特殊地段的沉降控制一直是盾構施工中的難點(diǎn)、風(fēng)險點(diǎn)，本文介紹了廣州地鐵某盾構區間在經(jīng)過(guò)“三區”（隧頂覆砂區、樁基礎群區和地面密集建筑物區）地段時(shí)所采取的技術(shù)措施，以期對類(lèi)似地層有借鑒和指導作用。

　　廣州地鐵某盾構區間為雙線(xiàn)圓型隧道，內徑5.4m，外徑6m，采用刀盤(pán)直徑6.28m的土壓平衡盾構機施工。在臨近吊出井時(shí)要經(jīng)過(guò)一“三區”特殊地段，即：隧頂覆砂區、樁基礎群區和地面密集建筑物區。為安全通過(guò)該特殊段，項目部編制了一套詳細、針對性強的施工方案，并在施工中逐一落實(shí)，最終盾構機安全到達吊出井。

　　1、特殊地段的工程情況

　　1.1地質(zhì)水文情況：該地段長(cháng)約300m，隧道覆土14～23m，洞身經(jīng)過(guò)地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖，夾部分6全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；洞頂主要為32細砂層，夾少量42、52地層，32砂層厚3.5～9m，平均厚5m以上；通過(guò)現場(chǎng)試驗，9微風(fēng)化地層平均單軸極限抗壓強度16.0MPa左右。本區段地下水有第四系孔隙水及基巖裂隙水，第四系孔隙水埋深0～3m，水量豐富，由大氣降水及江、河水補給�；鶐r裂隙水主要賦存于基巖強、中等風(fēng)化帶的裂隙中，埋深隨基巖面而起伏，一般為15～20m，32中細砂層富水性中等及滲透系數較大。

　　1.2地面建筑物及樁基礎情況該段隧道頂部及其影響范圍內主要有45棟建筑物，絕大部分是民房，層高3～7層，為框架結構；有8棟是一層高的制衣廠(chǎng)廠(chǎng)房，為磚混結構。房屋基礎除12棟房屋是天然基礎外，其余為r500～r600鉆孔樁砼基礎及r120的木樁基礎。有16棟房屋的樁基礎侵入隧道或接近隧頂，另有兩棟房屋被鑒定為危房。

