導語：如何才能寫好一篇盾構施工總結，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】盾構機；吊出井；到達接收

1 工程概況

該工程位于廣州市海珠區南洲路站至江泰路站，含東曉南路站～江泰路站（東～江），南洲站～東曉南路站（南～東）兩個區間，采用盾構法施工的隧道工程，由江泰路站始發，經過東曉南站，再由南洲站吊出井吊出，雙線采用一臺盾構機掘進。其中左線隧道在2007年4月18日始發，在2008年1月28日到達吊出井。吊出井此時正在進行圍護結構施工，根據工期策劃要求，右線隧道應于2008年6月28日始發。若待吊出井主體施工完成后，盾構機才出洞再拆解吊出，則盾構機將在吊出井圍護結構外停置至少半年，且右線隧道始發時間亦將推后至少兩個月。這對施工工期和施工安全都極其不利，為了能使右線隧道按計劃時間始發，該工程決定采取先吊出盾構機后施工主體的施工方案。

二八號線延長線盾構1標吊出井位于南洲路站北面，基坑平面尺寸為43.9m×20.7m，開挖深度約25.218m，局部開挖深度約18.343m。基坑圍護結構采用Φ1200mm，間距1350mm的鉆孔灌注樁，樁間采用Φ600mm的單管旋噴樁止水。基坑支撐體系采用五道支撐，其中第一道為鋼筋混凝土支撐；第二、三、四、五道為鋼支撐，局部為鋼筋混凝土支撐。

2 盾構機入井后的空間位置

盾構機到達吊出井后，繼續掘進并拼裝臨時管片，待掘進至里程K10+077.568（進入吊出井內14.68m），此時臨時管片已拼裝4環（通縫拼裝），第4環臨時管片在盾尾部分沿隧道軸線方向推進0.45m，此時盾構機刀盤距南側側墻2.82m，盾尾離基坑北端頭的水平距離約為6m，盾構機頂與第四道腰梁底的垂直距離約為2m，盾構機底與吊出井基底的垂直距離約為1.6m，停機范圍地層為地層為主。盾構機在基坑中的空間位置關系，如圖所示。

圖1 基坑平面圖

圖2 盾構機入井后平面示意圖

圖3 盾構機入井后立面示意圖

圖4

圖5

圖6 圍護樁及冠梁加強設計范圍示意圖（圖中左邊方框為圍護樁及冠梁加強設計范圍）

3 盾構機拆解吊裝控制要點

3.1 拆解吊裝前的準備工作

（1）吊裝專項方案的審查

在監理工程師審批《盾構機在吊出井拆吊方案》時應特別注意盾構機分解及吊裝的順序，盾構機各部件的外形尺寸、重量、內部結構、安裝方式以及吊裝起重設備的各項參數，測定地基基礎的承載力，選定吊裝地點，并根據各項參數計算每次吊裝的安全系數。特別值得注意的是吊裝地點的選擇，充分考慮各個部件的重量、各個部件與吊裝設備的平面位置關系、吊裝設備吊臂的長度、吊臂傾角與吊機有效功率的關系等因素。根據吊裝地點地層的地質情況，提前制定地層的加固方案，采取有效措施對地層進行加固，使地層的地基承載力能滿足吊裝的要求。

（2）圍護結構的處理措施

在施工左線隧道范圍內的圍護樁時，對左線隧道范圍內圍護樁的鋼筋籠也進行了特殊的長度設計，即該范圍內的鋼筋籠長度只安放至隧道頂，控制鋼筋籠底距離隧道頂約30cm左右，如此將可在盾構機入洞破樁時省去了要割除圍護樁鋼筋的麻煩，避免了開倉作業的風險，讓盾構機入洞時更順利安全。

在吊出井圍護結構設計階段，針對盾構機吊出，考慮圍護樁除受土體壓力外，還將承受盾構機吊裝時的荷載作用，因此設計對左線范圍內的圍護樁和冠梁在配筋方面進行了加強設計，加強范圍如圖所示，除此之外還將基坑西側原本為鋼支撐的第四道支撐局部改成了混凝土支撐，以加強支撐的強度。

（3）地層和地面的加固措施

起重機吊裝地點為吊出井的南端頭，由于南端頭地層較好，只對南端頭地面進行了加固而未對地層進行加固。南端頭地面的加固措施是：在吊裝設備停放范圍內澆筑了厚30cm的C40鋼筋混凝土板，在板內布置了上下兩層鋼筋網，吊裝時在板上鋪設兩塊長8m，寬1.5m，厚8mm的鋼板。

（4）盾構機到達吊出井前的控制

在左線盾構機掘進到達吊出井時之前30m需對盾構機進行定位及線路軸線復核測量，若發現偏差則需勤測勤糾；后20環管片需采用扁鋼進行連接，并進行二次復緊，且每隔5環注雙液防水環箍。

（5）吊出井基坑土方開挖

盾構機開挖前，吊出井基坑圍護結構已施工完成，基坑封閉。待盾構機進入吊出井后，需分兩步進行土方開挖，并將盾構機開挖出來。

第一步：先進行吊出井上層土方開挖，待開挖至標高約-8.8時（開挖深度約15.8m），此時盾構機刀盤頂標高約-10.3，盾構機上覆土厚度約為1.5m，開始由人工清理盾構機正上方土體。

第二步：盾構機兩側面土體則由人工配合小型機具進行開挖，兩側開挖標高至-15.5（開挖深度為22.5m），此時盾體兩側覆土約0.8m。

3.2 盾構機拆解吊裝步驟

盾構機進入吊出井停機后，后配套與盾構機分離后保養（管路封堵、電纜頭處理），后配套臺車及橋架和主機分離后，用電瓶車拉回始發井。橋架固定到管片車上，邊鋪軌邊用兩臺電瓶車往回拉。

當土方開挖至盾構機頂時，為防止挖掘機對盾構機造成損傷，采用人工開挖，人工挖除盾構機周邊上半部分土體（此時盾構機盾體約外露出5.2m）后，則對盾構機進行拆解，其順序如下：

拆除管片，焊接各種吊環并做探傷檢測拆卸螺旋輸送器并放置于成型隧道內拆卸管片拼裝器并吊裝分離中盾與尾盾并吊裝尾盾分離前盾與中盾并吊裝中盾拆卸并吊裝刀盤吊裝前盾吊裝螺旋輸送器

圖7 盾構機半埋在井內

圖8 管片拆卸及吊裝

圖9 盾尾吊裝

圖10 前盾吊裝

3.3 盾構機拆解吊裝要點

（1）吊裝過程中的控制

每次吊裝現場都有安全人員、指揮人員、司索人員、起重機司機，且配備通訊器材。吊裝時司索掛鉤完畢后，檢查卸扣、鋼絲繩的狀態情況，由現場指揮人員、安全人員和起重機司機三人確認后，方可起吊。起吊時控制物體的穩定，在起吊10cm時停止一下，再次檢查卸扣、鋼絲繩的狀態情況，確定安全后，則勻速提升物體。在整個吊裝過程中安全人員、指揮人員、司索人員和起重機司機對所吊物體進行目視跟蹤，觀察吊物的扶護或繩索的穩固情況，避免吊裝過程中與支撐發生碰撞。

（2）吊裝過程應注意加強監測

注意加強對基坑的各項監測工作。在吊裝前針對因吊裝而使基坑容易發生變形的位置布設變形觀測點并測定初始值，吊裝時對變形觀測點進行跟蹤觀測，掌握基坑的變形量，及時了解基坑的安全狀態。

（3）吊裝過程中應注意對支撐的保護

由于基坑內所有支撐都未拆除而且處于受力狀態，基坑的空間受到限制，一旦吊裝物體與支撐發生碰撞就很容易發生意外，因此在吊裝過程加強現場指揮，起吊速度盡量緩慢并保持勻速，盡量避免與支撐發生碰撞，以免發生安全事故。

（4）吊環焊接后進行探傷檢測

在進行盾構吊裝前必須對吊環的焊接進行探傷檢測，以免發生安全事故。

4 與先施工主體后吊出方案的比較

在盾構法隧道施工中，通常是先施工完吊出井的主體結構后再進行盾構吊出，但本工點由于吊出井前期施工滯后，致使工期緊迫，為保證右線隧道能按時始發，采取了先盾構吊出再施工吊出井主體結構。

下面將先從技術和工序上與先施工主體后吊出比較，分析其利弊：

4.1 有利因素

（1）縮短了盾構隧道施工的工期，為二次始發爭取了寶貴的時間。

（2）吊出井主體結構施工時無需預留盾構吊出洞口，中板施工時也無需預留鋼筋，中板可一次性完成澆筑。

（3）盾構機到達時無需接收架，且不需進行端頭加固，到達安全可靠。

（4）無需預留隧道洞門，不需進行洞門破除，洞門可與側墻同時澆筑，有利于防水。

4.2 不利因素

（1）盾構機需解體分次吊裝。

（2）須對吊出井的圍護結構進行加強設計。

（3）要求要有較好的地層。

由于施工技術和工序的不同，相對應的施工費用也有所不同，其對比如下：

（1）增加的施工費用

1）圍護樁及冠梁加強設計所增加的材料費用；

2）地層及地面加固所增加的費用。該部分費用較少，因為就普通的盾構吊出有時也需對地層和地面進行加固，只是本工點的地層及地面加固的強度要求高點。

（2）節省的施工費用

1）節省了制作接收架的費用；

2）節省了端頭加固及對加固效果進行檢測的費用；

3）節省了洞門破除的費用。

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關鍵詞：地鐵；盾構法；施工風險管理

前言

近些年來，盾構法逐漸在地鐵工程施工中得到廣泛的應用，但是，在應用該施工方法進行的過程中卻存在沉降風險、不可預測的地質風險、障礙物風險以及其他作業風險等，都可能會給盾構法的施工造成影響，對此，必須采取相關的應對措施，本文主要對地鐵盾構法施工風險管理進行分析，希望可以為行業的發展提供一定的幫助。

1 地鐵盾構法施工中的常見風險分析

1.1 沉降風險

在使用地鐵盾構法施工的過程中，會引起施工位置周圍土體的沉陷、松動，直觀的表現出了地表沉降的現象[1]。然而，盾構法施工時周圍土體的沉降，將會對附近的建筑物、地下管線等造成嚴重的影響，如，建筑物傾斜、裂縫、地下管線開裂、坍塌等現象時有發生。從物理學的角度上來分析，沉降風險的存在，主要是地鐵盾構法施工過程中對地層土地造成剪力破壞，從而產生沉降風險。

1.2 不可預測的地質及障礙物風險

眾所周知，地鐵盾構法在施工的過程中，需要進行地質勘探，一方面要了解施工地區的地質情況，而另一方面則是要了解地下存在哪些障礙物，以便于在施工過程中及時規避這些風險[2]。但是，在實際地質勘測的過程中，由于地質勘測的困難，不能完全保證地質勘探的全面性、真實性、可靠性，很難預測穿越地層的地質情況以及障礙物，從而為地鐵盾構法施工埋下了不可預測的地質及障礙物的風險，甚至在施工過程中會出現一些安全事故，后果不堪設想。

1.3 其他作業風險

在地鐵盾構法施工的過程中，除了以上所提到的常見風險之外，還有一些其他的作業風險，例如，換刀作業風險、盾構機壓氣作業風險、隧道內運輸作業風險等。無論是哪種風險的存在，都將會對盾構法施工帶來一定的安全隱患、質量隱患等，甚至會導致安全事故的發生，而且，由于地鐵盾構法的施工位置是在地下，一旦發生故障造成的影響極大。

