穿越下沉变形标准比较高的地区，就要对盾构机的每一项把控对策进行严格控制。准确把控所推进的每一项参数，并且快速结合下沉监测到的结果，开展更加科学合理的微调整，这样可以完全达到沉降管控的目的，从而有效的将施工风险降低下来。其次，盾构机掘进穿越过程中要巧妙使用二次注浆，这样可以更好地将软弱地层在后期干扰所造成的变化降低。
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