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1 概述
本篇文章讲述了在地铁建设过程中，地铁工程的特点以及监理部门对是土压平衡式盾构机施工的质量控制，结合本人对南京地铁10号线D10－TA06标段监理工作的一些理解，
2 地铁工程的特点与质量特点
2.1 地铁工程项目是一个投资大、建设速度慢、施工技术复杂、危险因素多、与社会环境间的相互影响大的复杂系统工程，大都属于地下结构物，施工方法和技术多种多样，因此有以下特点：①隐蔽性大，未知因素多；②工作面狭窄，施工工序干扰大；③施工作业的循序性强；④作业的综合性强；⑤施工过程的地质力学状态和围岩的物理力学性质是变化的，因此施工是动态的；⑥作业环境恶劣；⑦作业风险性大。
2.2 地铁工程质量的特点是由地铁工程本身的特点决定的。正是由于上述地铁建设工程的特点而形成地铁工程质量本身具有以下特点：①地铁项目质量形成过程复杂；②影响因素多；③质量波动大；④项目质量评定难度大；⑤地铁工程项目周期长。
3 地铁盾构法施工过程中监理的质量控制
盾构法隧道工程是一项综合性施工技术（包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、盾构施工安全技术等）。盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构法的主要优点：施工基本于地下进行，不拘束于风雨等气候条件，对周边设施影响小；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理；土方量少；穿越河道时不影响航运；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，有较高的技术经济优越性。因为盾构法施工技术难度大、质量要求高、不可预测因素多，监理人员应熟悉和掌握盾构法隧道施工监理监控重点及相应对策，才能真正做到有效地对施工质量进行监控，从而为业主提供优质的监理服务。
3.1 盾构始发（进洞）阶段。盾构始发阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备进洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利进洞。
3.1.1 盾构进洞土体加固。为了确保盾构进洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构进洞前须对进洞区域洞口土体进行加固。监理人员应重点关注以下三方面： ①加固土体与地连墙间隙封闭，监理审查土体加固专项方案中是否有相应的处理措施，一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙，并监督承包方予以落实。②加固土体的强度必须满足设计要求，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员进行见证。③洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，监理人员监督承包方合理布置探孔（选择有代表性部位，不少于5处）以进行加固土体的均匀性检验，观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况。
3.1.2 盾构始发基座设置。盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上。监理应重点复核以下内容：①在基座设置前，监理人员对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。②盾构始发基座的设置依据包括洞门中心的位置、设计坡度与平面方向。监理人员应复核基座顶部导向轨平面位置及高程，确保盾构机能以最佳的姿态进洞。
3.1.3 盾构机及配套设备井下验收。盾构法隧道施工主要依靠盾构机及配套设备完成掘进任务，工作井内空间狭小，需将盾构机及配套设备分节吊装运至井下，并在井下安装、调试和试运转。土压平衡式盾构机及配套设备构成主要由盾构壳体（包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾）、推进系统、拼装系统、油脂系统、监控系统等组成。监理在井下验收工作中的重点是对盾构机及配套设备主要部件的系统检查和核对，并对试运转情况进行见证，验收合格可批准盾构机及配套设备投入使用。
3.1.4 后盾支撑系统安装。盾构前进的动力由千斤顶提供，而盾构始发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。一般后盾支撑系统是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌（负环管片）等组成，监理应重点关注后盾支撑系统是否有足够的刚度和强度，确保在顶力作用下不发生变形。
3.1.5 洞门围护结构凿除（进洞侧）。盾构法施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。盾构在始发前须对始发井进洞侧洞口围护结构进行分次凿除（一般分为两次，第一次先割除背土面钢筋及凿除围护结构砼，第二次进洞前再清除迎土面钢筋），凿除围护结构后通过打探孔可进一步观察土体自立性、渗漏等情况，判断进洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全进洞的要求。
3.1.6 盾构进洞装置安装。由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙，易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、管线位移，因此需安装进洞装置。一般包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈等。监理应重点对进洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构进洞后同步注浆浆液泄漏。