2 地鐵盾構法施工風險管理措施分析

2.1 積極做好風險識別工作

通過以上對地鐵盾構法施工中常見的風險分析了解到，當前地鐵盾構法施工中存在多種風險因素，任何一項風險因素都將會對施工質量以及施工安全帶來極大的影響，為了做好風險管理工作，需要對其進行風險識別，及時發現風險、規避風險，進而有效的避免或降低風險對施工帶來的影響[3]。首先，應加強地鐵盾構法施工風險的評估，打破傳統風險評估的單一方式，要以多元化、多層次的方式對盾構法施工的風險進行聯合評估，建立健全風險評估體系，確保評估過程中發現施工中潛在的風險因素，全面提高風險評估的合理性、科學性。其次，要準確的識別地鐵盾構法施工過程中存在的風險，主要采用經驗數據分析、實驗論證、專家咨詢等方式來識別地鐵盾構法施工過程中存在的風險因素，以便于采取有效的應對措施。例如，盾構法施工中涉及到的地下水狀況、沿線地質條件、周圍建筑物、穿越的地下管線等，這些具有特殊性的因素，在盾構法實施時也應制定具備特殊性的如輔助加固法、施工方法、盾構選型、施工管理等條件進行改進，有針對性的做好風險的規避及應對方案。另外，在風險識別的過程中，要綜合考慮地質條件、盾構選型、隧道施工過程、水文條件、重難點施工環節、施工技術等，并將其綜合起來，并列出盾構法施工過程中可能存在的風險清單，確保清單的條理清晰、層次分明，從而有效的提高施工風險管理的有效性。

2.2 建立健全的應急預案

地鐵盾構法施工風險的管理主要以預防為主，當然，也有一些風險是我們無法預知的，這類風險具有突發性、隨機性等特征，而在風險發生時，為了避免或降低風險帶來的損失，要在最短的時間內采取風險應急預案，才能有效的做好風險的處理工作，因此，地鐵盾構法施工風險管理應用的過程中需要建立健全的應急預案，當然，應急預案的建立應按照規范流程進行（如圖1所示）[4]。首先，相關管理部門的人員應重視應急預案的制定和完善，同時還要結合自身多年的工作經驗對以往發生的風險問題進行總結和歸納，并制定出相應的應急預案，以便于在類似風險發生的情況下，及時采取對應的處理措施，從而有效降低風險帶來的損失。其次，盾構法施工風險管理部門人員，應具有敏銳的觀察能力以及靈敏的反應能力，這樣才能及時察覺到風險，并在風險發生的第一時間內做出有效的應對措施，從而有效的降低地鐵盾構法施工風險帶來的損失。

2.3 加強對地鐵盾構施工風險管理

通過以上對地鐵盾構施工過程中存在的問題分析，地鐵盾構施工過程中存在很多的可預測因素以及不可預測因素等，同時，對應的風險也存在可預知風險和不可預知風險等兩大部分，為了避免風險對施工帶來的損失，必須做好地鐵盾構施工的風險管理工作[5]。首先，應對地鐵盾構施工進行全面的分析，例如，施工周邊環境、地質因素、施工目的、施工技術要求等，通過全面的分析才能更好的完善相應的風險應對措施，從而確保地鐵盾構法施工的有效性，有效的規避了一些可預知的風險。其次，應對可能引發地鐵盾構法施工風險的各項因素進行管理，從而有效的規避風險，例如，施工進度、施工技術、施工成本、施工人員、施工質量等，加強各個環節的管理，才能切實有效的做好地鐵盾構施工風險管理工作，從而有效的規避或減少風險對地鐵盾構法施工質量帶來的影響。

眾所周知，在應用地鐵盾構法在施工的過程中，涉及的因素比較多，不僅包括大量的施工材料，還有多元化的施工技術以及多崗位的技術人員，任何一項因素都有可能給盾構法施工帶來影響。另外，地鐵盾構法施工環境，如地質地貌、周圍環境、建筑設施、地下管線等，都可能會引發地鐵盾構施工安全事故，因此，加強對地鐵盾構法施工的風險管理是非常有必要的。通過以上幾部分的分析不難看出，在地鐵盾構法施工風險管理應用的過程中，對控制和規避風險有著極大的作用，從而有效的降低了風險帶來的損失。

總結

綜上所述，隨著城市化的快速發展，地鐵行業的發展也極為迅速，為城市帶來更便利的交通。然而，在應用地鐵盾構法進行施工建設的過程中，卻由于我國地鐵起步較晚、經驗不足的現象，使得出現一些風險對施工質量造成極大的影響，對此，必須將施工風險管理有效的應用到地鐵盾構法施工中，從而有效的提升地鐵盾構法的施工質量以及施工安全，對推動地鐵行業的發展有著極大的作用。

參考文獻

[1] 王晶，譚躍虎，王鵬飛，江巍.地鐵隧道施工過程中風險分析與控制[J]. 理工大學學報（自然科學版）. 2012（04）

[2] 周紅波，何錫興，蔣建軍，蔡來炳.地鐵盾構法隧道工程建設風險識別與應對[J]. 地下空間與工程學報. 2014（03）

[3] 陳自海，陳建軍，楊建輝.基于模糊層次分析法的盾構隧道施工風險分析[J]. 地下空間與工程學報. 2013（06）

[4] 龔彥峰，胡威東，梅江兵.鄭州軌道交通1號線盾構法區間隧道技術總結[J]. 鐵道標準設計. 2013（11）

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關鍵詞：粉細砂―風化巖技術參數技術措施

中圖分類號：U455文獻標識碼： A

珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工10標【金融高新區站～龍溪站】盾構區間沿佛山至廣州城市主干道――海八路、龍溪路下穿行，本段分布有300米上軟下硬的“粉細砂―風化巖”復合地層，該地層施工難度大，施工技術要求高，通過在施工前期進行國內外資料調研，收集在軟硬復合地層，盾構隧道修建中的工藝、技術，以及理論、試驗研究等方面的資料。其次認真總結國內如上海、南京、廣州盾構隧道砂層及復合地層掘進施工中的經驗教訓，對包括盾構機選型（如刀具配置、渣良系統配置、保壓設備配置等）以及對掘進模式的優選、掘進參數、盾構機姿態的控制和同步注漿、二次注漿參數的設定等方面的技術措施進行了研究,并根據現場情況及時做出相應的調整，最終快速安全的通過了該段上軟下硬地層，同時也總結出了一套較為成熟的施工技術。

1、工程概況

珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工10標【金融高新區站～龍溪站】盾構區間沿佛山至廣州城市主干道――海八路、龍溪路下穿行，本段分布有300米上軟下硬的“粉細砂―風化巖”復合地層，隧道埋深17米，在隧道斷面范圍內下三分之一至下三分之二范圍內為全或強風化巖層，之上為粉細砂層，拱頂以上分布有較厚的粉細砂層及余泥質粘土層直至地面。

2、典型施工案例

曾經在廣州地鐵三號線盾構施工的過程中引發的較大的地面沉降，特別是幾次“塌通天”的沉降，幾乎都是在上軟下硬地質條件下造成的。形成這類事故的原因，是由于在盾構推進的過程中，刀盤切削工作面土體時上部軟地層較易進入土倉，而下部較硬巖體不易破碎，在這種情況下，往往會使上部軟地層過量切削進入倉內，特別是當隧道上部地下水較豐富且為粉砂層時，一旦密封倉內有些許土壓失衡，上部的松散地層會很容易造成土體流失而發生較大的沉降，甚至發生“塌通天”事故。

3、施工難點

此類地層盾構掘進極易引起地面沉降過大或導致地面塌陷，本段車流量大，給本工程盾構的安全掘進和施工管理帶來很大困難，是工程施工中的難點。

如何對盾構機進行選型以及對掘進模式的優選、掘進參數、盾構機姿態的控制和同步注漿、二次注漿參數的設定等方面成為解決該段地層中施工困難的重點。

4、盾構機主要技術參數

4.1盾構機選型

盾構施工對易液化的粉細砂層產生一些不利因素,尤其是盾構開挖面上部的砂層容易受到擾動而引起局部坍塌，該類地層宜采用閉胸式開挖，同時通過添加材料的輔助工法可以改善渣土的性狀，從而避免渣土從出料口噴涌的現象發生。考慮到這一方面，并綜合經濟合理性的要求，本工程選用了德國海瑞克公司制造的φ6250mm復合式土壓平衡盾構，盾構具有敞開式、半敞開式以及全閉胸的土壓平衡式EPB式掘進模式，以適應硬巖地層，含水軟巖以及軟硬混合地層的掘進。同時在EPB模式下，足夠的土壓平衡調節能力可有效的平衡周圍土體的靜水壓力和土壓力，保證開挖面的穩定。配合可靠的同步注漿系統，必要的二次補漿，以及后期地層注漿加固技術等輔助工法，可將地表隆陷控制在規定的范圍之內，另外通過泡沫注入系統、膨潤土注入系統、高分子聚合物注入系統對渣土進行改良，有效的防止了結“泥餅”、管涌、流砂、冒頂或噴涌等現象，從而確保安全通過上軟下硬的特殊地層。

φ6250mm復合式土壓平衡盾構主要基本技術參數如下表

名稱 參數

刀盤直徑 6280mm

前盾直徑 6250mm

中盾直徑 6240mm

盾尾直徑 6230mm

管片 外徑6000mm，內徑5400mm，寬度1500mm，管片數量5+1

刀盤驅動類型 液壓驅動

刀盤功率 3×315Kw

刀具 齒刀64把，邊刮刀左4+右4，雙刃滾刀4把，單刃滾刀31把，超挖刀1把

刀盤開口率 28%

刀盤轉速 最大4.5rpm

刀盤扭矩 2684.6千牛米

推進油缸 10 × 雙油缸+10 × 單油缸

總推進力 34210千牛

螺旋輸送機 功率200千瓦，速度22.15rpm

盾尾密封數 三排鋼絲刷

管片安裝機 機械抓取式

4.2刀盤配置

刀盤（右圖）是一個帶有多個進料槽的切削盤體，位于盾構機的最前部，用于切削土體，刀盤的開口率約為28％，刀盤直徑6．28m，也是盾構機上直徑最大的部分，一個帶四根支撐條幅的法蘭板用來連接刀盤和刀盤驅動部分，在該種地層下，刀盤上安裝有64把齒刀，8把邊刮刀，31把單刃滾刀，4把雙刃滾刀，1把超挖刀。液壓可伸縮式超挖刀可用于小曲徑開挖。盾構機在轉向掘進時，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盤的徑向方向向外伸出，從而擴大開挖直徑，這樣易于實現盾構機的轉向。超挖刀油缸桿的行程為50mm。刀盤上安裝的所有類型的刀具都由螺栓連接，都可以從刀盤后的泥土倉中進行更換。在刀盤的圓周面、正面焊接有耐磨層，增強了刀盤的耐磨能力,增強的刀盤的使用能力。

刀具在刀盤上的超前量較大，正面滾刀的超前量為175mm，齒刀超前量為120mm，正面滾刀的軌跡間距為100mm，邊緣滾刀的軌跡間距為9.59～100mm；滾刀的承載力為25t，適應掘進的巖石抗壓強度為20～120MPa；滾刀的轉動阻力矩小，在砂層中掘進時可以轉動，以避免滾刀偏磨；刀盤前部的中心部位，裝有一個用于注入添加劑的旋轉接頭，同時設備本身配備了用于渣良的泡沫和膨潤土注入系統。在刀盤的背面焊有四根攪拌棒，以用來進行充分的渣良和攪拌。

5、盾構掘進時的主要技術措施

5.1掘進模式的優選

盾構在穿越上軟下硬區段時，由于上下巖層強度相差較大，盾構容易上拋，此施工段施工重點是盾構機的使用控制。由于斷面上部地層為易液化的細砂層，容易引起上部塌方，所以采用土壓平衡模式掘進。

5.2掘進參數

在這種不良地層掘進時土倉壓力不易控制：過高，則盾構推力和扭矩增大，作用在開挖面的有效推力不易掌握；過低，則易引起開挖面坍塌造成地面沉陷。因此，盾構施工時,要根據該種地層的工程地質特性以及隧道的埋置深度計算確定主要的掘進參數,包括:盾構姿態、推力、扭矩、掘進速度、刀盤轉速、貫入度、土倉壓力,值得強調的是,由于土壓平衡模式下實際上是一種通過螺旋機的旋轉出土形成的動態平衡,所以在實際操作過程中螺旋機的轉速和壓力也要引起足夠重視。相關的掘進參數如下：

①土倉壓力:推進時土倉壓力80～100 kPa,停機拼環土壓120 kPa以上。

②推力及扭矩:推力8000～13000 kN;扭矩約1800 kN.m;

