土壓平衡式盾構穿越建筑物施工控制技術

錢坤　王鑫

摘要：盾構法進行施工時，不僅要保證隧道本身的安全性，更要確保地面建筑物的安全穩定。本文結合長春地鐵1號線一期工程火車站北廣場站～南廣場站區間工程穿越長春火車站南站房為背景，詳細地介紹了盾構穿越建筑物的施工控制技術，確保盾構穿越南站房的安全，可為類似工程的施工提供參考。

關鍵詞：盾構；穿越；安全；施工控制

盾構隧道施工方法由于具有安全、機械化程度高、不影響地面交通、對周圍環境影響小、施工進度快等優點在城市軌道交通建設和發展中得到了較好的應用和快速的發展，已成為目前各大城市地鐵建設中主要的施工方法[1]。然而大量的城市地鐵盾構施工實踐也表明，盾構隧道施工不可避免地擾動地下巖土體，引起的地層損失，造成地表沉降和變形。當這種變形和沉降超過一定的值，就會造成構（建）筑物的損毀，并可能發生事故[2，3]。因此，做好盾構施工時有關參數的控制及有關的準備工作，避免構（建）筑物過多沉降和變形，防止事故發生，就顯得非常重要。

一、工程概況

長春地鐵1號線是線網中一條貫通南北，沿城市中軸線布置的軌道交通骨干線。長春地鐵1號線一期工程火車站北廣場站～南廣場站區間線路北起鐵北二路交通樞紐，南止站前廣場，穿越鐵北二路、火車站北站房廣場、火車站北站房、鐵路線、站臺、火車站房、火車站站前廣場。南站房A區為地面2層混凝土結構，基礎采用樁基礎，二層裙房均為預制鋼筋混凝土方柱，樁長0.8m和1.1m兩種。隧道頂距樁底最近為8.1m.區間里程K15+347.30～K15+799.729，全長0.452Km。施工工法擬采用盾構法，洞徑6.20m，左右線中心距離17.20m。

二、安全穿越建筑物的控制措施

1.盾構土倉壓力的合理設定

根據土壓平衡盾構的原理，土倉中的壓力須與開挖面的正面土壓力平衡，以維持開挖面土體的穩定，減少對土層的擾動。正常情況下盾構掘進控制土壓（土倉頂部土壓力）為0.18～0.22MPa。土壓升高或降低對地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘進過程中要嚴格保持掘進面的土壓穩定，土壓波動在±0.01MPa范圍之內，合理使用泡沫等軟土壓，防止地下水的流失，確保盾構掘進開挖引起的沉降在允許范圍之內。

2.嚴格控制掘進速度

推進速度的確定，不能簡單參照其他穿越工程的經驗，必須根據本工程所處地層條件、線路條件及盾構機性能而定。根據盾構設計圖紙，盾構推進速度與正面土倉壓力、千斤頂推力、土體性質等因素有關，一般應綜合考慮。盾構隧道穿越鐵路地段隧道穿越洞身范圍為全風化泥巖、粗砂層，穿越此類地層的經驗推進速度為：20～30mm/min，日均進尺9.6～12m，為保證下穿鐵路施工的安全，穿越期間的推進速度控制在10～15mm/min，預計日均進尺7.2～8.4m，保持連續均衡的掘進，在盾構出土時嚴格控制出土量，同時要注意出土量和注漿量的匹配。盾構推進中，推進坡度要保持相對的平衡，不能突變。

3.加強同步注漿及二次注漿

在盾構掘進過程中，要及時進行管片背后注漿。注漿量的控制，普通盾構掘進施工注漿量取環形間隙理論體積的1.2～1.5倍，穿越鐵路段為嚴格控制沉降，注漿量取環形間隙理論體積的1.8～2.0倍。漿液站操作司機根據漿液站控制室中電腦軟件顯示的集料消耗量，對漿液生產進行控制，漿液站司機每天都應通知現場工程師有關集料罐中材料的消耗量。一般地段注漿結束的標準為：注漿壓力達到設計值，且注漿量達到設計值的120%以上，下穿鐵路及重要建構物段的控制標準必須和監測相校核，確定最佳值。及時做好二次補充注漿，控制地層沉降的趨勢。在盾構穿越后，地面構筑物開始逐步沉降。管片脫出盾尾6～10環以后，需要隨著盾構的向前推進，利用下穿區域隧道管片的預留注漿孔進行二次補充注漿（環箍注漿），并根據沉降監測情況進行多次補充注漿。

4.加強施工期間的監測

施工過程中的監控量測是指導施工的重要數據來源，在施工中要重點控制數據的及時性和真實性，對數據進行詳細的分析和控制，建立信息反饋制度。在施工過程中對采集數據及時進行數據分析，及時反饋施工與設計。在施工過程中進行監測數據的實時分析和階段分析。實時分析：每天根據監測數據與影響周圍地層的施工參數進行實時分析，發現安全隱患，及時反饋；階段分析：經過一段時間后，根據大量的監測數據進行綜合分析，總結施工對周圍地層影響的一般規律和隧道結構的安全性，指導下一階段施工。

三、結語

在穿越建筑物的過程中，合理設定盾構土倉壓力、嚴格控制盾構機的掘進速度、優化漿液配比、二次補漿、杜絕盾尾漏漿、高密度監測，在精心施工準備和管理下，盾構定能安全成功地穿越建筑物。

參考文獻：

[1]陳饋，洪開榮，吳學松. 盾構施工技術[M].人民交通出版社， 2009.

[2]呂培林，周順華. 軟土地區盾構隧道下穿鐵路干線引起的線路沉降規律分析[J].中國鐵道科學，2007，28（2）：12.

[3]王占生，王夢恕. 盾構施工對周圍建筑物的安全影響及處理措施[J].中國安全科學學報，2002，12（2）：45..

作者簡介：錢坤（1971-）女，吉林長春人，教授，博士（后），主要從事建筑技術的教學及研究工作。