1、土压盾构技术在我国地铁隧道工程中的应用和发展摘要：本文就盾构技术在试验段施工、地铁隧道施工中的主要问题及南京地铁一、二号线地铁沿线特殊地质条件下的风险源处置及地铁施工中的问题进行了分析并提出针对性方案建议。 关键词：土压盾构；地铁隧道 中图分类号： U45 文献标识码： A 1.盾构机试验推进段的施工及其重点 盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数，将盾构出洞后的前100m 推进作为试推进段。此段施工时注意对推进参数的设定，对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，摸索地面沉降与施工参数之间的关系，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能及盾构在本标段地质条件下推进的施工参数设定范围。
2、设立 100m 试推进段的目的是用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉。了解和认识本工程的地质条件，掌握该地质条件下盾构的施工方法。通过 100m 试推进段掘进，对该盾构机的性能进行总结，特别是将盾构机本身暴露出来的不足及时反馈，以便能在允许的情况下对推进设备进行优化。收集、整理、分析及归纳总结掘进参数，制定正常掘进中的操作规程，实现快速、连续、高效的正常掘进。熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机出洞时以及推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量以及摸索出成形隧道的后期变形规律，从而为后续工程施工提供必
3、要的技术数据参数依据。 2.盾构施工中存在的问题及常见风险源处置 施工单位施工时应加强对沿线建（构）筑物监测，建立预警系统，当区间隧道两侧建筑物较多时，适当增加监测点的数量，增加监测频率；盾构通过之后还应继续对建（构）筑物进行监控量测，确认建（构）筑物的安全，直至趋于稳定收敛。 隧道施工期间应对风险列表中的下穿、近距离穿越的建筑物进行监测，监测项目包括：建筑物沉降（含差异沉降） ；建筑物倾斜；建筑物裂缝。测点布置在建筑物的角点上，每栋建筑物至少设四个沉降测点、两组（每组 2 个）倾斜测点。 表 2.1：盾构区间下穿建筑物监测频率一览表 为保证周边环境安全和施工安全，应进行必要的施工监测，并定期
4、（每半月）向业主、设计、施工和监理提供监测资料。施工监测应实行预警、警戒、极限三级管理。对具体风险源除采用以上保护措施外，还应根据建筑物实际情况采取以下措施控制地面沉降，确保风险源的安全：2.1 为使盾构推进参数设定更具科学性和准确性，现场建立监测信息交流沟通网络，最终达到控制地面沉降的目的。可以参考到达风险源之前的盾构推进过程中产生的变形、沉降等监测数据，调整推进参数，判断盾构过风险源时的安全性，进一步指导施工措施的选择。 2.2 由于地质条件、地面附加荷载等诸多不同因素制约，导致平衡压力值的波动，为此，需及时分析沉降报表。若盾构切口前地面沉降，则需调高平衡压力设定值，反之调低；若盾尾后部地
5、面沉降，则需增加同步注浆量，并及时进行管片背后二次注浆。盾构通过建筑时，应对建筑进行不断监测，根据监测结果采取及时、多次、足量的补压浆措施通过管片注浆孔对管片背后进行补浆施工，直到建筑沉降基本稳定。 2.3 根据盾构及管片间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量，并通过分析调整寻找最合理的数值。控制合理的推进速度，使盾构均衡匀速施工，减少盾构对土体的扰动。 2.4 严格控制同步注浆量和浆液质量，在盾构推进时同步注浆填补盾尾空隙后，还存在地面沉降的隐患，可相应增大同步注浆量，如监测数据证实地面沉降接近或达到报警值时，应采用二次注浆、地面补压浆或地面跟踪注浆进行补救。 3.地铁盾构工程关键技术问题及
