中铁隧道股份有限公司 河南郑州 450000
摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，隧道工程建设越来越多。文章通过对浅埋盾构隧道穿越淤泥层施工方案的研究和实施过程的控制，有效解决了浅埋隧道穿越淤泥质土层时易出现的质量问题，避免了隧道穿越淤泥质土层的施工风险，有效地控制了全隧道施工过程中的沉降问题。不仅节约了项目成本，同时对周边建筑物和土体起到了一定的保护作用，对其他地区类似盾构隧道或淤泥质土层的施工有一定的参考价值。
关键词：盾构隧道；淤泥质土层；施工技术
引言
由于城市轨道交通网密集，地下隧道施工多数存在穿越既有轨道线路等问题，当盾构穿越施工时，会对周围土体进行切削扰动，引起地层变形和应力重分布，进而影响地表建（构）筑物沉降变形。
1盾构施工法基本原理
盾构机是主要施工设备，开挖过程中可维持周边土体的稳定性，以免出现坍塌现象，同时提供隧道掘进、出渣功能。施工过程中可在机内拼装管片，构成完整的衬砌结构，期间周边土体处于稳定状态，在安全的环境下顺利完成隧道的修筑作业。盾构法的工程理念中，以尽可能减少围岩扰动量为基本目标，以最快的速度完成地铁隧道施工作业，在形成地铁隧道主体结构的同时维持周边既有建（构）筑物的稳定性。
2盾构掘进施工控制技术
2.1推动力控制
分析盾构机器设备的推力构成，除了需要控制盾体在前进过程中和地面间产生的摩擦力，还要考虑配备台车的牵引力以及土体对施工面的压力。土压力大小关系推动力的大小，土压力大推动力就相对较大，土压力小推动力也就相应较小。整体而言，浅埋淤泥质土层的推动力偏小。在隧道中，区间推动力的大小约为5000kN，由于推动力过小不能形成有效的区间压力，不利于盾构姿态的调整，需要调整盾构姿态时，必须在合适的位置放置千斤顶以抵抗压力。例如，向右侧纠偏时，可以适当加大左施工面的区间压力，同时减小其他方位的压力值；也可以减少区间内千斤顶的数量，进而减小压力，这样可以在相同的程度上增加相应区间的压力差异值。需要注意的是，在每一块管片的推进过程中，至少需要一个千斤顶作为支撑，以确保在推进过程中管片不会造成移动带来的风险。
2.2始发难点
始发端燃气管线较多，管线距盾构开挖面垂直距离不足一倍洞径，盾构机最初始发时很难建立良好的土压，容易造成地表沉降引发燃气管线的破坏，淤泥质土地层中盾构机掘进各项参数难以控制，因此，该工程中的难点有如下3点。（1）如何对燃气管线采取有效的加固保护措施。（2）如何调整盾构掘进参数，确保稳定掘进。（3）掘进后如何对地层进行快速补强加固，保证地层稳定。
2.3出渣控制
施工过程中，按照特定的公式计算出渣量和出土量，设定预期的出渣量数值。在盾构始发过程中，还需要专业人员根据实际出渣情况进行过程控制和工况调整。用施工渣斗车分区域进行量化，从顶部顺着渣土车向下数，按每10cm对应的出渣情况进行土量的准确计量和计算。保证每个环节的出渣情况能够得到准确计算，并及时地做好计算记录。同时，结合地表情况的监测数据和结果反馈，判断是否出现超方的情况。经过隧道时，在施工过程中需要严格控制出渣和出土的情况，当装满一斗的渣土时，需要按照盾构的设计方案，比对合适盾构掘进的工程量和里程，尽量避免在施工过程中出现超方掘进的情况，进而保障隧道施工的安全。
2.4交叉施工解决方案
1）左右线隧道掘进至适当长度后，在隧道内铺设道岔，将单列电瓶车改编为双列电瓶车，提高电瓶车运输工效，进而提高盾构机掘进工效。2）科学合理地利用电瓶车占用竖井洞口间隔空余时间（2h），对施工材料进行分组吊运。在竖井上方及下方设置专职吊装运输指挥人员，统一管理吊装作业，保证吊装安全。