3.1.7 盾构始发进洞。盾构进洞准备工作就续后，为减少正面土体暴露时间，盾构从始发基座导轨上应及时向前推进，使盾构切口切入土层直至盾构壳体进入洞口的过程称为“盾构始发进洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：①观察割除围护结构迎土面钢筋后盾构机应迅速靠上洞口正面土体。②观察盾构进洞期间洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。③检查前仓土压力设置是否合适，观察土仓有无砼块，发现后督促承包单位及时清除。④第一环正环拼装前检查最后一环负环管片的拼装位置。⑤检查千斤顶使用状况，防止盾构进洞后出现姿态“上飘”现象。
3.2 盾构试掘进和正式掘进阶段。根据盾构法施工工艺的特点，盾构安全进洞后需通过前100环试掘进寻求最佳施工参数，为全线的正常推进提供符合实际土层特点的技术参数。不论在试掘进还是正式掘进阶段，监理可以通过观察盾构机控制室内仪器仪表显示的数据、审查承包单位上报的盾构掘进施工报表、通过监测数据分析隧道及地面沉降情况等手段进行动态监控，及时掌握和分析施工技术参数变化，检查盾构掘进中的姿态、管片拼装的质量、注浆作业的效果等，督促承包单位采取相应的措施确保盾构掘进施工质量和周边环境的安全。
3.2.1 盾构机施工参数管理。由于土压平衡式盾构采用电子计算机控制系统，能自动控制刀盘转速、盾构推进速度及前进方向，并及时反映掘进中的施工参数。因此，对盾构施工参数的管理应贯穿于盾构掘进过程的始终。监理可通过审查承包方施工报表，观察盾构机控制室内监控设备等手段，动态掌握施工参数的变化。
首先，土压平衡式盾构机掘进的原理是建立开挖面前后水土压力平衡。初始进洞阶段是从非土压平衡逐步过渡到土压平衡，再到出洞阶段由土压平衡逐步过度到非土压平衡，即土压力设定是变化的（在理论数值上它与土体容重、覆土深度、侧向土压力系数有关）。监理应通过计算理论土压力与实际设定土压力进行比较，督促承包方设定满足施工的土压力。
其次，盾构以切口环作为密闭土仓，盾构推进中切削后土体进入密闭土仓，随着进土量增加建立一定的土压力，再通过螺旋输送机完成排土，而土仓压力值是通过出土量来控制的。因此，出土量的多少、快慢与设定的土压力值密切相关，监理人员可通过计算比较每环理论与实际出土量，判断出土量是否正常。
再次，盾构掘进的速度主要受盾构设备进出土速度的限制，若进出土速度不协调，极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。监理应重点督促承包方均衡连续组织掘进作业，当出现异常情况时（如遇到阻碍、遇到不良地质、盾构姿态偏离较大等），应及时停止掘进，封闭正面土体，查明原因后采取相应的措施处理。
最后，支撑环周围的千斤顶推动盾构的掘进，推力的大小与盾构掘进所遇到的阻力有关。在每环推进前，监理应根据前面几环承包方申报的盾构推进的现状报表，分析盾构趋势，督促承包方正确的选择千斤顶的编组，合理地进行纠偏。
3.2.2 盾构掘进姿态控制。所谓盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置（包括高程和平面位置），盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在设计允许偏差范围内。根据《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.4.4条（2003版）规定“盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程，其允许偏差均为±50mm，发现偏离应逐步纠正，不得猛纠硬调”。监理首先应熟悉和掌握设计线型要求，即隧道平面曲线和竖曲线的线型情况（包括里程、长度、坡度、半径等），其次还应重点监控以下内容：①盾构姿态测量数据包括自动测量数据和人工测量复核数据，监理人员可对两类数据综合分析、比较，动态掌握数据变化情况，正确指导盾构正确、安全地推进。②盾构在推进过程中会产生不同程度的偏向（尤其是在曲线段）。偏向的因素很多（如地质条件、机械设备、施工操作的因素等等），一般可通过调整千斤顶编组或使用纠偏材料（粘贴在管片上）进行纠偏。监理人员应做到及时根据盾构姿态测量数据分析盾构姿态，在每环管片拼装前对盾构姿态进行复查，发现偏差，督促承包方实施合理的纠偏措施，避免误差累积。
3.2.3 管片拼装控制。管片是在盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的，它是盾构法施工的关键工序。管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此，为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求，监理应重点抓好以下环节：
首先，《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.11条对管片制作质量提出明确的要求：制作管片模具的精度符合规范要求；制作管片类型、管片脱模后成品外观质量及尺寸偏差满足设计和规范要求；管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计要求；管片的检漏检测和三环试拼装检验符合规范要求。
其次，管片运输至现场后，监理进行复查。重点包括：根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施工需要；审查进场管片出厂质保资料；复查进场管片外观质量，若发现缺陷应及时督促承包单位进行修补。