③刀盤轉速: 1.0～1.5 r/min。

④貫入度(切削量): 20～30mm /rpm。

⑤同步注漿壓力及注漿量:漿液采用水泥砂漿。注漿壓力180～250 kPa。注漿量大約6 m3/環。

⑥螺旋機轉速:低于10r/min。

5.3盾構掌子面的穩定及控制

5.3.1掌子面穩定機理

土壓平衡盾構掌子面穩定機理具有以下的特征：使刀具切下的土砂呈塑性流動，充滿于土藏內以控制掌子面；用螺旋輸送機和排土調整裝置來調整排土，使之與切削土量保持平衡，并使土倉內的土砂有一定的壓力，以抵抗掌子面的土壓力，水壓力；用土倉內和螺旋輸送機內的土砂獲得止水效果。

為了保證掌子面的穩定，重要的是要使切削下來的土砂具有塑性流動，并使土砂確實充滿土倉內，同時還應使開挖的土砂具有止水性。因此，土壓平衡盾構穩定掌子面的機理，因工程地質條件不同而不同。

砂性土層的掌子面穩定機理

由于砂性土和砂礫土的內摩擦角大，土的摩擦阻力大，故難以獲得好的流動性。當切削下來的充滿滿土倉和螺旋輸送機內時，將使切削刀具轉矩，螺旋輸送機轉矩，盾構推進油缸推力增大，甚至使掌子，排土無法進行。另外，此類地層滲透系數大，僅靠土倉和螺旋輸送機內的壓縮效應不可能完全止水，在掌子面水壓高時，螺旋輸送機排土閘處易出現噴涌。因此，對這類地層，通常采用給掌子面或土倉內注入外加劑和加裝攪拌裝置進行強制攪拌等方法，以使開挖土具有流動性和止水性。與粘土地基一樣，通過控制開挖量和排土量來平衡掌子面的水壓力，土壓力，亦可達到保持掌子面穩定的目的。

5.3.2渣土的改良

在土壓平衡盾構施工中，尤其在復雜地層及特殊地層盾構施工中，為了保持開挖面的穩定，根據圍巖條件適當注入添加劑，確保渣土的流動性和止水性，同時要慎重進行土倉壓力和排土量管理。渣良的目的如下：

（1）使渣土具有良好的土壓平衡效果，利于穩定開挖面，控制地表沉降。

（2）提高渣土的不透水性，使渣土具有較好的止水性，從而控制地下水流失。

（3）提高渣土的流動性，利于螺旋輸送機排土。

（4）防止開挖的渣土黏結刀盤而產生泥餅。

（5）防止螺旋輸送機排土時出現噴涌現象。

（6）降低刀盤扭矩和螺旋輸送機的扭矩，同時減少對刀具和螺旋輸送機的磨損，從而提高盾構的掘進效率。

渣良就是通過盾構配置的專用裝置向刀盤面，土倉內或螺旋輸送機內注入水，泡沫，膨潤土，高分子聚合物等添加劑，利用刀盤的旋轉攪拌，土倉攪拌裝置攪拌或螺旋輸送機旋轉攪拌使添加劑與土渣混合，其主要目的就是要使盾構切削下來的渣土具有好的流塑性，合適的稠度，較低的透水性和較小的摩擦阻力，以滿足在不同地質條件下盾構掘進可達到理想的工作狀況。在本工程施工中，結合以往的施工經驗和這段地質的實際提特殊狀況，我們選用了具有對砂土有良好改良作用的泡沫劑作為砂良添加劑，這樣就可以使切削下來的渣土具有較好的黏附力，便于排土輸送。在含水量豐富單一靠泡沫劑來改良效果就不是那么的理想，就要考慮多種改良方法一起作用，我們經過綜合考慮試驗后選用了用后配套設備上的膨潤土罐來配置高分子聚合物通過管路注入土倉的方法。泡沫劑和高分子聚合物兩種方法的綜合使用在施工中有效的減少了富水砂層的噴涌，流砂，渣土輸排的困難。

當盾構穿越的地層主要有泥巖，泥質粉砂巖，砂巖，粘土層時，盾構掘進時可能會在刀盤尤其是中心部位產生泥餅。此時，掘進速度急劇下降，刀盤扭矩也會上升，大大降低開挖效率，甚至無法掘進。施工中的主要技術措施如下：

（1）加強盾構掘進時的地質預測和泥土管理，特別是在黏性土中掘進時，更應密切注意開挖面的地質情況和刀盤的工作狀態。

（2）增加刀盤前部中心部位泡沫注入量并選擇較大的泡沫注入比例，減少渣土的黏附性，降低泥餅產生的幾率。

（3）必要時在螺旋輸送機內加入泡沫，以增加渣土的流動性，利于渣土的排出。

（4）必要時采用人工處理的方式清除泥餅。

5.3.3保壓措施

土壓平衡控制的要點就是維持開挖面的穩定，確保土倉內的土壓力平衡開挖面的地層土壓力和水壓力。土壓平衡盾構開挖面的穩定有下列因素的綜合作用的維持：適當的推進速度使土倉內的土壓力平衡地層壓力和水壓力；通過調節螺旋輸送機的轉速和排土閘門開度調節排土量；適當保持泥土的流動性，根據需要調節添加劑的注入量。

土壓平衡盾構以土壓力為控制目標，通過將盾構土倉內的實際土壓值Pi與設定土壓值P0進行比較，依此壓力差進行相應的排土管理：(1) Pi> P0時提高螺旋輸送機轉速或降低推進速度。（2）Pi =P0繼續正常推進。（3）Pi＜ P0降低螺旋機轉速或提高推進速度。設定土壓值P0應控制在以下范圍內：（水壓力+主動土壓力）＜P0＜（水壓力+被動土壓力）。

5.4同步注漿與二次注漿軟弱地層沉降控制的合理參數

5.4.1同步注漿

（1）注入量與地層的關系

根據刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計算出一環管片的注漿量。

V=π/4×K×L×（D 2-D22）式中:

V ―― 一環注漿量（m3）

L ―― 環寬（m）

D1―― 開挖直徑（m）

D2―― 管片外徑（m）

K―― 擴大系數取1.5～2

代入相關數據，可得:

V=π/4×(1.5～2)×1.5×（39.4-36）

=6.0～8.0m3/環

上面經驗公式計算中，注漿量取環形間隙理論體積的1.5～2倍，每環（1.5m）注漿量Q=6.0～8.0m3。

（2）配比的變化與地層的關系

根據盾構施工經驗，同步注漿擬采用下表所示的配比。在施工中，根據地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現場試驗優化確定。同步注漿漿液的主要物理力學性能應滿足下列指標：

每立方同步注漿材料配比和性能指標表

水泥（kg） 粉煤灰（kg） 膨潤土（kg） 砂（kg） 水（kg）

120 360 120 700 500

①膠凝時間：一般為3～10h，根據地層條件和掘進速度，通過現場試驗加入促凝劑及變更配比來調整膠凝時間。對于強透水地層和需要注漿提供較高的早期強度的地段，可通過現場試驗進一步調整配比和加入早強劑，進一步縮短膠凝時間。

②固結體強度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.0MPa。

③漿液稠度:8～12cm。

在上軟下硬地層中，砂漿的配比做出適當的調整：適當減小水的比重，適當增大水泥和膨潤土的比重。這樣的調整目的為減小砂漿的流失并且縮短砂漿的膠凝時間。

5.4.2二次注漿

同步背后注漿結束后，漿液在凝固的過程中會有1.4%左右的體積收縮，還有因漿液發生流失，在管片背面會形成空腔。由于空腔的存在，此處地層易發生坍塌變形，隨圍巖松動范圍擴大，會引起地面沉降。用二次注漿及時填充管片背面的空腔，使地層沒有發生變形的空間，有效地控制地面下沉。在廣佛線上軟下硬的復合地層中，控制地面沉降使用的漿液為單液漿，注漿時，用水灰比1∶1的水泥漿液填充滿管片背面的空腔，注漿壓力控制在0.5 MPa內，當注漿壓力接近0.5 MPa時停止注漿。注完漿后要封孔，封孔時漿液凝固時間調整到15s，注完50 kg水泥，關掉注漿泵。由于上部為細砂層，注漿要求能迅速阻水，快速充填。故要求漿液凝固時間短，黏性大，保水性強，不離析，凝膠時間宜控制在4～6 h。

從施工過程看，同步注漿及二次注漿質量把握較好，地面沉降控制在+10～-20 mm內，未引起建筑物沉降、傾斜、開裂。

5.5、安全掘進控制措施

除了滿足上面提到的掘進參數外，還要采取以下控制措施，來保證盾構機的安全掘進。

(1)適當放慢掘進速度，使盾構刀盤能對正面堅硬巖層進行充分破碎；

(2)合理利用盾構鉸接千斤頂，改變刀盤傾角以加強對硬巖部位的切割，提高盾構掘進過程中的軸線控制能力；

(3)調整盾構機推進千斤頂的區域油壓，硬巖區域推進千斤頂油壓較軟巖部位適當加大，以控制千斤頂的合力作用點、抵消上拋力，控制好盾構軸線位置和隧道坡度。

(4)利用刀盤邊緣的擴挖刀，對下部硬巖部分適量擴挖以避免盾構上拋。

(5)如果上部太軟掘進時出現塌陷，則應考慮地表注漿加固。一般情況下可以通過保持一定的土壓防止上部掌子面坍塌。

6、“粉細砂―風化巖”上軟下硬復合地層盾構施工技術要領總結

在粉細砂―風化巖” 上軟下硬的復合地層中，易液化的粉細砂層和城市主干道敏感區段的復雜環境注定會造成極大的施工困難，通過加強管理、提前策劃，并根據在施工過程中及時收集到的監測信息快速調整和優化掘進參數以及同步和二次注漿等參數，盾構施工取得了較好的效果，安全快速的通過了該段地層，并得出了一些施工經驗：施工技術管理是關鍵，盾構機選型及合理的參數是保證。

基于在粉細砂―風化巖” 上軟下硬的復合地層中的施工經驗，總結出了一套適合于該地層的較為成熟的施工技術要領，主要為：

(1)合理配置刀具

在邊緣和靠近邊緣的正面部分要配置足夠的重型齒刀或滾刀以確保刀具能夠充分破碎底部的硬巖地層，保證盾構能夠向前推進。

(2)必要的渣良措施

增加土倉內的泡沫注入量，以減少刀具的磨損并防止開挖面失穩。

(3)合理控制掘進參數

Ⅰ采用小推力低轉速，適當降低掘進速度，使刀盤對底部較硬地層進行充分破碎。

Ⅱ嚴格控制出土量。如發現出土量過大要逐步增加土倉壓力，將每一環的出土量控制在理論值的95%～105%。

Ⅲ重視盾構基礎數據的異常反饋，認真分析其異常原因，并采取果斷措施；密切注意工程地質及地表沉降變化情況，及時調整掘進參數，減少對地層的擾動、控制地表沉降變化情況，及時調整掘進參數、減少對地層的擾動、控制地表沉降在允許范圍內。

Ⅳ嚴格進行同步注漿，保證注漿壓力和注漿量，充分填充盾尾和管片之間的建筑間隙，以減少周圍土體的位移變形。

Ⅴ根據盾構推進的地質預報及出頭情況分析，充分了解前方地層情況，及時添加調整渣良材料，以改良渣土，防止產生“泥餅”和“噴涌”。

Ⅵ及時對盾尾密封添加足量的油脂，確保盾尾的密封性，以防止因盾尾密封不好而產生漏水、漏漿和漏砂等現象。

Ⅶ合理利用盾構鉸接油缸，改變刀盤傾角以加強對硬巖部位的切割，提高盾構掘進過程中的軸線控制能力。

Ⅷ調整盾構推進油缸的區域油壓，硬巖區域推進千斤頂油壓較軟巖部位適當加大，以控制千斤頂的合力作用點、抵消上拋力，控制好盾構軸線位置和隧道坡度。嚴密關注盾構機姿態并作出準確的姿態調整。