　　2、控制沉降的技術(shù)措施

　　2.1到達特殊段前的準備工作

　　1）在該特殊地段增設3個(gè)補勘點(diǎn)以掌握更準確、全面的地質(zhì)情況。

　　2）對中軸線(xiàn)兩邊各30m內發(fā)生較大傾斜和結構老舊房屋進(jìn)行鑒定，為危房的拆除或臨遷。

　　3）對隧道上方建筑物進(jìn)行詳細的入室調查。對樁基侵入隧道或接近隧頂的建筑物采取托換加固措施，結構面發(fā)現裂縫的則作詳細記錄。

　　4）準備支頂加固材料、注漿加固材料、搶險機具設備、車(chē)輛、警戒標識物等以備用。

　　5）在到達特殊段前選擇一開(kāi)挖面自穩性較好的地段對盾構機進(jìn)行全面檢修，減少在特殊地段停機檢修的風(fēng)險：

　�、賹ζ茡p較大的盾尾刷進(jìn)行更換；

　�、谌�面檢測刀具，對磨損超標的刀具進(jìn)行更換；

　�、蹖Χ氯�的注漿管進(jìn)行疏通處理；

　�、軐Ψ謩e通往開(kāi)挖面、土倉、螺旋輸送器的主從泡沫管進(jìn)行疏通，并在刀盤(pán)面中心附近增設1根泡沫管。

　　2.2通過(guò)時(shí)的掘進(jìn)控制

　　2.2.1掘進(jìn)模式、盾構機配置及掘進(jìn)參數針對特殊段的情況，選用的掘進(jìn)模式，盾構機械配

　　2.2.2刀具配置本段洞身地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖、粉砂巖，易結泥餅，根據以往類(lèi)似地層施工經(jīng)驗，采用全軟土刀具將會(huì )出現盾構機推力增大、扭矩增大、掘進(jìn)困難的現象，嚴重時(shí)由于盾構機長(cháng)時(shí)間在一小范圍擾動(dòng)，隧道頂部的砂土層會(huì )塌落，進(jìn)而導致地面塌陷的事故；若采用全硬巖刀具，則刀盤(pán)面開(kāi)口率減少，結泥餅的機會(huì )就會(huì )增加。故過(guò)本段時(shí)采用了混合式刀具配置：64把刮刀，16把鏟刀，5把邊緣雙刃滾刀，8把正面雙刃滾刀，6把中心雙頭齒刀。正面滾刀都高出刀盤(pán)盤(pán)面175mm，為開(kāi)挖面破除下來(lái)的砟土留出了足夠的出砟空間，刮刀超出刀盤(pán)盤(pán)面140mm，受到滾刀的保護，刀盤(pán)開(kāi)口率約為29%.

　　2.2.3掘進(jìn)過(guò)程的施工技術(shù)要求盾構在通過(guò)該特殊段時(shí)有序、平衡、平穩。

　　有序

　　1）施工組織有序：人、機、料的配置合理，工序的安排、銜接有序。

　　2）機械保養有序：機械保養定人、定期、專(zhuān)業(yè)、規范，做到無(wú)遺漏、標準化。

　　3）信息管理有序：技術(shù)交底、作業(yè)交底按部就班，自經(jīng)理部至作業(yè)面指令暢通、反饋迅速。

　　平衡

　　1）土倉壓力與開(kāi)挖面水土壓力平衡

　　嚴格控制土倉壓力，盡量保持土壓平衡，不要出現過(guò)大的波動(dòng)；考慮本段地下水水壓較高，土倉壓力設置為上部1.3bar左右，下部1.8bar左右。

　　2）出土量與掘進(jìn)進(jìn)尺平衡

　　嚴格控制出土量，做到進(jìn)尺量與出土量均衡。本隧道開(kāi)挖直徑6.28m，考慮盾構姿態(tài)變化或其他原因引起的巖土損失和巖土的松散系數，每環(huán)出土量約66～69m³，即4.5節砟車(chē)。除量的控制外，還要堅持對每環(huán)砟樣進(jìn)行地質(zhì)水文分析，發(fā)現與開(kāi)挖斷面地質(zhì)情況不符（尤其是出現32砂層）時(shí)，則馬上采取措施。

　　3）注漿壓力與水土壓力平衡

　　除考慮注漿處的水土壓力，還要考慮后方來(lái)水、開(kāi)挖面來(lái)水的水壓，故注漿壓力是在注漿處水土壓力基礎上提高1～2kg/cm²，且應使漿液不進(jìn)入土倉和壓壞管片和不因注漿壓力過(guò)大造成地表隆起。特殊段注漿壓力設置：1＃、4＃注漿孔控制在1.5bar左右，2＃、3＃注漿孔控制在2.0bar左右。

　　4）注漿量與進(jìn)尺平衡

　　考慮漿液失水固結、盾構推進(jìn)時(shí)殼體帶土使開(kāi)挖斷面大于盾構外徑、部分漿液劈裂到周?chē)�地層，采用理論值�?50％～200％進(jìn)行注漿，即為6～8m³.要保證漿液配置與地質(zhì)水文條件、掘進(jìn)速度相適應，過(guò)本段時(shí)漿液配比設置為：水泥∶粉煤灰∶砂∶膨潤土∶水=180∶371∶780∶35∶400（kg），漿液稠度控制在110～115mm，凝膠時(shí)間控制在5h以?xún)取?/p>

　　平穩

　　1）盾構姿態(tài)平穩

　　推進(jìn)過(guò)程應保持盾構機有良好的姿態(tài)，避免蛇行，每環(huán)姿態(tài)變化控制在±5mm內。千斤頂A區、C區油缸油壓值差宜保持統一、恒定性，不宜出現過(guò)大的波動(dòng)。

　　2）管片姿態(tài)平穩

　　做好管片選型，現場(chǎng)對盾尾間隙實(shí)測實(shí)量，控制下部盾尾間隙在70mm以?xún)�，注意管片拼裝的橢圓度，防止尾刷與管片碰撞導致盾尾密封、鉸接密封損壞及管片變形。

　　3）推進(jìn)速度平穩

　　掘進(jìn)過(guò)程中向土倉內及刀盤(pán)面注入泡沫等添加材料，改善砟土性能，提高砟土的流動(dòng)性和止水性，防止涌水流砂、結泥餅和噴涌現象，有利于保持速度的穩定。推進(jìn)速度保持在25～40mm/min，日均進(jìn)尺7～9m.