再次，根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫，监理人员应在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。
最后，《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.6.5条对管片拼装质量提出了具体的要求。监理应重点检查以下内容：高程和平面偏差；纵、环向相邻管片高差和纵、环向缝隙宽度；纵、环向相邻管片螺栓连接质量。
3.2.4 注浆作业监控。由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”，如不及时填充，势必产生土层扰动变形，造成地面变形（严重的危及到地面建筑和地下管线的安全使用）或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一，通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆，无论采用哪种工艺，监理重点关注浆液配合比、注浆量、注浆压力等主要技术指标，并督促二次注浆。
3.3 盾构接收（出洞）阶段。盾构接收（出洞）阶段是盾构法隧道施工最后一个关键环节。在盾构出洞前后监理需监督承包单位做好充分的盾构接收的准备工作，确保盾构以良好的姿态出洞，就位在盾构接收基座上。
3.3.1 盾构出洞土体加固。盾构出洞区域土体加固一般与进洞区域同时进行，检验可参照对盾构进洞土体加固。
3.3.2 盾构接收基座设置。盾构接收基座用于接收出洞后的盾构机。由于盾构出洞姿态是未知的，在盾构接收（出洞）前监理仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面为原则），确保盾构机出洞后能平稳、安全推上基座。
3.3.3 在盾构出洞前100环监理对已贯通隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做复核测量，是准确评估盾构出洞前的姿态和拟定出洞段掘进轴线的重要依据。监理复核数据应通过与承包方复核数据的比较，分析误差是否在允许偏差之内，从而正确的指导出洞段盾构推进的方向。
3.3.4 洞门围护结构凿除（出洞侧）。盾构出洞前需对接收井内围护结构背土面钢筋进行割除及围护砼凿除。监理在洞门围护砼凿除后同样需对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断出洞区域土体的加固效果是否满足盾构安全出洞的要求，否则应督促承包方采取补救措施。
3.3.5 盾构接收（出洞）准备工作就续后，盾构机向前推进，在前端刀盘露出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座的过程称为“盾构接收出洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：①观察出洞洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。②督促承包方及时安装洞口拉紧装置，并检查其牢固性。
4 结语
盾构法施工近年来在国内地铁建设中得到了广泛的应用，多年来人们不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术。这些都对监理人员的素质提出了更高的要求，监理人员应通过不断学习和实践，熟悉这些相关的施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应的对策，才能为今后盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的监督管理。
参考文献
1 中国建设监理协会编.建设工程质量控制[M].中国建筑工业出版
社，2003
2 周直主.工程项目管理[M].人民交通出版社，2000
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文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2009)03-0120-02
1引言
盾构是掘进机的简称,它是在钢壳体的保护下完成隧道掘进、拼装作业的集机、电、液、控为一体的大型设备。由于盾构法隧道施工具有机械化、自动化、效率高、安装性强、对地面环境干扰小等优点,因而迅速在世界范围内得到了广泛的应用。盾构法是隧道工程的一种主要修建方法,是软土隧道的标准和首选的修建方法。
2我国目前是世界上使用盾构数量最多、发展最快、未来需求最大的市场。已是世界上的隧道第一大国
我国经过几十年来特别是改革开放以来的快速持续建设,我国在隧道及地下工程领域已得到了很大的发展,至今已建成各类隧道超过7000座,隧道总长度超过4000km,隧道数量和总延长位居世界首位,并且目前仍以每年新建200-300km隧道的速度在增加。
21世纪是我国隧道及地下工程大发展的世纪,据有关专家预测,到2020年,我国将要完成近6000km的地下隧道建设,平均每年约300km。到2010年,国内各种地下工程建设约需岩石掘进机、盾构机约180台(不包括微型机),年均需求量约为30台。截至目前,使用的盾构总数约有200多台次。
2.1城市地铁快速发展,对盾构需求最多。我国城市地铁正处在高速发展期,地铁和轨道交通规划总长度已超过3000km。目前已建成和在建的数量仅占规划数量的10%左右,未来城市地铁建设仍将快速发展。
2.2越江隧道建设方兴未艾,对大直径和超大直径盾构的需求将有快速增长。至今有10个城市已建或在建20多座盾构法越江隧道。计划中的越江盾构隧道更多。
2.3城市各种地下管线隧道有待发展,对盾构的潜在需求大。有关专家预测,我国城市的给水、排水、电缆、电讯、热力、输气等隧道工程的长度将超过1000km,其对小型盾构、微型盾构或掘进机的需求量也相当大。
