铁四院地下工程所 湖北省武汉市 430063
摘要：近年来，为缓解城市土地短缺、人口快速增长和交通拥堵的压力，越来越多的城市开始修建地铁隧道。盾构机由于其控制技术先进、施工安全性高、对环境影响小等优点，在城市隧道施工中得到了广泛的应用［1］。目前，国内许多学者针对盾构隧道施工安全风险大的特点，对地铁盾构隧道施工安全进行评价分析。
关键词：盾构隧道；穿河道；施工控制技术
引言
地铁施工不可避免地会邻近或下穿各种建（构）筑物，而地下隧道的开挖会引起周边土体的变形，对地表和地下建（构）筑物产生影响。
1 工程概况
本地铁线为双线隧道，采用盾构法施工，全长1 737．8 m；区间左线起讫里程左DK0+840．211～左DK2+576．300，设有两处长链分别为0．012 m，1．702 m，区间右线起讫里程右DK0+840．200～右DK2+576．300，设有一条长链为1．646。线路纵断面上，线路呈“V”字坡。本区间以2‰的上坡出盾构井后，以28‰，10‰，3‰的坡度下坡，再以6．187‰，15‰和2‰的坡度上坡到达区间线路终点。
2 盾构下穿河的施工措施
2.1 地质调查
在盾构法隧道施工中，由于具有重要性、变形性以及敏感性，需要采取特别严格的施工措施才能确保下穿施工的成功。在下穿施工完成后，轨道交通车辆运行与被穿体之间存在着一定相互影响关系，由于这种持续和长久的相互影响，容易为地铁运行会带来意想不到的危害，这是下穿工程必须面对的问题。根据实际分类，下穿工程的类型可以根据盾构隧道与下穿体之间的平面几何关系分为斜交下穿、部分下穿、小角度斜交下穿、正交下穿、切角下穿以及测下穿等。由于工程地质条件对于下穿方案的影响至关重要，是决定下穿施工措施以及后续运营条件的重要因素，所以在下穿工程的地层，可以将地质土壤分为软黏土、黏土、复合地层、硬岩以及软岩这 5 种类型，因此在进行下穿工程施工中，做好对应的土壤情况调查，对于施工方案的选取具有十分重要的作用。
2.2 施工准备及过程控制
在进行盾构过程中，要对建筑物施工现场进行检查，加强项目审核。在盾构穿越建筑物的前 30min 要完成对布点的核验。同时加强对穿越建筑物核验的频率，以每 3h 作为检核单位，对检验结果进行及时性反馈。为了提高施工过程中的应变能力，需要加强项目施工人员的现场联系，提高盾构效率。加强应急方案的设计，随时防范施工风险。在有必要的时候，需要对建筑物居住人员进行清空。为了最大化降低盾构对建筑物的不良影响，在穿越建筑物环节，需要按照项目施工的要求设计掘进参数，对速度、注浆等指标进行监督。在掘进的环节中要运用土压平衡工艺，对土压的系数进行监督。最为重要的环节，在对建筑物进行穿越过程中要进行相应的注浆作业。盾构运用了地面注浆，进行及时性的补充，根据项目监督结果确定是否需要进行追踪注浆。
2.3 盾构机主要参数设定
1)土仓压力。盾构在下穿河流时土仓压力的控制尤为重要，必须设定合理，保证不因土仓压力过大或者过小而扰动河底土体。根据前一阶段的掘进参数及本区段地质情况，土压设定为:0．10MPa～0．16MPa(并根据实际情况进行调整)。2)同步注浆。盾尾注浆有两大目的:一是填充管片与土体间产生的建筑空隙，控制地层沉降；二是在管片外形成一道防水层，增加防水性能。盾构施工中最大的风险在于河水与盾构隧道的贯通，隧道注浆做到填充即可，严防压力过大形成劈裂注浆。