Ⅸ檢查更換刀具時，必須進行加固或帶壓進倉。

Ⅹ加強設備管理，做好設備故障診斷和定期保養，提高設備完好率。

7、結束語

今后城市交通建設中向地下鐵道發展是大趨勢，地鐵施工中采用盾構機是發展主流，地鐵施工中地質條件成為影響工程質量及進度的關鍵因素，其中“粉細砂―風化巖”上軟下硬復合地層盾構掘進便是其中需克服的技術難題之一，很多工程實例表明，特殊地層掘進控制成為整個工程質量及進度最重要的一環，國內盾構隧道施工中因在“粉細砂―風化巖”上軟下硬復合地層中掘進造成質量事故及工期拖延的事件時有發生，嚴重影響了企業形象及效益。通過本次研究，總結經驗，可知，盡管盾構掘進通過富水復合地層風險較高，但是我們如果能夠在盾構選型配置，盾構掘進模式參數上依據地質狀況提前分析，參照以往施工經驗較準確的設定數據。同步注漿和二次注漿及時飽滿，配合比選擇適當。風險也還是可以降低克服的，相對于因此而增加的經濟成本而言，我們因為規避了施工風險或事故而獲得的潛在經濟效益和社會效益更大。

參考文獻：

1，周立波編著，盾構法隧道施工技術及應用，中國建筑工業出版社，2009.4

2，陳饋，洪開榮，吳學松主編，盾構施工技術，人民交通出版社，2009.5

3，王江濤，陳建軍，吳慶紅，于澎濤編著，南水北調中線穿黃工程泥水盾構施工技術，黃河水利出版社，2010.6

4，李建斌，陳饋，康寶生主編，先進機械施工新技術及案例，中鐵隧道集團有限公司，2003.12

篇4

關鍵詞：基座改造；盾構施工；調頭；應用

引言

在地鐵盾構施工過程中，往往由于受現場條件的限制，經常會出現盾構機在某一車站工作井內調頭回推的情況。盾構調頭是盾構施工中的一個重要的內容，也是確保盾構下步連續施工的一個重要施工環節。在調頭施工過程中由于已封閉的車站內空間狹小，給設備安裝及人員作業帶來很大的困難，為了盾構機能夠安全、經濟、快速地完成調頭施工，調頭施工中選擇何種技術方法顯得尤為重要，下面根據工程實例介紹一下基座改造在盾構機調頭施工中的應用。

1 工程概況

南京地鐵一號線南延線工程TA08標土建工程，位于南京市江寧區，包括勝太路站、河定橋站～勝太路站～百家湖站～小龍灣施工豎井三段盾構區間工程，系一站三區間。 盾構區間左右線全長約4037.354單線延米（按線路實際長度計算），均為單圓盾構隧道。

本工程河定橋站～勝太路站區間采用一臺Φ6.34米土壓平衡式盾構機。首先，盾構機在勝太路站北端頭井左線始發向河定橋站南端頭井掘進。其次，盾構機在河定橋站南端頭井進洞并調頭。然后，進行右線二次始發往勝太路站北端頭井掘進。最后盾構機在勝太路站北端頭井解體吊拆。

圖1 河定橋站~勝太路站盾構區間施工示意圖

2 盾構機調頭前工作準備

(1) 做好測量工作，保證盾構機能夠按照設計的隧道中心線進洞并在調頭后順利始發；

(2) 接收基座下部混凝土墊層的澆注，混凝土上部找平層鋼板的安裝與固定，并涂抹黃油；

(3) 接收（調頭用）平臺的鋪設與固定；

(4) 調頭用接收基座的定位與固定，基座在接收盾體時要求必須固定牢靠；

(5) 做好盾構機調頭后再始發的各項準備工作。

3 盾構機破洞進站施工

盾構機到達河定橋站前50米左右時，按照正常的盾構機破洞進站施工程序組織施工。在洞門破除后，盾構機應盡快連續推進和拼裝管片，確保盾構機能夠順利步上接收基座。

4 盾構調頭施工方案

4.1 施工流程

本次盾構調頭施工主要采用直頂式盾構調頭施工方案，其基座由于是直接采用始發基座改裝的，不需要另外加工基座，節約時間和成本，施工過程較安全，具體施工流程見圖2。

圖2 施工流程圖

其中：

(1) 為了滿足調頭施工凈空尺寸的要求，使盾構機調頭過程中不會撞到河定橋端頭井部位樓板下翻梁，調頭施工前需要通過改造基座，降低整體基座及盾構的高度。

(2) 凈空尺寸滿足要求后進行4#盾構機調頭施工，將盾構機水平轉向180°，移位至始發井右線隧道的盾構軸線位置。為了滿足盾構始發軸線高程要求，調頭施工后再對基座進行恢復。

(3) 將盾構后配套臺車逐節從左線隧道內拉出，在工作井內實施水平180°轉向，在調頭后就位的盾構機后方就位，并進行連接、調試、運行。

(4) 盾構機主體及后配套臺車到位后，進行連接組裝。同時做好盾構機再始發的準備工作，包括機器的維修保養、反力基座的安裝、盾尾脂的手工涂抹、負環拼裝、洞門的鑿除等。

4.2 盾構調頭施工

4.2.1封閉車站對調頭施工的影響

本次調頭施工在已完工的河定橋車站南端頭井進行，其樓板及樓板下翻梁已施工完畢，端頭井內空間狹小限制了調頭施工的進行，對施工工藝提出更高要求，對調頭施工造成了不良影響。

（1）盾構機進洞采用始發時的基座進行接收，為滿足接收時的隧道軸線要求，基座下部需要澆筑303mmC30混凝土墊層進行找平；

（2）盾構機步上基座后的整體高度超過車站中部下翻梁位置的凈空高度90mm，盾構調頭施工前對基座需進行改造降低高度，方能通過此位置。

4.2.2基座改造施工

充分考慮盾構機重心等情況后，在盾構機兩側選取合適位置焊接頂升牛腿。采用兩臺85T千斤頂進行單側盾構機頂升，頂升前必須對基座另一側進行加固，頂升后進行本側基座的改造。

基座單側改造示意圖

割除此側的軌道及固定鋼板，并留好備用，改造后利用千斤頂將盾構機平穩下放至基座上。改造后的基座使盾構機高度下降163mm，能夠滿足下翻梁位置凈空高度的要求，便于盾構機順利調頭。

基座改造前后對比示意圖

4.2.3盾構調頭

盾構調頭采用兩臺85T千斤頂頂推橫移，來實施盾構的水平180°轉向及移位。

(1) 盾尾向出發井90水平轉向。

(2) 盾構水平位移，穿過井下橫梁到達工作井。

(3) 盾構頭部向出洞方90水平轉向（完成盾構180轉向）。

(4) 盾構對準定位軸線方位。

(5)盾構按軸線就位，作業完成。

圖4 主機調頭平面示意圖

4.3 后配套臺車調頭施工

后配套臺車的井下水平轉向、移位采用吊起臺車將其轉向，軌道上移運的方法來實施后配套臺車的轉向和移位。

4.4 施工注意事項

(1) 河定橋南端頭井下部砼澆注前需對其井底進行清理，清理干凈并無水后方可進行混凝土澆筑，混凝土澆筑層要制作平整、堅實，保證凈高。井底面豎出鋼筋全部處理（割除或彎貼地面），預留溝坑用道木、黃砂墊實。

(2) 盾構到位后，在停電拆解前，必須將推進油缸，舉重臂等部件縮到位，以保證盾構重心不至偏差太大，并將凸出螺旋機長度的管路結構等拆除，避免影響盾構轉向尺寸。

(3) 盾構與后背臺車雙軌梁等部件的脫卸斷開，必須保證斷開部件不露出隧道管片端面，與將移位的盾構整體斷開清楚。

(5) 盾構內外泥土、油污清除、卸載。

(6) 始發井盾構軸線位置必須放樣、劃線，并進行測量核實。

5 結論

篇5

關鍵詞:公路隧道;盾構法;施工技術;盾構姿態;糾偏處理

中圖分類號:U455文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)24-0158-02

盾構法是采用盾構機在地表以下土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種施工方法。20世紀初,盾構施工法在美國、英國、德國、法國、前蘇聯等國家得到進一步推廣,大量用于公路隧道、地鐵和下水管道等工程,并在加氣壓施工和盾尾注漿等方面有了突破和發展。20世紀60年代后,盾構法在日本東京、大阪等城市大量用于地鐵建設和下水道等市政工程。本文在總結盾構施工經驗的基礎上,對盾構的到達掘進及盾構姿態控制與糾偏處理作了分析。

一、盾構機選型

根據不同的工程地質、水文地質條件和施工環境與工期的要求,合理地選擇盾構機類型,對保證施工質量、保護地面與地下建(構)筑物安全和加快施工進度是至關重要的。因為只有在施工中才能發現所選用的盾構是否適用,不適用的盾構將對工期和造價產生嚴重影響。選擇盾構機時,必須綜合考慮,以獲得經濟、安全、可靠的施工方法。盾構選型的根據如下:

1.盾構機開挖尺寸應滿足盾構區間設計斷面尺寸要求。

2.盾構機開挖功能必須滿足區間隧道的地質條件。對于像廣州地鐵隧道大部分在三類以上圍巖中通過,盾構機必須具有足夠巖石切削和軟土開挖能力,必須能夠穩定開挖面、平衡水土壓力,最大限度地減少地表沉陷,并且能夠確保施工作業的安全性、可靠性。

3.盾構機的各項參數應滿足計算要求,所以盾構設備在制造之前必須根據盾構區間地質條件作詳細分析計算。以此參數作為盾構機設計制造的依據。

4.具有合理的使用壽命,德國海瑞克公司制造的盾構機設計壽命為10000小時,掘進里程為10公里。日本制造的盾構機大多使用壽命為5～6公里。

二、盾構到達掘進

盾構機的到達,是指在穩定地層的同時,將盾構機沿所定路線推進到豎井邊,然后從預先準備好的大開口處將盾構機拉進豎井內,或推進到到達墻的所定位置后停下等待一系列的作業。施工方法有兩種,一種是盾構機到達后拆除到達豎井的擋土墻再推進,另一種是事先拆除擋土墻,再推進到指定位置。到達掘進一般為進洞前15～30m的掘進。

1.盾構機到達后拆除擋土墻再推進的方法。將盾構機推進到到達豎井的擋土墻外,通過預先對到達端頭地基改良使地層能夠自穩,拆除擋土墻,再將盾構機推進到指定位置。

拆除擋土墻時,盾構機停在敞開的圍巖前面,盾構機前面與到達豎井之間間隙小,故自穩性強。由于工種少,施工性好,這是一種被廣泛采用的施工方法。但因盾構機再推進時圍巖易發生坍塌,所以多用于地層穩定性好的中小斷面盾構工程。

2.盾構機到達前拆除擋土墻再到達的方法。該法因事先要拆除擋土墻,所以要進行高強度的地基改良,在構筑物內部置易撤去、能受力的鋼制隔墻;然后從下至上拆除擋土墻,用水泥土或貧配比漿順次充填圍巖改良體與隔墻間的空隙,完全換成水泥土或貧配比砂漿后,將構機推進到構筑物內的隔墻前,拆除隔墻,完成到達過程。

因不讓盾構機再次推進,有防止地基坍塌之效果,洞口防滲性也很強,但基改良的規模增大,而且必須設置隔墻,故擴大了到達準備作業的規模,保證了地層穩定。這種方法多用于大斷面盾構工程中。

三、盾構姿態及線形控制和調整

下井初裝的滾動和初裝角度控制取決于初裝支座和頂進支架。開始時盾構放在支座上,依靠支架逐漸頂進。靠油缸和支架頂進方式來定向。支座和支架的精度十分重要,精度足夠才能保證初始方向和梯度。支座結構和初始密封是否合適是影響初始裝配的關鍵因素。

1.盾構姿態偏差。盾構的姿態偏差主要是方向偏差和滾動偏差。方向偏差是指盾構在水平和豎直方向偏離了線路的方向,滾動偏差則指盾構的機身沿其軸線發生了旋轉。由于隧道通過的巖層軟硬不均、巖層界線變化較大,且盾構在掘進過程中還需要適應線路在平面方向和豎直方向的變化,盾構掘進參數的設置不可能隨時都能完全適應掌子面的巖石情況,因此盾構容易發生方向偏差,即上下和左右方向的偏差;另外,由于盾構在掘進過程中是依靠刀盤的旋轉來擠壓和切削巖體而工作的,因此盾構機身有向刀盤旋轉方向相反的滾動趨勢。如果這種滾動趨勢得不到有效的控制,盾構就會發生滾動,即發生滾動偏差。方向偏差和滾動偏差都會對盾構的掘進帶來不利的影響,因此有必要對其進行控制和糾正。