2.4长大、特长铁路公路及水工隧道增加,对掘进机需求增加。
3盾构法在城市过江隧道施工中施工文件与档案管理存在的主要问题,亟待解决
一是涉及行业和城市多,要求规定不一致。行业涉及地铁、铁路、公路、市政、水利水电等;涉及城市目前在建地铁城市15个。
二是采用的规范不准确。我国各城市过江隧道施工中施工文件与档案管理有的依照地铁、有的依照铁路、有的依照公路、有的依照水利水电等规范,再结合市政规范来实施,给施工文件与城建档案规范化管理增加了难度。
三是新参与的施工、监理队伍多,对我国城市过江隧道施工中施工文件与档案管理要求、水平、起点不一,条件各不相同。目前参与盾构施工的单位超过40家,分布于多个地区、多个行业,并且还在增加。
四是更新型的盾构机数量大、类型全、技术含量更高,至今我国使用的盾构机数量已超过200台次。包括了土压、泥水、复合式,双圆等类型,直径从3m至15.2m等。其施工文件与档案管理要求有的甚至是空白。
五是档案意识淡薄。施工企业重施工生产轻档案管理的现象普遍存在,如,工程技术资料的收集整理,本应始于工程开工,终于工程竣工,却未能及时列入工作日程,与工程施工不能同步;在工程项目中,平时不重视工程档案和内业资料的收集整理,一旦得知业主或上级检查,就搞突击,临时补资料,甚至对档案管理人员反映的问题未引起重视,使工程档案管理工作处于被动局面。对于工程项目部来讲,一般都未配专职人员,而是由项目经理临时指派缺少盾构施工档案管理知识的人员兼职,更没有专门的资料室与相应的设备,往往使应该归档的资料分散在专业技术人员手中,很容易丢失或损毁。
档案质量欠佳,目前大多数盾构施工的工程档案都存在原始资料填写的不完整、不及时、不连续;档案电子文件、电子信息缺漏;部分归档资料不具有完备的法律手续等等情况,由于盾构施工档案多,目前档案移交工作普遍滞后。难以达到工程竣工档案向当地城建档案馆移交的要求。
4盾构法在城市过江隧道施工中,提高施工文件与档案管理水平的途径
盾构施工的工程档案是工程项目实施中阶段形成的有保存价值的,以文字、图纸、图表、声像、电子文档等为载体的文件资料。它是城市基础设施建设项目确保工程质量的一个重要组成部分,更是城建档案的一个重要组成部分。同时,盾构施工是高度机械化的一种施工,每日产生大量的数据,如何对这些海量数据进行有效地归档处理也摆在了我们面前。
针对盾构施工工程档案的重要性及存在的问题,提出了施工文件与档案管理规范化管理的解决途径。
一是明确规范,严格实施。
2008年3月1日,中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合了《盾构法隧道施工与验收规范》,该《规范》于2008年9月1日实施。因此,盾构法在城市过江隧道施工中施工文件与档案管理工作必须严格按此《规范》实施。其次,要主动参照市政基础设施工程施工技术文件主要项目的统一规定,依照《盾构法隧道施工与验收规范》,制定盾构法隧道施工与验收技术文件主要项目的统一规定及表格表式目录。例如:在《盾构法隧道施工与验收规范》中,选定盾构法隧道施工工序质量评定项目一览表,依照《盾构法隧道施工与验收规范》的要求和盾构法施工的特点,制定每一项目的《工序质量评定表》。
二是用准规范,严格管理。
按该《规范》1总则1.0.6条,“盾构法隧道工程的施工与质量验收除应执行本规范外,尚应符合国家现行相关标准的规定”的要求,针对盾构法隧道施工一般只实施隧道主线的特殊情况,对非隧道主线施工的出入口、随匝道等,其施工文件与档案管理则按建设部《市政基础设施工程施工技术文件管理规定》建城(2002)221号文件的规定要求进行管理。同时,建议中华人民共和国住房和城乡建设部尽快起草、制定和实施《盾构法隧道施工技术文件管理规定》,统一施工文件表格,以规范盾构法在城市过江隧道施工中施工文件与档案管理工作。
三是提高认识,加强领导
第一是要充分认识盾构施工工程档案的作用。是要强化设计、施工、监理、检测、质监、安全等单位的领导和专业技术人员的档案意识,使他们认识到工程档案是建设经验的积累和宝贵的技术储备,充分开发、利用工程档案这个宝贵的信息资源,可以为促进社会的技术进步和创造巨大的社会效益和经济效益。
第二是要健全制度,建立健全工程档案及内业资料的形成、积累、整理归档制度。明确“科学收集、分级管理、统一归口、定向移交”的具体操作程序;出台工程档案的考核与奖惩办法等,使档案管理工作真正做到有章可循,有序进行。根据档案管理的检查内容和考核评分标准,采取定期考核制度,形成职责明确、奖惩分明的档案管理激励约束机制,加强档案职能部门对档案工作的指导与监督,把工程档案管理工作提高到一个新的水平。
四是科学收集,严格要求。
其一,科学收集施工资料。盾构施工属于地下工程施工,许多理论还不完善,施工经验对同类工程有重要的借鉴作用。由于地下工程未知因素很多,盾构施工会发生一些没有预计的情况。因此,各地工程质监站、城建档案馆必须加强施工文件与档案管理工作的业务工作的指导,明确施工文件与档案管理工作的规范和要求。在工程开工前,议定项目施工文件与档案管理工作的具体详细的实施方案。针对盾构法施工中的特点,对工程大部分情况需要用影像记录、数据记录,表格的实时记录。如,对文字、图表的大小及格式做出明确规定;图纸附加电子文档一份保存,便于存储及查询。对于盾构机安装、盾构进出洞、旁通道的施工等关键工序,均应采用声像资料来记录,并将拍摄内容、时间、格式也应做出相应规定。
其二,档案工作与工程同步进行。盾构施工由于工程量大,资料数量多,施工时间相对较长,需要配备经培训合格的专职档案人员,并做到“三参加”,即档案人员应参加生产调度会或工程例会,参加工程安全质量检查,参加工程验收,档案资料做到“图、表、物”相符、数据准确,填写、审批、签章手续要完备,无擅自修改、伪造和后补现象,达到完整、准确、系统,符合归档要求,使档案人员了解工程动态,及时收集、整理原始档案资料。
参考文献:
[1] 黄小林.谈施工企业工程项目资料的管理[J] .山西建筑,2006 ,32 (2) :13214.
