土压平衡式盾构穿越建筑物施工控制技术

钱坤　王鑫

摘要：盾构法进行施工时，不仅要保证隧道本身的安全性，更要确保地面建筑物的安全稳定。本文结合长春地铁1号线一期工程火车站北广场站～南广场站区间工程穿越长春火车站南站房为背景，详细地介绍了盾构穿越建筑物的施工控制技术，确保盾构穿越南站房的安全，可为类似工程的施工提供参考。

关键词：盾构；穿越；安全；施工控制

盾构隧道施工方法由于具有安全、机械化程度高、不影响地面交通、对周围环境影响小、施工进度快等优点在城市轨道交通建设和发展中得到了较好的应用和快速的发展，已成为目前各大城市地铁建设中主要的施工方法[1]。然而大量的城市地铁盾构施工实践也表明，盾构隧道施工不可避免地扰动地下岩土体，引起的地层损失，造成地表沉降和变形。当这种变形和沉降超过一定的值，就会造成构（建）筑物的损毁，并可能发生事故[2，3]。因此，做好盾构施工时有关参数的控制及有关的准备工作，避免构（建）筑物过多沉降和变形，防止事故发生，就显得非常重要。

一、工程概况

长春地铁1号线是线网中一条贯通南北，沿城市中轴线布置的轨道交通骨干线。长春地铁1号线一期工程火车站北广场站～南广场站区间线路北起铁北二路交通枢纽，南止站前广场，穿越铁北二路、火车站北站房广场、火车站北站房、铁路线、站台、火车站房、火车站站前广场。南站房A区为地面2层混凝土结构，基础采用桩基础，二层裙房均为预制钢筋混凝土方柱，桩长0.8m和1.1m两种。隧道顶距桩底最近为8.1m.区间里程K15+347.30～K15+799.729，全長0.452Km。施工工法拟采用盾构法，洞径6.20m，左右线中心距离17.20m。

二、安全穿越建筑物的控制措施

1.盾构土仓压力的合理设定

根据土压平衡盾构的原理，土仓中的压力须与开挖面的正面土压力平衡，以维持开挖面土体的稳定，减少对土层的扰动。正常情况下盾构掘进控制土压（土仓顶部土压力）为0.18～0.22MPa。土压升高或降低对地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘进过程中要严格保持掘进面的土压稳定，土压波动在±0.01MPa范围之内，合理使用泡沫等软土压，防止地下水的流失，确保盾构掘进开挖引起的沉降在允许范围之内。

2.严格控制掘进速度

推进速度的确定，不能简单参照其他穿越工程的经验，必须根据本工程所处地层条件、线路条件及盾构机性能而定。根据盾构设计图纸，盾构推进速度与正面土仓压力、千斤顶推力、土体性质等因素有关，一般应综合考虑。盾构隧道穿越铁路地段隧道穿越洞身范围为全风化泥岩、粗砂层，穿越此类地层的经验推进速度为：20～30mm/min，日均进尺9.6～12m，为保证下穿铁路施工的安全，穿越期间的推进速度控制在10～15mm/min，预计日均进尺7.2～8.4m，保持连续均衡的掘进，在盾构出土时严格控制出土量，同时要注意出土量和注浆量的匹配。盾构推进中，推进坡度要保持相对的平衡，不能突变。

3.加强同步注浆及二次注浆

在盾构掘进过程中，要及时进行管片背后注浆。注浆量的控制，普通盾构掘进施工注浆量取环形间隙理论体积的1.2～1.5倍，穿越铁路段为严格控制沉降，注浆量取环形间隙理论体积的1.8～2.0倍。浆液站操作司机根据浆液站控制室中电脑软件显示的集料消耗量，对浆液生产进行控制，浆液站司机每天都应通知现场工程师有关集料罐中材料的消耗量。一般地段注浆结束的标准为：注浆压力达到设计值，且注浆量达到设计值的120%以上，下穿铁路及重要建构物段的控制标准必须和监测相校核，确定最佳值。及时做好二次补充注浆，控制地层沉降的趋势。在盾构穿越后，地面构筑物开始逐步沉降。管片脱出盾尾6～10环以后，需要随着盾构的向前推进，利用下穿区域隧道管片的预留注浆孔进行二次补充注浆（环箍注浆），并根据沉降监测情况进行多次补充注浆。

4.加强施工期间的监测

施工过程中的监控量测是指导施工的重要数据来源，在施工中要重点控制数据的及时性和真实性，对数据进行详细的分析和控制，建立信息反馈制度。在施工过程中对采集数据及时进行数据分析，及时反馈施工与设计。在施工过程中进行监测数据的实时分析和阶段分析。实时分析：每天根据监测数据与影响周围地层的施工参数进行实时分析，发现安全隐患，及时反馈；阶段分析：经过一段时间后，根据大量的监测数据进行综合分析，总结施工对周围地层影响的一般规律和隧道结构的安全性，指导下一阶段施工。

三、结语

在穿越建筑物的过程中，合理设定盾构土仓压力、严格控制盾构机的掘进速度、优化浆液配比、二次补浆、杜绝盾尾漏浆、高密度监测，在精心施工准备和管理下，盾构定能安全成功地穿越建筑物。

参考文献：

[1]陈馈，洪开荣，吴学松. 盾构施工技术[M].人民交通出版社， 2009.

[2]吕培林，周顺华. 软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的线路沉降规律分析[J].中国铁道科学，2007，28（2）：12.

[3]王占生，王梦恕. 盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施[J].中国安全科学学报，2002，12（2）：45..

作者简介：钱坤（1971-）女，吉林长春人，教授，博士（后），主要从事建筑技术的教学及研究工作。