2.盾構姿態監測。(1)方向偏差的監測。采用人工監測和機器自動監測相結合的手段對盾構的方向偏差進行監測。人工監測采用的主要儀器是電子經緯儀,通過測量盾構的豎直角和水平角的變化來確定盾構在豎直方向和水平方向偏差。自動監測則采用盾構自帶的激光導向系統;(2)姿態的監測。與方向偏差的監測類似,也采用人工監測和機器自動監測相結合的手段進行監測。人工監測的主要儀器是精密水準儀,通過測量監測點的高程差來計算滾動角。自動監測則采用盾構自帶的滾動角測量系統進行監測。

3.盾構姿態調整。(1)方向偏差的糾正和方向的控制。盾構在設計和制造時,為了控制和糾正盾構的掘進方向,將推進油缸劃分為四個區域,每個區域的油缸編為一組,每組油缸設有一個電磁比例減壓閥,用來調節該組油缸的工作壓力。另外,每組推進油缸中都有一個油缸裝有位移傳感器,以顯示該分區的行程。通過控制各分區的工作壓力,進而控制各分區的推進量,便可以控制盾構的方向,同時也可以通過調整各區域的推進量來糾正方向偏差;當盾構出現左偏時,則升高左側B區域的油缸壓力,同時降低右側D區域的油缸壓力,這樣左側的推進量相對于右側的推進量就會變大,從而實現了糾偏。與此類似,當出現右偏時,則加大右側千斤頂的推進量。當出現上仰時,則加大上側千斤頂的推進量;當出現下俯時,則加大下側千斤頂的推進量。盾構在通過水平曲線和豎向曲線時,應對盾構推進千斤頂的油缸進行分區控制,以便使盾構按預定的方向偏轉。(2)滾動偏差的糾正。當盾構的實際滾動偏差超過允許值時,盾構會自動報警,此時應將盾構刀盤進行反轉,以實現糾偏。在圍巖較硬的地段,盾構與地層的摩擦力較小,盾構容易發生滾動,為了防止盾構反復出現偏差和進行糾偏,應及時使用盾構上的穩定器。

4.糾偏要點。(1)盾構出現蛇行時,應在長距離范圍內慢慢修正,不可修正過急,以免出現更多蛇行或更大的蛇行量;(2)根據掌子面地層情況及時調整掘進參數,避免出現更大的偏差;(3)在糾正滾動偏差而轉換刀盤轉動方向時,宜保留適當的時間間隔,不宜速度太快。

四、結語

由于盾構機本身的復雜性,因此掘進的過程是一個機械與土建技術互相配合的過程,只有兩方面都做好了,掘進才會順利。因此任何將其單獨割裂開來的做法都是不合適的。

參考文獻

[1]邵華,張子新.盾構近距離穿越施工對已運營隧道的擾動影響分析[J].巖土力學,2004,(S2).

[2]張云軍,宰金珉,王旭東.隧道開挖對周圍土體的影響分析[C].首屆全國建筑結構技術交流會論文集,2006.

篇6

關鍵詞：泥水氣壓平衡盾構；淺覆土；砂性土；

工程概況

1.1概述

浙江省錢江通道及接線工程，全長43.981km，其中錢江隧道工程采用盾構法施工，分為東、西兩條隧道，貫通錢塘江兩岸。隧道采用一臺直徑15430mm的超大型泥水氣壓平衡式盾構掘進機。

盾構先由錢塘江南岸工作井（簡稱江南工作井）始發推進，穿越錢塘江后在錢塘江北岸工作井（簡稱江北工作井）進洞；該盾構在江北工作井調頭后，從江北工作井始發推進，穿越錢塘江后進入江南接收井，完成推進。

掘進長度：

西線圓隧道3243m（里程范圍RK15+244.893~~RK12+002.210）

東線圓隧道3245m（里程范圍LK15+250.000~~RK12+005.000）

隧道設計外徑為Φ15000mm，內徑Φ13700mm，管片厚度650mm，管片寬2000mm。

1.2地質水文

根據地質資料顯示，錢塘江南岸盾構穿越地層為：3-2層粉砂、4-2層粉質粘土。各土層主要物理力學指標如下表所示：

西線圓隧道在江南工作井出洞處隧道頂部覆土約為9.5 m，沿軸線覆土逐漸增加，且盾構在大斷面砂性土中推進。

在錢塘江兩岸，地層含水量豐富。尤其是隧道沿線淺部人工填土及江南淺部的粉、砂性土層內，地下水分布連續。

淺覆土砂層的不良影響

2.1 淺覆土的不良影響

（1）淺覆土盾構法施工時，由于盾構及隧道所受頂覆土壓力較小，容易引起盾構及隧道的上浮。對盾構姿態及管片姿態的控制增加難度。

（2）由于本工程采用大直徑泥水氣壓平衡盾構施工，在淺覆土推進中，如若對氣泡倉壓力等參數設置不合理，很容易使泥水“擊穿”上部覆土，導致上覆地層破壞從而引起地面冒漿及地面坍塌。

2.2 砂性土的不良影響

砂性土顆粒間無粘聚力，無塑性，性質松散，透水性強。

（1）泥水容易擊穿砂層，繼而擊穿上覆土層；且泥水易反竄至盾尾，改變盾構及盾尾處管片的受力情況。

（2）在砂層中推進，容易發生流砂倒流入同步注漿管的情況，從而造成堵管。

（3）砂層透水性強、流動性好，給盾尾密封工作帶來一定的困難。

（4）砂層的支護性較差，這給推進過程中如何保證刀盤正面土體的穩定性帶來很大的困難。

主要施工技術分析與總結

本工程采用的是Φ15.43m的超大直徑盾構，這個龐然大物在地下行駛時，必會擾動周圍土層；在富含水的淺覆土砂層中推進，更是給超大直徑盾構施工帶來挑戰。因此必須采取一定的技術措施來客服重重困難。以下是借鑒過往類似工程的施工經驗并結合本工程實際施工情況，對所采取的措施進行了分析和總結。

3.1 氣泡艙壓力設定

在淺覆土砂層中，地層對切口水壓的變化非常敏感，切口水壓的微小變化都直接影響著地面沉降變化。在這種特殊的地質水文條件下推進，容易發生地面冒漿及坍方事故。因此，切口水壓的設定尤為重要。本工程是采用泥水氣壓平衡盾構推進，我們通過氣泡艙壓力的設定來調節切口水壓。該泥水平衡盾構是通過在支承環前面裝置隔板的密封艙中，注入適當壓力的泥漿使其在開挖面形成泥膜，支承正面土體，在該密封艙后設置了氣壓平衡裝置，一旦開挖面水壓發生波動，氣壓裝置則作為補償系統，維持開挖面壓力穩定

根據上海地基基礎設計規范，盾構隧道施工階段側向地層壓力P可將各埋深處的水、土壓力的總和乘以一個小于1的側壓力系數求得，土層側壓力系數可近似按0.6～0.7取用。因此目前國內工程實際應用的氣泡艙壓力計算公式為：

--切口水壓值（kPa）；

--各層土的容重（kN/m3）；

--各層土的厚度（算至隧道中心）（m）；

--土層側壓力系數，取0.6～0.7（本工程取0.7，并根據實際情況進行微調）；

施工過程中密切關注切口處的地面沉降情況，對氣泡艙壓力的計算值進行微調。見下表。

通常，我們將切口處的地面控制在0~+1mm之間。若出現負值，如表1中顯示第5環推進時切口處下沉0.91mm，說明氣泡艙壓力過低，在推進過程中可能引起了超挖現象；若地面隆起過大，如表1中顯示第25環推進時切口處上升1.12mm，說明氣泡艙壓力過高，在推進過程中對土體擾動過大，會加大地面后期沉降。

3.2 泥水質量控制

在泥水氣壓平衡盾構推進過程中，泥膜的形成是至關重要的。泥膜形成的機理：當泥水壓力大于地下水壓力時，泥水按達西定律滲入土壤，形成與土壤間隙一定比例的懸浮顆粒，在“阻塞”和“架橋”效應的作用下，被捕獲并積聚于土壤與泥水的接觸表面，從而形成泥膜。

砂土流動性強、自立性差，極易融入泥水中，因此優質的泥膜是保證開挖面穩定的重要因素。為了保證在推進過程中，能產生優質的泥膜，必須嚴格把關泥水質量，控制各項泥水指標。

（1）泥水新漿制漿劑的選擇

新漿的加入，是影響泥水指標的重要因素。我們總結長江隧道、上中路隧道等類似工程施工經驗，選擇了兩種新漿方案，既“膨潤土+純堿+CMS”方案和“CYHS系列盾構制漿劑”方案。并對兩種方案進行實驗、必選。

首先我們對“膨潤土+純堿+CMS”方案進行各種配比實驗，實驗數據經過多種配比實驗，24小時后都有離析現象發生。

我們對錢塘江水進行水質分析。得出結論：結論：水質情況，錢江水與地下水中的各項指標均遠遠超過自來水，水中有害離子（影響膨潤土漿液拌制）含量超標，地下水更是呈“酸性”（PH

由此可見“膨潤土+純堿+CMS”方案不適于本工程。因此我們選擇了適用性更廣泛的“CYHS系列盾構制漿劑”方案，并對其進行新漿實驗，發現各項指標均合格。

通過新漿材料的比選，發現泥水新漿制漿劑的選擇必須遵循以下幾點：

根據土層性質以及地下水各種礦物質含量，選擇適合工程特性的制漿劑；

能有效地和刀盤切削下來的有益顆粒產生作用，來滿足工程需求；

護壁性好，泥膜形成速度快，確保切削面穩定和泥水艙壓力的穩定；

用量小、配漿快。否則，配漿時間太長會耽誤掘進時間。在淺層砂性土中推進最好快速、連續地推進施工，避免長時間停機。

（2）泥水的密度

高密度的泥水能產生高質量的泥膜，提高泥水密度能加強泥膜的穩定性。在滲透性強的砂性土中推進，宜選擇密度較高的泥水。然后，泥水密度的提高，會增加泥水設備的負擔。，經過一段時間的摸索及調整，泥水密度控制在1.22~1.25g/cm。

（3）泥水的粘度

提高泥水的粘度，可以有效的抑制泥水出現離析現象，起到穩定開挖面、提高泥膜強度和泥水攜帶渣土能力的作用。在淺覆砂層中掘進時，泥水粘度控制在18~22s。

（4）失水量

失水量是泥水形成泥膜質量的一個重要指標，是通過測定泥漿失水量來測定的。失水量――既用NS-1泥漿失水量測量儀器測量，測量儀器規定體積的泥漿在0.25MPa壓力下施壓7.5分鐘后滲出的水量。失水量越低，形成的泥膜質量越好。在砂性土中推進，失水量控制在30ml以內。

（5）含砂量

在砂性土中推進，泥水不可避免的有一定的含砂量。含沙量越高，會使泥水的粘度下降，并加速泥水的離析。在盾構機泥水艙中，一旦出現泥水嚴重離析現象，會降低泥膜質量，破壞開挖面穩定。因此，必須對盾構段所處土層進行研究，分析各土層的顆粒級配，選擇適合工程現狀的泥水分離設備。例如本工程選用MS泥水分離系統，經過一級旋流、二級旋流有效地分離泥沙，將泥水的含沙量控制在合理范圍內（4%左右）。

通過對泥水各項指標的有效控制，從泥水離析情況可以直觀地看出泥水質量得到了很大的提高。

3.3 超挖量控制

在淺覆土砂層中推進，必須嚴格控制超挖量。由于砂性土無粘聚力，無塑性，自立性差，一旦超挖嚴重，必然會發生地面塌陷甚至坍方等事故。因此，在推進過程中，盾構操作人員必須時刻關注泥水進、排泥流量差值，一旦發現超挖現象，立即停止推進，重新調整推進參數。

根據計算，推進一環（2m）的理論開挖量為373.79m。推進過程中，發現超挖量超過5%，必須關注地面沉降情況；發現超挖量超過10%，則需要重新調整推進參數。

3.4 同步注漿

由于盾構外徑比管片外徑大，隨著盾構的推進，盾尾處的管片和土體之間會出現建筑空隙。同步注漿可以及時填充這些建筑空隙。本工程每推進一環的建筑空隙為20.5 m，同步注漿材料采用單液漿，保證實際注漿量為建筑空隙的110%~140%。