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工程概况
南京地铁三号线TA09标段包含大行宫站～常府街站～夫子庙站共2个区间。区间里程为K22+785.694～K24+609.379，大常区间左右线长度分别为757.886米、755.142米，常夫区间左右线长度均为866.619米；工程量包括两条圆形盾构隧道、2个联络通道兼排水泵房、8个洞门组成。隧道覆土厚度在9.54～20.36m之间，大常区间盾构主要穿越粉质粘土等，夫常区间盾构穿越地层为粉质粘土夹中密粉细砂层等。隧道衬砌采用6块厚度350mm、环宽1.2m的环形预制钢筋混凝土管片，错缝拼装，隧道外径6.2m，内径5.5m。
二、编制依据
三号线TA09标设计图纸；地质勘察报告；适用于本工程的规范、法律法规等；如GB50299—1999，GB50446—2008等。
三、盾构机选型、主要掘进参数、质量目标
采用土压平衡盾构，由广东海瑞克技术支持，江苏南京凯宫重工生产，盾构壳体外径6.42米；掘进速度1～2公分／分钟，土仓压力1～2bar等；质量目标为合格；盾构中线高程和平面允许偏差±100mm，管片环、纵向允许高差分别为10mm和15mm。
四、盾构施工重难点及应对措施
4、1盾构始发、到达
（1）严格按设计要求做好地基加固。端头地基加固方案经过专家组评审并按照专家意见执行。盾构端头地基采用三轴搅拌桩+旋喷桩水泥系加固，辅以冻结法加固。
（2）采用安全的盾构进出洞辅助工法，盾构进洞施工均采用钢套筒盾构接收工艺。
（3）精心组织各工序施工，盾构始发与到达中主要保证洞门破除与冷冻管拔除、盾构进出洞、钢套筒安装固定之间的工序衔接。
4、2富水软弱地层盾构施工
1）根据不同地质条件、盾构工况，选择不同的盾构掘进参数，并根据实际施工情况和测量监测反馈的信息及时优化调整掘进参数。
2）严格控制盾构掘进姿态。施工中严格控制盾构纠偏量，在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态变化不可过大、过频。每隔3～5环检查管片的超前量。提前纠偏过程中必须保持良好的盾构姿态，盾构轴线偏差不得超过50mm。根据机选和人选进行对比合理选择管片，避免因管片选型不好，对盾尾刷造成损坏。
3）严格控制同步注浆量和浆液质量，浆液“及时、足量”注入管片与地层之间空隙，确保浆液的配比符合控制沉降标准。盾构司机及工程技术人员对注入位置、注入量、注浆压力值作详细记录，并根据沉降变形监测信息及时调整。
4）准备足量的二次注浆材料以及设备，根据后期沉降观测结果，及时进行二次注浆，软土及液化砂层段增加注浆量及注浆次数，以便有效控制后期沉降和管片之后接缝处渗漏。
5）合理加注泡沫等材料，做好渣良，防止切削刀盘和螺旋机头处土体结泥饼。
6）采用钢套筒接收工法。洞门全密封下盾构进入保压的钢套筒，以抵御洞门外水土压力，有效防止涌水、涌砂。
4、3联络通道矿山法施工
在右K23+171.735、K24+298.283处各设区间联络通道兼排水泵站一座，通道长度分别为4.81m和4.45m。
1）加强冷冻效果的监测，正确判断冻土帷幕是否交圈及冻土强度、厚度, 确认联络通道是否具备开挖的条件。同时根据监测结果调整施工工艺，确保施工安全。在打开管片前应进行探孔检查，探孔应打在冻结帷幕薄弱处，探孔处无涌沙、突水现象，地层稳定，冻结帷幕正常，测温效果良好，即可打开管片试挖。应做好重大事故应急控制，在现场预备砂袋、水泥、水玻璃和钢支撑等应急材料以及双液注浆设备, 一旦发生冻结管断裂漏砂或出现孔口管脱落现象, 利用二次开孔装置封闭, 并进行水泥—水玻璃注浆封堵；在钢管片开孔处, 预先安装应急防护门, 遇有突发事故难以控制, 可快速关闭防护门, 从防护门预留孔内注浆填充和封闭。
2）合理组织开挖，并及时施做初期支护，及时形成闭合，尽早完成二次衬砌施工。
4、险建筑物保护
本标段区间沿线侧穿、下穿建筑物44栋。