6、其解决方案 3.1 端头土体加固施工方案 由于南京地质具有一定的特殊性，根据已知的资料显示，南京的地质条件十分复杂，地下水位相对较高，有较多古河道及大量含水砂层，在基岩中存在着断层及构造破碎带。比如在进行南京的地铁一号线沿线就有 2 个盆地，盆地下又有古河道，尤其是西延线所在的河西地区，是河漫滩的软土地层，含水量丰富，稳定性差，线路中还存在着全国罕见的软流塑地层带。如珠江路鼓楼玄武门区间，有施工单位最怕遇到的地质情况软流塑地层。按我国地铁专家施仲衡先生对南京软流塑地层的描述：在软流塑地层中修地铁，就好比在豆腐脑里挖隧道。在南京遭遇的这种特殊的软流塑地层基础上建设一条 16.9 公里的地铁，起规
7、模和难度相当于建设 500 公里的大铁路！另外，南京地铁隧道工程施工中由于地质结构复杂复杂，在进行具体施工和掘进中常遭遇到多种土层且大多为砂质土层，因此要确保工程的安全性和可靠性就要强化对地质进行固体强度和稳定性的设计。以南京张府园三山街隧道区间为例，该施工段的土质为粉沙状的流沙层，施工段为主在进洞隧道口埋置于中粗砂透镜体，含潜水、夹粉质粘土重粉质粘土、中粗砂，含承压水、粉质粘土粘质粉土,该施工段地质土层对盾构始发端头旋喷加固施工增加了难度。因在打开隧道洞门，盾构机靠拢之前，洞门土体处于无支撑状态，经过对端头土体自稳能力的分析判定，为了保证开洞门时土体能自稳及保证盾构机进洞过程中不让泥、水等涌
8、入隧道内，需对端头土体进行加固处理。加固体范围为盾构隧道周边各 3m，沿隧道长度方向 6m，加固体强度和稳定性必需达到设计要求，同时加固体的完整性。 3.2 隧道壁后注浆 在盾构隧道施工过程中，随着盾构机的掘进脱离盾尾，在隧道管片外皮与周围土体之间存在一个环状间隙，需及时进行注浆充填。达到有效控制地层沉降、约束隧道结构的变形、提高隧道的防水性等目的。壁后注浆是盾构施工的关键技术之一。针对南京地铁二号线的工程及水文地质条件，结合盾构施工工艺，我们采用隧道壁后同步注浆。同步注浆是在盾构推进过程中，保持一定注浆压力（综合考虑注入量）并不间断地从盾尾直接向壁后注浆，即在环形空隙形成的同时用浆液将其填充
9、的注浆方式。 3.3 地面沉降观测 由于南京地铁隧道工程沿线地质复杂，地下水位相对较高，有较多古河道及大量含水砂层，在基岩中存在着断层及构造破碎带。且一些施工段的地面危旧房屋密集、地下管线多，同时又有较多的文物，所以在施工过程中的地表沉降观测尤为重要。根据隧道埋深和地层情况，我们确定隧道轴线左右各 22m 为沉降观测范围，沿隧道轴线 30m 左右设一个观测断面，每个观测断面设 7 个观测点（隧道中线上方 1 个，左右各 3个） 。由于隧道多在密集的危旧房屋下通过，观测断面多沿房屋间的胡同设置，观测点的位置也会根据地面情况进行适当调整。在一些重要建筑位置也增设了一些观测点和观测断面。地面建筑物在
10、盾构穿越楼房段掘进过程中，如沉降量大于沉降预警值、倾斜值，则应考虑进行地面跟踪注浆的应急措施。跟踪注浆采用袖阀管施工，双液浆注浆补偿地层损失量。 4.展望 未来我国隧道地铁施工中土压盾构技术应用将越来越普及，对于首次采用盾构法进行地铁隧道工程的施工，要首先实施盾构试验段其目的是通过工程实践，结合地铁隧道工程地质、水文地质及地面多危旧房屋的情况，全面掌握地铁工程中的盾构施工技术，从而为在全面推广盾构施工技术奠定的基础，提高地铁隧道的施工水平和工程质量。 参考文献： 1刘宣宇,邵诚.盾构机自动控制技术现状与展望J.机械工程学报,2010,46(20):152-160.DOI:10.3901/JME.2010.20.152. 2黄德中.超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究J.现代隧道技术,2011,48(4):65-71.DOI:10.3969/j.issn.1009-6582.2011.04.012.