　　2.3　通過(guò)后的補強措施

　　1）二次注漿

　　盾構同步注漿后，由于漿液的脫水，漿液體積收縮會(huì )加劇地表的后期沉降量，又由于盾構推力，襯砌和土層間會(huì )相互分離，二次注漿能有效地進(jìn)一步充實(shí)背襯和提高止水能力。特殊地段每推進(jìn)4環(huán)后補注雙液漿一次，在破除樁基位置兩環(huán)管片的范圍內增注一次。

　　2）三次復緊

　　為防止因管片的變形引起地層的過(guò)度擾動(dòng)，對管片螺栓擰緊要求三次復緊。

　　即拼裝管片時(shí)一次擰緊，推出盾尾后二次擰緊，后續盾構掘進(jìn)至每環(huán)管片拼裝前，對相鄰已成環(huán)的3環(huán)范圍內管片螺栓進(jìn)行全面檢查并復緊。

　　3）地表注漿

　　作為應急預案，在盾構通過(guò)本段前，對有托換的建筑物預埋袖閥管，如盾構通過(guò)發(fā)生險情能在地面緊急進(jìn)行地層注漿加固。

　　3、施工監測3.1監測點(diǎn)的布設區段范圍布設監測主斷面2個(gè)，次斷面36個(gè)，分別設置11個(gè)和7個(gè)監測項目進(jìn)行全面監測。

　　3.2監測在施工中的應用1）監測-施工流程圖　為使監測結果能順暢、快速到達作業(yè)面，作業(yè)面情況能迅速反饋到監測組和技術(shù)部，承包商制定了監測-施工流程圖，以最大限度實(shí)現信息化施工的目標。

　　2）沉降排列圖　通過(guò)對右線(xiàn)盾構經(jīng)過(guò)特殊地段的監測報表數據統計歸納，采用排列圖對盾構施工各階段的沉降進(jìn)行分析。由圖2可見(jiàn)盾構到達、盾構通過(guò)、盾尾通過(guò)三個(gè)階段的沉降和占最終沉降量的81.82%，是沉降變化的高峰期，必須采取有效和針對性的措施，如盾構機平穩、快速通過(guò)；確保同步注漿壓力、注漿量、尤其是注漿質(zhì)量，堅持二次補注漿，及時(shí)填補襯背間隙和減少地下水流失。監測報表還顯示，盾構機切割樁基時(shí)建筑物沉降最大，最大一次達12mm/d，要降低風(fēng)險，搞好房屋樁基托換是前提，切割時(shí)則應貫徹小推力，慢速度，立足于磨的原則。

　　3）不均衡沉降　通過(guò)對監測報表數據統計發(fā)現，距線(xiàn)路中心越近，沉降越大，反之則越小，這對上方建筑物會(huì )產(chǎn)生不均衡沉降。實(shí)際施工時(shí)，當監測結果顯示同一建筑物橫向沉降差超過(guò)2mm/d時(shí)，應嚴加關(guān)注和采取措施，嚴格控制沉降速率：嚴防盾構機姿態(tài)出現大的波動(dòng)，土倉壓力要適當加大和穩壓，注漿切忌不夠量；快速通過(guò)，減少沉降高峰期時(shí)間，如有必要應根據實(shí)際情況對建筑物本身及地基進(jìn)行加固。

　　4、結束語(yǔ)由于準備充分、措施到位，盾構機順利通過(guò)該特殊地段，盡管監測結果統計仍有3.8%的監測點(diǎn)沉降超標（允許沉降：-30～+10mm），有兩棟房屋傾斜率超過(guò)允許傾斜值的12%（允許傾斜率4‰），但經(jīng)鑒定超標的房屋均可安全使用，所以說(shuō)對該段的沉降控制基本取得成功。