1）通过对下穿的建筑物进行建筑物调查，详细探明建筑物基础、建筑物结构特点、所属单位、是否有开裂等现象、修建年限等情况了解详实，并形成记录。
2）穿越上述建（构）筑物时，充分考虑并制定应急预案，备好应急物资。
3）盾构机穿越地面环境复杂地段前，采取有意识的预先停机维护，对盾构机的性能进行全面的检修，配置充足的盾构机易损部件，特别是对盾构机的密封性能进行检查，保持盾构机以良好的状态完成特殊地段的掘进施工。对盾尾密封性的检查,确保盾构机的注浆效果，不因盾尾密封性不好而产生漏浆；对盾构机铰接密封性进行检查，避免因铰接密封损伤而产生出水；对螺旋输送机密封性的检查，避免因螺旋输送机密封性不好而发生漏气泄压。
4）施工参数优化
在穿越邻近建筑物时，应合理设置土压力值，保持正面的平衡，防止超挖和欠挖；穿越时适当降低掘进速度，控制总推力，减少土层扰动；穿越前调整好盾构姿态，穿越时减少纠偏次数及纠偏量，减少土体的扰动；在穿越邻近建筑物地段，保证一次穿过。
5）有效的渣良
根据下穿风险建筑物处隧道所处地层地质特点，选用优质的泡沫进行渣良。通过减小盾构掘进对土层的扰动和防止螺旋机喷涌来减少土层沉降。
6）优化同步注浆的厚浆配比，提高浆液凝结速度和强度，及时减小土层沉降。
7）监控量测措施
重点监测地表及隧道隆陷、建筑物及管线变形等。根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值，通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况，及时调整施工参数，确保建构筑物保护管理在可控状态。
8）应急加固预案
篇4
随着城市的高速发展，地下铁道、水底交通隧道、长距离引水隧道、城市污水排放隧道等建设工程也蓬勃发展。盾构法施工作为一门新型的施工技术，科技含量高，施工难度大、风险大。而盾构始发、到达的安全风险主要在于端头发生水土流失或坍塌，尤其是端头加固体未能达到理想效果或加固失效时，极容易发生安全事故，轻则地面产生较大沉降，重则危及设备、人员安全，导致重大安全事故。
盾构在富水软弱地层中始发和到达必须进行端头加固，但富水软弱地层端头加固效果往往不理想，加固土体自稳性、防水性、匀质性不满足设计要求，从而在凿除洞门后发生涌水涌砂、地面塌方等风险，甚至在盾构到达时发生盾构机与隧道管片整体下沉的工程事故。因此研究一种安全、经济，并适用于富水软弱地层中加固的施工技术具有极为深远的意义，对往后类似地层的盾构始发和到达端头加固有很好的指导作用。
一、施工工艺
1、在富水软弱地层进行始发端头加固时，先采用搅拌对端头加固范围内的土体进行加固，再紧贴车站围护结构施做“一字型”素砼连续墙，最后在新旧连续墙的接口位置施旋喷桩进行接口止水，此技术的主要思路是利用素砼连续墙的强度与密实性，对素砼连续墙后部的土体、地下水进行支挡截流，可防止破洞门时发生涌水、涌砂的险情，确保凿除洞门后的安全性。
素砼连续墙厚t=600~800mm，一般采用的混凝土强度等级为C10，以便于盾构机刀具对其进行直接切削，素砼连续墙顶高于地下水位高度，墙底施做入不透水层内，宽度大于隧道直径2米以上，中心轴与隧道中心线重合。具体见图1。
图1
2、在富水软弱地层进行到达端头加固时，先施做“U型”外包素砼连续墙，再采用搅拌桩与旋喷桩对素砼连续墙范围内的土体进行加固，搅拌桩主要在“U型”素砼连续墙内部施做，搅拌桩与连续墙之间施做旋喷桩，一般施做一至两排。素砼连续墙厚t=600~800mm，一般采用的混凝土强度等级为C20，其中在隧道范围内的连续墙槽段则采用C10素混凝土，以便于盾构机刀具对其进行直接切削，而不对刀具造成损坏。素砼连续墙进入不透水层的深度h应满足截断水流通道的要求；素砼连续墙的接头处采用反复冲孔后再浇筑的方式进行接合，以保证接头处的止水效果良好；素砼连续墙与基坑围护结构连续墙的接口处采用旋喷桩在外侧施做止水帷幕。加固长度L大于盾构机主体长度。具体见图2.