錢塘江附近的砂層含水量高，且砂性土流動性強。因此，同步注漿必須選擇合理的漿液配比，能在管片形成一道可靠的環箍，阻止水、流砂涌入盾尾和隧道的縱、環向縫隙。

本工程同步注漿量為23.6 m³，分6點進行壓注，各點注漿量分布情況

同步注漿量必須根據盾尾漏水情況、盾尾處的地面沉降情況進行合理設定。圖3-6是對西線隧道推進第15環至第50環時盾尾處地面沉降情況的匯總。同步注漿量采用23.6 m³（即建筑間隙的115%）進行壓注，能有效控制地面沉降。

3.5 隧道軸線控制

要控制好隧道軸線，首要任務是控制好盾構姿態。盾構姿態的好壞直接影響管片拼裝姿態的好壞。在淺覆土砂層中推進，很容易出現盾構“上浮”現象。因此，首先必須提前進行管片的“超前量”控制，將管片的上超量控制在5cm左右，將盾構往下進行糾偏；其次保證盾構以“磕頭”姿態推進，抵消上浮量為隧道軸線統計圖，表明采取上述方法，有效控制隧道軸線。

3.6 盾尾密封

本工程選用的盾構盾尾密封區域長度2450mm，包含有3道盾尾鋼絲刷和1道盾尾鋼板刷以及1道緊急密封裝置在3道盾尾鋼絲刷上各有一道盾尾油脂注入孔，每道盾尾油脂注入孔有19個注入點。

盾尾刷是盾尾與外界泥水和圖層隔絕的重要屏障，包括鋼板束和鋼絲刷。鋼板束的主要作用是阻隔泥、砂粒等物質；填充滿盾尾油脂的鋼絲刷主要作用是阻隔泥水。在含水量高的砂性土中，保護好盾尾刷的工作尤為重要：

出洞前采用90號的康納特油脂進行初始涂抹。不但要使油脂充滿鋼絲刷內部，而且鋼絲刷鋼板腋角處也要全部塞滿，不能有漏點。

待負環拼裝完成，盾尾密閉空間形成后，不間斷壓注盾尾油脂填充滿盾尾與管片間的空隙。

合理分布盾尾油脂壓注點，在推進過程中實時、足量地壓住盾尾油脂。

盾尾間隙保持均勻，防止盾尾刷密封裝置受偏心管片過度擠壓后產生塑性變形而失去彈性。

及時進行盾尾清理，防止盾尾內雜物進入盾尾刷，從而破壞盾尾刷結構。

3.7 地面沉降監測

在淺覆土砂層中推進，監測點宜采用深層沉降點，能更好地反映出地面沉降情況。監測頻率提高至每兩環監測一次，盾構切口處的地面沉降報警值設為：-0.5mm/+1mm，及時用監測成果指導設置盾構推進參數。

地面沉降監測是檢驗各項施工參數是否合理的最直觀手段。地面沉降量也是質量驗收的一項重要指標，及時的用地面沉降監測數據指導施工（例如由地面沉降監測指導氣泡艙壓力及同步注漿量的設定），才能保證科學施工，更好地控制工程質量。

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關鍵詞：盾構施工 穿越 既有 建筑物

0 引言

根據西安地區的地質特點，地鐵區間隧道施工主要采用盾構法施工，盾構法施工是以盾構機為隧道掘進設備，以盾構機的盾殼作支護，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，以開挖面上拼裝預制好的混凝土管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。目前在西安地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。地鐵盾構法隧道施工技術難度大、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多，本文對西安地鐵一號線9標盾構掘進穿越既有建筑物的施工方法進行了初步總結，積累了一些初淺的施工經驗，以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工穿越既有建筑物的施工重點及采取的對策，談一點體會，以起到拋磚引玉的作用。

1 工程概況

1.1 工程概況西安市地鐵一號線（后圍寨～紡織城段）工程的五路口站～朝陽門站區間隧道（簡稱：五朝區間）起迄里程為Z(Y)DK21+536.250～Z(Y)DK22+384.200（其中ZDK22+274.282=ZDK22+270.274長鏈4.008m)，左、右線區間分別長：851.958m和847.95m，均是典型的盾構施工。右線在里程為YDK22+165.234～YDK22+203.232段下穿朝陽門明城墻，本城墻于1993年重新修繕，城墻北部為含兩層地下室的鋼筋砼框架結構，基礎采用靜壓樁基。左線下穿朝陽門北城墻下的地下室，地下室底板埋深約3.7m，地下室底板下雙排靜壓樁，樁長14.4m，盾構隧道與靜壓樁平面最小凈距約為2.441m。區間隧道右線下穿朝陽門城門洞，門洞基礎為5排靜壓樁基，樁長為15.5m，與右線豎向最小凈距約0.742m，平面最小凈距約為2.863m。

1.2 工程地質及水文地質盾構在穿越朝陽門門洞下部時主要位于4-1老黃土層和粉質粘土層中，左線區間隧道與城墻地下室基礎最小凈距約為15.4m，右線區間隧道與城墻門洞基礎最小凈距約為15.5m。地下水位埋深約6.5m。

2 城墻、門洞兩側及其周圍地表加固

2.1 加固范圍

2.1.1 朝陽門門洞結構基礎兩側

2.1.2 朝陽門北城墻加固范圍為沿城墻方向盾構中線向北16m范圍，城墻東西兩側各打設一排。

2.2 加固方法

2.2.1 預埋袖閥管在盾構通過城墻前在地表沿城墻四周對城墻基底下方預埋Ф42袖閥管注漿加固，袖閥管埋深在地下水位以下。袖閥管間距0.6m×0.6m，梅花形布置，加固范圍為地面下3m。當地表沉降或城墻傾斜值達到報警值時，立即進行跟蹤注漿。

2.2.2 袖閥管施工方法。①為達到加固土體的目的，袖閥管施工方法至關重要。它的機理就是讓鉆孔機鉆孔再通過孔向地層中壓入水泥濃漿或速凝型漿液，讓其隨著地層的壓密和漿液的擠入，并在壓漿點周圍形成大小不一的固化漿泡，形成一層固化漿泡層，這樣土地的強度和抗滲能力就得到了提高，從而達到加固土體的目的。②袖閥管注漿的施工工藝要求：a鉆孔：鉆孔的垂直度必須精確。b安裝袖閥管：安裝袖閥管工作紛繁復雜，具體包括安裝套殼料、袖閥管并連接、鉆孔封口等。c安裝PVC管：首先要檢查的是注漿頭的狀況，典型的代表是單向閥的狀態是否良好，管路是否通暢，各節管路的連接質量是否良好，這些都是必須的，因為一旦袖閥管有堵塞的現象發生，就必需立即洗管，并力求使PVC管伸至孔底。d漿液制作：漿液的制作要依照一定的數據，即設計和現場工程師提供的配合比，漿液的比重在規定的范圍之內，添加劑的添加也要符合試驗人員確定的參量，保證水泥漿液的配制質量。e開注漿機：在上述工作任務完成之后便可開注漿機進行注漿工作。f雙液混合：雙液注漿有嚴格的時間要求，其凝固時間一般控制在60~120s，漿液凝固時間的調整主要根據注漿要求和作用的不同，通過調整漿液的配合比和水泥液的濃度比重來實現。g清洗及文明施工：在注漿工作完成后，藥劑師清洗所用工具（包括注漿機、攪拌機和各種管路），保持他們的情節，此工作至關重要，不容忽視。

3 盾構機施工掘進方法

3.1 盾構機選型及性能要求。本標段全線地層為黃土、飽和黃土等，強度極低，屬軟土地層掘進，為達到良好的效果，減少不必要的附加沉降，在掘進方法上均采用土壓平衡模式。適時的將土倉壓力與地面沉降觀測結果對比參照，保持土倉壓力合理的同時保持土層平衡。盾構機要時時跟蹤檢查，使其保持良好的運轉狀態，避免因機械故障造成停機等延誤時間。

3.2 盾構試掘進及掘進參數確定。為了選擇更合適的盾構機，通常會選擇盾構通過城墻前的10環管片，作為盾構過城墻時的模擬段進行掘進，以確定在無城墻加載時的地層參數，根據模擬段的掘進參數，總結并制定詳細的城墻段盾構掘進參數，保證城墻段施工的安全。

3.2.1 碴良的目的。①提高碴土的不透水性，使其具有較好的止水性，從而達到控制地下水流失的目的。②保持碴土的良好土壓平衡，其目的在于穩定開挖面，控制地表沉降。③防止因開挖的碴土粘結刀盤而產生泥餅的現象。④提高碴土的流動性，有利于螺旋輸送機排土。⑤降低刀盤和螺旋輸送機的扭矩，同時減少對刀具和螺旋輸送機的磨損，實現提高盾構機掘進效率的目的。⑥避免在螺旋輸送機排土時出現噴涌現象。

3.2.2 改良的方法碴良就是通過盾構機配置的專用裝置向刀盤面、土倉內或螺旋輸送機內注入泡沫或膨潤土，利用刀盤、土倉攪拌裝置或螺旋輸送機旋轉攪拌使添加劑與土碴混合，達到碴土具有好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力，以滿足在不同地質條件下盾構掘進可達到理想的工作狀況。

3.2.3 碴良的主要技術措施根據本工程的地質條件和盾構施工的經驗，采取如下主要技術措施。在含水地層采用加泥土壓平衡模式掘進時，為了增加對螺旋輸送機內注入的泡沫量，以利于螺旋輸送機形成土塞效應，防止噴涌，在擬向刀盤面、土倉內和螺旋輸送機內注入泡沫或膨潤土。

3.3 管片拼裝要求。管片拼裝是盾構法施工的重要環節，其安裝質量的好壞不僅對盾構機能否繼續順利推進有直接的影響，而且直接關系到隧道成洞的質量。

3.4 同步注漿與二次補強注漿。采用盾構施工法，在管片和地層之間將產生空隙，該空隙必須充填，否則，隧道周圍的地基會有較大變位（主要由盾尾空隙引起）。因此，及時進行背后注漿是盾構工法中必不可少的環節。同時，背后注漿具有提高隧道的止水性能和確保管片襯砌的早期穩定性。

3.5 用實時監測數據指導盾構施工。對盾構掘進時的監測數據實時反饋，不斷調整、優化掘進參數，以驗證選擇施工參數的合理性。

3.6 設定沉降和隆起指標并在掘進施工中嚴格控制。在工程施工前結合掘進情況計算預測地層沉降量，將預測計算結果作為預控參數，設定沉降控制指標為-30~10mm，沉降變形預警值為-20~7mm。適當減小出碴量，防止土層損失。

4 應急施工措施

4.1 盾構繼續保持土壓平衡掘進，分析沉降所產生的原因。

4.2 若沉降是由于盾構穿越致地層損失而引起，則：①加強洞內二次注漿，確保注漿壓力與注漿量。②對地層變化較大地段，在地面采取二次注漿加固措施。③加大監測頻率，密切觀察地層變化速率，及時反饋信息，修正施工參數。

4.3 若沉降非盾構引起，匯同文物部門共同協商制定可行的補救方案。

4.4 城墻基礎范圍管片環內采取內支撐加固措施，以幫助管片承受外部的壓力，控制管片的變形及滑動。

4.5 在城墻門洞通道上方掛設防護網，防止城墻磚體掉落。

5 施工效果

在采取了前文所述的施工方法和控制措施后，朝陽門隧道竣工后，其所穿越城墻沉降控制在-13～5mm范圍之內，地表沉降控制在-15～5mm范圍之內，各項指標達到優良工程標準。

6 結語

盾構穿越既有建筑物掘進施工時：①要對建筑物周圍一定范圍內進行注漿或其他方式的全面加固，保證其整體性和堅固性。②必須嚴格控制盾構掘進參數如土壓力、掘進速度、同步注漿壓力、同步注漿量、二次注漿壓力等，將盾構掘進過程中引起的隆起或沉降值控制在規范允許的數值范圍內。③盾構掘進過程中必須隨時對建筑物上、極其周圍監測點進行監控量測，并及時反饋給盾構操作人員作為停機檢查和調整掘進參數的支持性依據，達到監測指導施工實踐的作用。