注浆压力设定在0．23MPa～0．28MPa(根据不同地质条件进行调节)。注浆量控制在理论值的150%，大概在4．68m3。3)盾构掘进速度。盾构掘进速度以保证匀速施工为最佳，结合施工经验，盾构掘进速度基本控制在20mm/min～50mm/min。4)刀盘的转速参数设置。盾构机下穿永定新河时，应采用低扭矩低转速向前推进，减少对周围土体的扰动，将周围土体的隆起和沉降降到最少，施工过程时刻监控刀盘扭矩的变化情况，及时对扭矩和转速进行调整。刀盘转速在(0．8～1．0)r/min，扭矩小于2500kN•m，保证盾构机匀速平稳通过，同时根据当时地质情况适当调整，使盾构机能够顺利通过。
2.4 进度与安全可视化管理系统
BIM 系统可对工程的施工进度进行动态可视化管理，设计员和施工人员可实时准确了解工程进展情况。既减少了施工信息传递时间，又能随时对施工方案进行动态调整。进度管理控制如图4所示。在进度管理系统中，可时刻对比施工时间事务实际状态与计划状态，管理人员对施工进度和可能发生的问题可随时掌握，及时提出预防措施。直观地对比实际进度和计划进度，可以精确把握实际与计划的偏差，分析出导致进度偏慢的原因，在下一施工周期前提出应对方法，以保证计划的进度可按时完成。BIM 技术也可对施工安全预警动态可视化管理，科学地对时间和空间进行动态优化。通过采集施工的各项安全信息，将不同安全问题统一汇总到同一平台，分类并建立相关预警机制。施工过程中，实时上传现场安全监测数据，各项监测数据汇入评估系统中，最终使得安全隐患可以在模型直观显示出来，系统会自动显示相应的应对措施。如遇到重大安全隐患，系统快速进行红色预警，相关安全问题信息会自动发送给项目部总经理及专家库专家，在上述技术人员和专家后，得出最终处理方案，并自动显示在系统界面。
2.5 洞内注浆加固
在盾构穿越框架结构以后，运用注浆孔进行相应的注浆作业，管片径向范围为 2m。采取对等配比的方式对洞内进行注浆，确保注浆的压力低于 0.5MPa。对钻孔的位置进行标记，对项目施工过程中的洞孔内部完成相应注浆固定。在注浆施工环节，需要增设管片、相应的注浆孔进行钻孔，并安设相应的止水阀，通过相应的堵塞器械完成对管道周围的密封。在钻孔的过程中主要采取风洞凿岩机施工作业。在进行钻孔施工环节，需要加强注浆管的监控，运用了直径为 4.2cm 的杠杆进行注浆。按照项目施工现场，对钢管的长度进行调整，在距离其底部 3.3m 左右的位置安装泄浆孔，使得相邻孔道距离保持在 12cm 左右。在下管的过程中，要运用溢浆孔进行相应的封孔作业。
2.6 盾尾密封处出现漏水、漏砂现象
若盾尾出现涌水、涌砂现象时，应采取以下措施: 1) 减少或停止同步注浆，降低盾尾外部压力，同时使用棉被或者其他填充物，堵住漏水位置，减小水势； 2) 加大盾尾油脂的注入量和压力，及时在渗漏位置加注优质油脂； 3) 在缓解了漏浆、漏水状态后，试行推进，调整盾构机和管片姿态，减少渗漏处的盾尾间隙，并对同步注浆量和盾尾油脂填充量进行严格控制； 4) 仔细分析浆液的配合比，可通过增加水泥用量，缩短浆液的凝固时间，尽早降低盾尾处的浆液压力；5) 储备一环外粘海绵条的应急环，当出现漏水严重情况时，使用外贴海绵条进行堵漏。
结束语
综上所述，在盾构穿越过程中，地表存在明显沉降，受到双线隧道的干扰，发生了沉降槽的问题。切口到达掌子面时周围地层发生快速隆起问题，隆起值达到了 10mm。在盾尾以后，地表发生大规模沉降问题。在进行二度注浆固定以后地表再次发生隆起现象，因为浆液凝结收缩，在地层隆起减小以后呈现出较为平稳状态。
参考文献
[1] 李鸿博，苟青松，张志飞，等.盾构隧道下穿建筑物引起的地表沉降分析及控制研究[J].工业安全与环保，2019(03):12-16+48.
[2] 苏明.软流塑地层暗挖法截除盾构前方桩基群关键施工技术［J］.现代隧道技术，2018，55（2）：194-200.