图2
二、质量控制
除了必须严格遵守国家、地方及业主制定的有关质量标准以外，在施工中还应做到：
1、成槽时要注意控制好泥浆性能参数。
采用膨润土造浆。膨润土在使用前需经过取样，进行泥浆配比试验和物理分析，必要时要进行化学分析和岩矿鉴定。将合格的膨润土放入泥浆搅拌机中进行充分搅拌6~8min，并入池存放24小时以上使之充分水化，才能交付使用。
对于再利用的泥浆，因其已受污染性能恶化，必要时适当掺入一定量的CMC和烧碱。拌制泥浆前，应进行泥浆配合比的设计，新制备的泥浆必须在泥浆池存放24小时以上才能使用。
2、泥浆控制
在富水软弱地层中施工时，应适当提高泥浆粘度和比重，增加泥浆储备量，保持槽内泥浆液面高于地下水位1.0m以上。保证槽壁的稳定。
3、导墙中心与槽段中心偏差不得超出规范要求，保证成槽位置准确。
4、施工过程中应经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率。根据土质调节泥浆的性能指标，必要时采用优质泥浆，并适当增大比重，使开挖的槽段尽快形成泥皮并形成有效的液体支撑；及时做好泥浆的补给，保持泥浆液面的高度；减少地面荷载；防止附近车辆和机械对地层产生振动。当挖槽出现坍塌迹象时，迅速补浆以提高泥浆液面和回填黄泥，待所填的回填土稳定后再重新开挖。
5、成槽的垂直度：施工时要经常检查桩机的垂直度，并随时调整，保证成槽垂直度满足要求。
6、每一槽段灌注混凝土前，混凝土漏斗及集料斗内应准备好足够的预备混凝土，以便确保开塞后能达到0.3～0.5m的埋管深度，并连续浇灌。
7、水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比应通过试验确定，坍落度宜为180220mm（以孔口检验的指标为准）。
8、水下混凝土的浇灌应及时灌注，其间歇时间不得超过4小时，灌注前应复测沉碴厚度。导管的埋管深度保持24m，不得大于6m，并不得小于1m，严禁将导管底端提出混凝土面。
9、 在灌注混凝土过程中，若发现导管漏水、堵塞或混凝土内混入泥浆，应立即停灌并进行处理。
三、结束语
针对盾构机在富水软弱地层中始发或到达施工中的主要风险制定的以素砼连续墙为主，搅拌桩（或旋喷桩）配合的端头加固技术，能让富水软弱的端头土体加固后有良好的自稳性、防水性、匀质性，确保盾构机安全顺利的始发或到达安全。
参考文献：
篇5
南京机场线秣将区间浅埋盾构段是全国首例无工作井盾构法隧道施工技术的试验段。盾构机从地表始发，然后在浅覆土条件下开挖（避免暗埋施工），最后盾构机在目的地到达地表。该工法可将隧道引道段和隧道段一起通过盾构施工完成，真正实现高效快速施工。该施工技术大大减少征地、拆迁等工程量，高效利用土体和减少能源建设资金的投入，降低施工风险，缩短施工工期等多个优点，对城市建设有着广泛而深远的意义。该项目地处由高架段向地下过渡的位置，场地周边较为空旷，但地面上方有一500KV超高压国家电网与线路斜交，施工限高12米，采取常规工法安全风险较大，所以选用该段为模拟GPST试验段，采用斜面始发或到达模拟零覆土的工况下，目前已圆满完成了超浅埋段施工任务。
1 试验段工程概况
浅埋盾构段隧道位于南京市江宁区既有将军大道上，右线盾构段长约123.659m，左线盾构段长约124.591m。本区间盾构段拟采用一台Ф6340土压平衡盾构施工，试验段管片左右线合计204环，左线平曲线半径R950m，右线平曲线半径R1000 m，坡度-28‰。始发井盾构覆土4.7米，盾构推进至77环～82环为超浅覆土段，隧道覆土厚度小于0.3D（D为隧道直径6. 2m，长度7.3m，含覆土渐变段1.3m）。浅埋盾构段隧道断面主要处于①-2素填土、②-3C2粉土、②-1b2粉质粘土 、④-1b1粉质粘土，有小部分J31-1、J31-2全、强风安山岩，场址区地下水主要为孔隙潜水、基岩裂隙水。