3）将暗挖隧道三轮车运土调整为电瓶车运土，同时利用电瓶车行走轨道，在车上增设定制渣斗，利用门式起重机进行渣土外运。
2.5隧道内注浆控制
在隧道盾构施工过程中，随着掘进不断推进，盾构机的挖掘直径逐渐大于管片的直径，在土壤结构和管片之间会形成空隙。为了填补这些空隙，盾构机在推进中需要保证适当的压力，持续不断地从盾尾部向后注浆。在该项目中，始发土层为浅埋淤泥质土，地基的自稳定性较差，在外力的作用下容易因搅动干扰造成强度降低，这给盾构施工保持土体压力造成了很大的困难。若前期出现沉降现象，则盾构推进后沉降将得不到及时的收敛，会阻碍施工进程；如不能及时地进行注浆加固，可能造成盾构在隧道中管片上浮等施工问题。用注浆的方式填充管片周边填充的目的主要包括以下三个方面：第一，防止地表变形，减少地表沉降；第二，防止管片在隧道施工中的变形和位移，提高工程的稳定性水平；第三，为隧道工程加设一道防水层，有效改善隧道后期的抗渗性能。
2.6监控量测
盾构穿越轨道交通西郊线会对轨道、道床、接触网杆等周围构筑物造成影响，在施工过程中必须通过监测及时掌握地表建（构）筑物的变形及沉降情况，以便及时进行盾构施工参数调整。穿越期间，每推进一环进行地表监测，及时分析和总结施工中最优参数，做到动态信息化施工管理，根据以上掘进措施，保证了盾构下穿轨道交通西郊线路段地表构筑物及基础道床沉降均满足控制标准，且穿越完成后沉降趋于稳定，均在控制标准范围内。
2.7同步注浆控制
为了及时填充土体形成的空隙，防止再次沉降，采用尾部单注浆的方式，即盾构机在推进时始终向后注浆，停止后不再注浆。该方式能够填补土层破坏形成的空隙，有效地进行填补注浆，充实隧道的空腔，紧实浅埋的淤泥层土体。
3施工监测方法
（1）地表沉降监测。地表沉降可以反映盾构掘进过程中围岩变形的全过程，特别是在下穿既有建筑物或在其附近有建筑物时，必须对地表沉降情况进行严格监控：建立地面沉降监测网，按二等水准测量的要求进行精确测量，监测基点埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内，以基点为标准水准点进行沉降监测，并绘制沉降随时间变化曲线、沉降随距掌子面距离的变化曲线，据此可以判断围岩的稳定状态，注意在施工过程中要定期对监测基点进行联测、复核，确保起算点的准确。（2）地下管线变形监测。地铁施工所经处管线一般较多，荷载的改变会引起土层的位移，不均匀位移可造成地下管线的变形，管线变形过大会导致管线的破坏，要严格控制，按照地下管线位置图，探明地下管线的具体位置，每隔一定距离或在管线重点接头处埋设抱箍式标志。施工过程中保护好测点，在不宜开挖的地方，用钢筋直接打入地下，其深度与管底平齐，用水准仪直接量测测点标高，计算管线沉降量和差异沉降量。（3）收敛变形。隧道开挖后，周边点的收敛是围岩和支护力学形态变化的最直接反映，根据设计图纸要求，管片拼装完成后，将收敛预埋件埋设于拱腰位置，应使预埋件位于同一轴线上，测线同管片拱顶沉降布设在同一断面，根据量测数据作出时间-沉降及距离-沉降曲线，以此判断隧道的稳定性。如果数值变化过大，应采取措施改善周围岩体或土体的稳定性；改变开挖方法，以减小开挖对周围土体的扰动；调整施工参数，加强支护等措施，以确保收敛值在允许范围内。
结语
综上所述，在目前的施工进度中，盾构区间呈现出较好的施工效果。在整个施工过程中，节约了项目加固的费用，增加了项目的经济效益，同时对周边的建筑物和土体保护起到了很好的作用，顺利克服了隧道淤泥质地层的施工风险，并且有效地控制了全隧道的沉降问题。
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