參考文獻：

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【關鍵詞】濕陷性黃土；土壓平衡盾構機；石砌三聯拱橋；千年古城墻

1工程概況

西安地鐵一號線TJSG-7標【玉祥門站～灑金橋站】區間訖里程YCK17+616.900YCK18+676.500，左、右線長1059.6m。區間隧道位于大慶路、蓮湖路正下方，線路區間依次穿越環城西路擬建下穿道，護城河老橋，玉祥門城墻。盾構隧道穿越的玉祥門城墻是國家級重點保護文物，盾構隧道穿越的護城河上的石砌三聯拱橋，距隧道拱頂僅4.5m，地層為濕陷性黃土。如何保證橋和城墻的安全是本工程最大的難點，也是西安地鐵一號線最大的風險點。

2、濕陷性黃土的特性

2.l濕陷性黃土的顆粒組成

濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒，占總重量約50～70%，而粉土顆粒中又以0.05～O.01ram的粗粉土顆粒為多，占總重約40。60%，小于0.005ram的粘土顆粒較少，占總重約14。28%，大于0.1rnm的細砂顆粒占總重在5%以內，基本上無大于0.25mm的中砂顆粒。從以下表1可見，濕潤陷性黃土的顆粒從西北向東南有逐漸變細的規律。

2.2土的濕度和密度

濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時產生顯著附加下沉，除上述在遇水時顆粒接觸點處膠結物的軟化作用外，還在于土的欠壓密狀態，干旱氣候條件下，無論是風積或是坡積和洪積的黃土層，其蒸發影響深度大于大氣降水的影響深度，在其形成過程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備，導致土層的壓密欠佳。接近地表2--3米的土層，受大氣降水的影響，一般具有適宜壓密的濕度，但此時上覆土重很小，土層得不到充分的壓密，便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。

3、土壓平衡盾構機工作原理

盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。土壓平衡盾構機工作原理是把土料（必要時添加泡沫等對土壤進行改良）作為穩定開挖面的介質，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉開挖使泥土料增加，再由螺旋輸料器旋轉將土料運出，泥土室內土壓可由刀盤旋轉開挖速度和螺旋輸出料器出土量（旋轉速度）進行調節。

4工程重點、難點及對策

4.1本工程重點和難點

1、盾構機在濕陷性黃土和砂層等不良條件下掘進，如何控制好地面沉降，保證蓮湖路東西主干道的暢通；

2、盾構隧道穿越的玉祥門城墻是國家級重點保護文物，盾構隧道穿越的護城河上的石砌三聯拱橋，距隧道拱頂僅4.5m，如何保證橋和城墻的安全。

4.2 針對重、難點的對策

在濕陷性黃土這樣的不良地質條件下，采用盾構法進行施工是最科學的方法，但也存在很大的風險。本工程根據“地質是基礎，盾構機是關鍵，人是根本”的原則，對本工程的重難點進行分析，采用以下施工對策：

1、進行地質祥勘和補勘，收集詳細的地質資料；

2、編制盾構機穿越玉祥門城墻與護城河上石砌三聯拱橋的祥細施工方案，并組織包括文物專家在內的專家進行評審；

5、穿越護城河石砌三聯拱橋技術

5.1 工程概況

護城河水面寬20.2m，水面與護城河橋面高差約7m，流向自南向北。護城河橋由三個橋跨構成，兩側單拱為鋼筋砼實腹拱橋（新橋）、樁基礎。中部為石砌結構三聯拱橋（老橋）條形基礎。

盾構隧道拱頂為古土壤、新黃土（飽和）、新黃土（濕陷）、素填土，洞身及拱底范圍內為

粉質粘土夾粉土、中粗砂層。地層的均一性差且多位于地下水位以下，洞身圍巖存在的砂層透鏡體廣泛分布，土層多飽和狀態，易坍塌下陷變形。

拱橋采用MU80 的條石、50 號砂漿，模型大小為橋梁外邊向外25m范圍，首先分析隧道先進行左線掘進，時間相差15d后右線掘進。

5.3技術措施

主要分工程輔助措施和盾構施工控制措施兩個方面。

5.3.1工程輔助措施

鑒于護城河老橋為石砌結構，橋基對不均勻沉降敏感，稍有不慎可能導致基礎開裂甚至橋梁垮塌，為保證盾構安全、順利穿越對護城河老橋進行加固是十分必要的。

采用厚250mm鋼格柵噴射C20砼將整個漿砌結構用噴射砼包裹，鋼格柵主筋Φ22，垂直線路方向間距800mm。

在橋基下單排布設間距1.5m袖閥管，注漿深度河底以下3～5m范圍，在盾構通過之前實施袖閥管注漿。

5.3.2盾構施工控制措施

1、土倉壓力設定：初步設為0.1～0.15Mpa，并根據地面沉降監測情況進行調整。

2、掘進速度設定：通過護城河橋時降低掘進速度，盡量減少對地層的擾動，嚴控掘進姿態，減少糾偏。掘進速度控制在15～30mm/min，刀盤轉速0.6rpm。嚴控出土量，通過試驗段計算的出土松散系數，每環出土量控制在55m3左右。總推力控制在1100～1500 T，刀盤扭矩控制在154～257 T?M。

3、同步注漿量設定：加大注漿量，每環注漿量控制在3.2～3.6m3之間，確保注漿飽滿，二次注漿及時跟進。

5.4施工監測

施工監控量測作為本次穿越護城河和石砌三聯拱橋的重要技術措施，在盾構穿護城河和拱橋期間，對盾構穿橋范圍內的地表及拱橋基礎、拱頂、拱圈收斂亦進行了專項實時監測。依據監測情況對掘進速度、土倉壓力、注漿壓力等參數及時修正。

6、穿越玉祥門城墻技術

6.1 工程概述

玉祥門是西安西城墻北段在解放前開的城門。位于蓮湖路與西城墻交匯處，連接體基本是在原遺址上修建的，中段（砼結構范圍）全長70.148m。設五孔交通通道，座于道路中心線中如圖15。基礎為C20鋼筋混凝土條石基礎，基礎埋深在地面以下2.1米，基礎底距盾構隧道頂部覆土約14.3米，外墻掛飾磚。

6.2 技術措施

主要分工程輔助措施和盾構施工控制措施兩個方面。

6.2.1工程輔助措施

1、袖閥管注漿加固

在玉祥門城墻條基下單排布設間距1.5m袖閥管，注漿深度可達城墻基礎以下3～5m范圍，在盾構通過時根據監測情況實施跟蹤補償注漿。如圖12 玉祥門城墻袖閥管注漿加固圖。

2、交通疏導

玉祥門城墻主跨門洞在盾構施工前對從主洞通行的車量暫時疏導至兩側門洞通行，然后掛設尼龍網，尼龍網掛設完畢恢復交通。

7技術總結

通過對西安地鐵一號線TJSG-7標盾構機在濕陷性黃土地層中過護城河橋和玉祥門城墻案例分析，我們可以看出，在西安修建地鐵有許多的文物需要保護，特別是過護城河橋和城墻這類重點文物，國家和地方文物部門高度關注，標準大大提高，施工難度非常大。濕陷性黃土的特點是在土受到水的浸擾后會發生濕陷，在一定外力的作用下會引起不均勻沉降而發生地面深陷。而本工程正處在這樣的地質條件下進行盾構機掘進，又要保護好文物和蓮湖路主干道的交通安全，因此，對施工方案和盾構掘進參數的選定至關重要。本工程多次組織專家會議，施工方案經過反復論證才確定，主要是盾掘進中如何控制對土體的擾動，避免引起黃土的濕陷性而產生不均勻沉降，這一點非常關鍵。為了達到這個目標，本工程既有盾構施工的控制措施，又有輔助措施，相互配合，取得到了良好效果。其次，加強施工過程控制和管理，嚴格執行施工方案，也是十分重要的。

參考文獻：

[1]《地下鐵道施工及驗收規范》2003版。

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關鍵詞：盾構隧道；下穿施工；既有鐵路；沉降；變形規律

Abstract: in the tunnel through both railway engineering, the shield construction machine the soil disturbance will both railway roadbed subsidence caused to influence, affecting rail structure of a geometry. With the Beijing some subway shield tunnel underneath the beijing-shanghai railway engineering for example, yongfeng, combined with the Beijing area with practical engineering geological conditions of the characteristics, construction process of both railway settlement deformation law for research. Combined with the actual monitoring data in both roadbed, electrification of catenary pole, shield area of the deeper soil settlements are summarized analysis. The results showed that the design line spacing conditions, the shield or so when construction successively line, both the roadbed settlement and deformation of no influence each other, and maximum deformation occurs in the midline shield; By the use of the grouting reinforcement measures such as surface, to both roadbed and electrification catenary stem the settlement of facilities such as deformation control in a safe area.

Keywords: shield tunnel; Wear under construction; Both railway; Settlement; Deformation law

中圖分類號：U45文獻標識碼：A 文章編號：

隨著地鐵在城市中的大規模建設，盾構穿越工程日益增多。在盾構穿越鐵路工程中，施工對地下圍巖及土體產生擾動，反應到地表，勢必引起既有鐵路路基的沉降變形，當變形過大時將造成既有鐵路軌道幾何形位的不平順，不利于線路安全與行車運營安全。因此分析盾構施工過程中，既有鐵路的沉降變形規律，預測變形趨勢，并采取有效的措施加以控制，對保障列車運營安全與工程的順利進行有著十分重要的意義。

本文結合北京地區地質條件，以北京地鐵盾構下穿京滬、永豐鐵路工程為例，對盾構施工引起的既有鐵路沉降變形規律及控制措施進行研究。

1工程概況

1.1新建地鐵區間概況

新建區間線路為大致南北走向，自北向南依次穿越站場施工材料線、永豐鐵路上行線、永豐鐵路下行線、京滬鐵路上行線、京滬鐵路下行線。區間為雙線隧道，采用盾構法施工，盾構洞徑6m，區間線間距21~23m，區間埋深約在14~15m。本次盾構施工采用兩線分開頂進的施工方式，待左線完全盾構出鐵路范圍后，再進行右線的頂進。

新建區間地貌為古河道交匯區，表層以厚度不均的人工堆積房渣土、素填土為主，人工堆積層以下為新近沉積的粘性土、粉土、砂土及卵礫石層，再以下為第四紀沉積的粘性土、粉土、砂卵石互層，并以砂土、卵石土為主。區間穿越的地層主要為砂卵石地層。本區間發現兩層地下水，地下水類型為潛水。第一層潛水靜止穩定水位標高約為22.52~26.70m，第二層潛水靜止穩定水位標高約為15.10~17.55m。本區間基地標高一般位于地下水位之上，可不考慮其對結構和施工開挖的影響。

圖1盾構隧道與既有鐵路平面位置關系圖

1.2穿越處既有鐵路概況

本區間在右K41+996~K42+024下穿既有京滬、永豐鐵路。現狀京滬、永豐鐵路為電氣化鐵路，各上下行兩股道，北側有一條材料線，共5股道，碎石道床，電氣化鐵路，施工影響范圍內有6根電氣化接觸網桿。

區間與既有鐵路基本正交，相交段長度約28m。區間在K41+996~K42+024處下穿京滬、永豐鐵路正線，對應的京滬鐵路里程為K17+677.3~K17+699.8，對應永豐鐵路里程為K8+077.9~K8+099.8。區間平面位置關系圖如圖1所示。

1.3地表加固措施

區間線路中線外25m范圍內鐵路實施縱橫梁及扣軌加固。在盾構穿越鐵路前，對區間影響范圍內鐵路路基進行注漿加固，并對影響范圍內的電氣化網桿基礎進行注漿加固，加固平面尺寸為60x53m，加固深度為地表下3m。加固平面如圖2所示。

圖2地表加固平面圖

2監控測量內容及控制指標

2.1監測內容及要求

在盾構施工過程中，對京滬、永豐鐵路及施工材料線路基，影響范圍內電氣化接觸網桿，以及土體深層位移等項目進行監測。其中既有鐵路路基與電氣化接觸網桿的沉降監測采用自動化監測和人工監測結合的方式，接觸網桿的傾斜測量為人工測量，土體深層位移采用分層沉降儀進行沉降監測。

各監測項目中，自動化監測采用靜力水準監測，精度0.1mm，盾構穿越過程中監測頻率為每20min采集一組數據。人工監測采用二等水準監測，在施工期間監測頻率為2次/天。

2.2測點布置

盾構下穿影響范圍內，沿既有鐵路兩側及兩股線路中間，平行于軌道共布設6條測線，每條測線布置15個自動化監測點和人工監測點。

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【關鍵詞】 盾構機；地鐵線路；掘進

1、前言

進入21世紀，世界經濟的迅猛發展加速了城市化建設。隨著城市密集度的提高，城市建筑和人口的不斷增多，使得城市地面交通壓力的不斷增大。為了緩解這種壓力，人們把目光投向了對于地下空間的開發，盾構法隧道施工就是利用開發地下空間是目前比較好的一個手段。由于城市地面情況非常復雜，盾構機下穿各種建構筑物都存在極大風險。本文以下穿廣州地鐵1號線為例，總結盾構機下穿既有地鐵線路時的掘進技術和掘進管理方法。

2、工程概況

2.1 下穿地鐵1號線正線工程概況

本文以廣佛線菊樹至西朗地鐵盾構區間線路為例，該施工區域位于廣州市荔灣區，為保證地鐵一號線正常運營，下穿隧道的施工是整個隧道施工的重難點之一。菊西區間掘進施工中，地鐵1號線正線位于里程YCK20+270～ YCK20+320范圍內，在建西朗站位于地鐵1號線正線以東20米附近，此段隧道頂部距地面最小距離11m，最大縱坡為27.856‰，線路為直線，該段長度約50m。

2.2 地面建（構）筑物情況

在里程為YCK20+283～YCK20+315段，下穿地鐵一號線。地面有地鐵一號線三股軌道，右線隧道邊線至西朗車站最近距離僅為5.6m，隔音墻的樁基侵入隧道。線路平面布置如圖1；在YCK20+310處下穿地鐵一號線的隔音墻，隔音墻樁基布置如圖2。

2.3 工程地質及水文地質條件

根據地質勘察報告，對于盾構機通過地鐵1號線正線的地層情況，右線隧道主要穿越的地層為〈6〉全風化泥質粉砂巖、〈7〉強風化泥質粉砂巖、〈8〉中風化泥質粉砂巖、〈9〉微風化泥質粉砂巖層多種地層的混合地層，隧道覆土自上而下主要為2米厚〈1〉人工填砂、5米～10米厚〈2-1A〉淤泥，含水率70.9%，標貫值最大為2、淤泥質粉細砂地層，標貫值最大為10，隧道頂部距離〈2-1A〉淤泥層為1米～4米。

2.4 施工重、難點分析

地質條件差，潛在的施工風險高。盾構區間經過廣州地鐵1號線正線，根據該段詳勘資料、補勘資料以及咨詢相關1號線正線施工人員，此段隧道頂部存在8米左右的淤泥層，該淤泥層含水量大，標貫最大值為2擊，地表為地鐵1號線運營線路，在地鐵1號線正線施工期間，沒有對淤泥層進行任何處理，地質條件較差。由于地鐵運行對軌道的沉降要求為±4mm，而該段又無法進行地面加固或扣軌加固，因此盾構掘進施工風險極大。

樁基侵入隧道，施工難度大。在里程為YCK20+310.5處為地鐵1號線隔音墻，其基礎為φ600mm樁基，根據樁基施工記錄表推斷，樁基侵入隧道15cm。盾構通過時，隔音墻存在因樁基傾斜導致開裂甚至倒塌的風險。

下穿地鐵1號線正線，沉降量控制要求高。該段主要穿越的地面建、構筑物為地鐵1號線正線。根據詳勘資料顯示，該地段隧道上覆大面積淤泥，掘進時存在上軟下硬地層，且地面為運營地鐵線路，一旦由于掘進時超挖或對淤泥產生擾動產生地面沉降將影響地鐵1號線正線運營，產生不良社會影響。

3、準備工作

1、停機保養，軌道加固，確保過1號線時設備完好性，力求快速通過。

2、準備道砟，以備軌道沉降時起軌。

3、利用鋼絲繩將接觸網立柱加固。

4、隔音墻加固。

4、下穿地鐵1號線正線段技術措施

4.1 盾構機刀盤的配置

根據過地鐵1號線地質條件，既能通過土層，還需有一定的破巖能力。對上軟下硬等復雜地段能很好的控制地面的沉、隆。即使在同一隧道斷面上，巖土的分布也并非單一，斷面上的巖土強度不一，這些地方的隧道為堅硬及上軟下硬的圍巖會使盾構機刀盤受到不均衡的力和不同程度的磨損。隧道通過大部分巖層，使盾構掘進時容易造成刀具磨損。因此要求所選的盾構機必須滿足以下要求：

1）、刀盤結構的剛性好，變形量小，既能適應土壓平衡掘進的大扭矩工況，又能適應在對硬巖地層和不均勻復合地層的大推力工況，還需保證有足夠的開口率，能適應粘土地層的出土要求。

2）、刀具布置主要考慮復合地層的需要，對軟土切削的刮刀以及對硬巖破碎的滾刀結合布置，中心區采用雙刃滾刀破巖，中心區外組合布置刮刀和滾刀，針對上軟下硬地層的特點，邊緣區滾刀密集，單位長度上參予切削的刀刃多，可以增加邊緣滾刀的使用壽命，降低刀具的更換頻率。

3）、安裝專門的單刃滾刀23把、中心雙刃滾刀8把、切刀106把、周邊刮刀12把。

4.2 掘進措施

此段地層主要特點是上覆地層為淤泥及軟土層，盾構在其底部掘進時極易引起隧道頂部軟弱而超挖，局部塌方，地表過量沉降甚至地表沉陷。在推進過程中設法保持上部軟土的平衡是關鍵所在，施工中采用的主要措施如下：

結合施工經驗，認真做好技術總結

認真做好試掘進及正常掘進的總結工作，經過該段前，盾構機下穿地鐵公司試線段，此段地層與過地鐵1號線正線段相似，在軌行區下部都分布有6～8米厚度的淤泥層，并且都呈倒三角形分布，有部分淤泥侵入到隧道頂部，隧道開挖斷面主要以〈6〉全風化泥質粉砂巖、〈7〉強風化泥質粉砂巖、〈8〉中風化泥質粉砂巖、〈9〉微風化泥質粉砂巖層為主。

盾構在通過此段時，采用土壓平衡掘進模式，中部土壓力比掌子面底部水土壓力大0.01MPa，掘進速度保持在30～40cm/min，出土量嚴格控制在65方/環，注漿量確保每環6方以上。

試線段的掘進參數、措施以及地面的沉降情況為過地鐵1號線提供了依據，得到較合理的掘進參數，積累了成功經驗，使下穿1號線正線時地面沉降得到有效控制。

4.3 技術措施

a. 加強土體改良。單純采用較大的土壓力是一種理想的方法，但因為下部為泥巖，會產生結泥餅的負面效應 ，增加泡沫的注入量至80%～100%。在掘進過程中，土壓力基本控制在170Kpa左右，比隧道位置實際水土壓力略高，提高泡沫注入率后有效抑制了土倉內結餅。

b.重視盾構基礎數據的異常反饋，如推進速度、推力、扭矩、土艙壓力增大、油溫升高、出土閘門噴涌、渣土的含水量變化、渣樣的判斷、實際出渣量與理論出渣量的比較等等，認真分析異常原因，并采取果斷措施，以免貽誤戰機。

嚴格控制出土量，每環控制在65m3左右，最多不能超過70 m3 ，如果出現4.5斗土已裝滿，但是千斤頂的行程未能達到1800mm時，停止螺旋機出土，繼續掘進達到拼管片為止。下一環開始就要憋土保壓，視刀盤扭距而定。停機前也要憋土保壓，防止掌子面坍塌。出土量的嚴格控制使盾構機通過該區域時，刀盤位置的沉降量得到了有效控制。

c.優化壁后注漿配比參數，

調整同步注漿配合比，提高水泥摻加量使之大于160kg/m3，或加入適量早強劑，使漿液凝膠時間縮短到3～5h，使同步注漿盡快發揮其止水作用；保證同步注漿每環6方以上，由于盾構機已掘進1500米，盾尾刷有不同程度磨損，盾尾存在漏漿現象，通過在管片外壁上粘貼海綿條，減小了盾尾漏漿現象，由于盾尾刷損壞，海綿條阻擋了部分漿液外溢，但在掘進過程中，仍有漏漿現象，并且直接導致了盾尾后期沉降的發生。

d.為了進一步減少盾構機掘進過程中對地面產生的沉降量，在盾構機掘進的同時，在盾構機盾尾后部第2環管片位置進行二次雙液注漿。

雙液漿凝膠時間只有幾十秒，能夠有效填充同步注漿不飽滿造成的盾尾間隙，減少盾構機通過軟土地層后的后期沉降。但由于雙液漿凝結時間較快，為了防止其竄入刀盤前、盾殼外凝固后將盾構機困住，因此必須嚴格控制二次注漿的操作。

1）、注漿時間控制在盾構機掘進時，因為盾構機掘進時處于活動狀態，雙液漿難以將盾構機困死。注漿位置在盾尾后部第2環管片處，距刀盤約10米，在雙液漿注入并凝結時難以竄入刀盤前方，不影響盾構施工。

2）、控制注漿壓力，如注漿壓力較大，雙液漿更容易竄入刀盤前方，并且二次注漿因無法計算襯背空隙量，現場注漿時以注漿壓力來控制，超過控制壓力即停止注漿。注漿前需在孔內裝入單向逆止閥，并鑿穿其外側保護。

5 、下穿地鐵1號線正線段聯動機制

右線下穿地鐵1號線采取高效的聯動機制，及時、有效地收集、反饋各種信息，集中分析，及時作出決策應對。

1）、領導值班，地鐵公司建設總部、運營總部、監理單位、第三方監測單位、施工單位領導24小時值班，現場指導。

2）、現場辦公，將地鐵公司第四會議室設為現場辦公地點，也是整個系統的指揮中心，建總、運營、監理、第三方監測、施工單位集中現場辦公。

3）、運營部門人員現場待命，根據沉降情況隨時準備地鐵限速、起道、搗固作業、接觸網加固調整等應急措施。

4）、監測數據與掘進參數聯動，利用短信等形式，監測數據從測量現場傳到指揮中心，根據沉降情況，給盾構施工現場下達指令，及時調整掘進參數及掘進措施。盾構現場將掘進情況發到指揮中心，指揮中心根據現場的要求及時調整檢測頻率，實現了真正意義上的監測、掘進以及決策的聯動。

6 、過地鐵1號線正線地面監測

由于軌行區西側為柵欄、東側為隔音墻，南側為運營西朗地鐵車站，因此監測點布置的范圍主要集中在這些構筑物范圍內。監測的里程范圍，上行線（右 線）：YDK20+276.573～ YDK20+309.573；總監測范圍為33m，包括西朗地鐵站房屋監測，當盾構機通過時，只對可能產生沉降的機頭以及機尾的部分監測點進行監測。

監測儀器設備及監測精度：1、徠卡TCRP1201全站儀1臺，測量精度1″，2+2PPm。

2、徠卡NA2型精密水準儀及測微儀1套，測量精度0.3mm/Km，最小讀數0.01mm。

水準測量按二級水準施測，兩次讀數差

測量路線按實際情況可取閉合或附合水準。

7 、地面沉降情況

右線下穿地鐵一號線地面沉降大致可以分為三個階段

1）、沉降階段，累計沉降達到31mm。

2）、隆起階段，地面沉降已超出報警值，設法加大注漿量，軌道隆起6～7mm，沉降基本穩定。

3）、平衡階段，減小注漿量，沉降趨于平衡，軌道累計隆起6mm。

8、結語

盾構機下穿既有地鐵線路，地質調查和既有線路調查是前提，合理的掘進參數是基本，掘進和監測聯動是關鍵，做好應急預案是保障。

參考文獻

[1] 地下鐵道、輕軌交通工程測量規范 （GB50308-1999）.