2超浅埋及地面出入式盾构风险分析及改进措施
该工法与常规盾构工法之处同，主要在于浅覆土的施工方法，因此应用常规工法施工会产生因"浅"而出现以下风险如：开挖面失稳、盾构机背土、浆液外窜、管片变形和隧道上浮等风险。
2.1 在设计管片选型方面
（1）采用直螺杆代替弯螺栓工艺，以加强管片预紧时的效果；GPST盾构管片每环管片使用斜螺杆（28根/环）、定位棒（6根/环）、通长螺杆（4根/环）；（2）在端部增加定位销以增加片块与块之间的咬合效果；（3）增加纵向拉杆以加强纵向管片之前的预紧效果；（4）在隧道底部管片中增加锚杆孔，在隧道成型后注锚杆增加抗浮效果以增加管片外部连接；
2.2 在盾构机及配套设备改进方面
2.2.1 采用紧凑型设计：
由于始发井较小（长30米），将原先67米的盾构全长改造为35米，其中盾体长7.4m，管片稳定装置10m车架由原来的5节压缩成2节，原来的循环水箱、空气压缩装置放置在地面，注浆系统和添加剂进行合并且长度进行压缩，电器系统采用大功率电机2台且立体放置以节约空间，油脂、系统位置进行改移至中盾内以节约空间，螺旋输送机和双轨梁套的管片稳定装置的中间。
2.2.2 增加管片稳定装置：
由于本区段覆土比较浅，在零覆土和超浅覆土下，管片易成竖鸭蛋，为此设计了管片稳定装置，该装置外径5400mm且有8个支撑环各支撑1环管片，每环管片两侧有油缸驱动的可伸缩的半圆形顶块，顶块圆周上布置了滚轮用来撑住管片，可根据实际情况用油缸调节顶块的伸缩量，油缸的伸缩行程为0-50mm在特殊情况下可以手动调节每个滚轮的伸缩量；盾构行进时拖动该装置一起向前走，油缸上配备有压力和行程传感器，可检测每一支撑环的实际状态然后进行实时控制，能有效保证管片的稳定性。
2.2.3在刀盘设计方面优化
采用大开口率的刀盘设计以便盾构机在零覆土或土压较低的情况下顺利的切削、输出土体，该盾构的刀盘开口率为60%，刀盘配置为：切削刀134把高度105mm，贝壳刀51把高度135mm，羊角刀8把高度115mm，中心刀1把高度345mm。
2.3 在盾构施工技术方面的改进措施
对盾构推进参数根据地质情况进行严格计算，建立合适的土压，采取小扭矩慢速推进的模式。 由于始发井较小，始发时出土须从车架中间出土，所以只能采用的小土斗进行输送渣土； 机场线采用小坍落度大比重的改良型惰性浆液进行同步注浆，改良型厚浆特性见下 本工程所使用的惰性浆液具有凝结时间短抗压强度高等特点，在使用过程中是通过调整原配合比的水胶比、胶砂比、膨水比、粉灰比以及外加剂FDN-3和硅灰来满足实际施工的需要，如通过减小水胶比或胶砂比可缩短浆液的凝结时间和稠度，适当掺量的减水剂可改善惰性浆液的流动性和提高浆液的抗压强度，适当掺量的硅灰可改善惰性浆液的抗泌水性，提高浆液的保水性、粘聚性和抗压强度等反之则相反。在正常推进的过程中定期或不定期的对厚浆浆液进行抽查试验且做试块，其中3天抗压强度不低于1MPa，28天抗压强度不低于4MPa为合格，厚浆配合比如下表：
2.4 对浅覆土段及零覆土段土体的稳定处理
（1）斜坡面喷射50mm厚的M5水泥砂浆；（2）斜坡面梅花型布置（@3000X3000） ？60PVC泄水花管，泄水管总长1.1m，插入斜坡面76cm。（3）距离斜坡面4.6米处做旋喷桩止水帷幕？600@400；（4）导坑外打设2口降水井，导坑内靠近斜坡面的两条隧道中间打设1口降水井；（5）在左右线隧道中心做一排隔离加固桩，采用钻孔灌注桩直径600mm进行加固，桩的有效长度为11m，加固范围为65.4m，布置范围为从盾构0覆土段开始直至65.4m的长度距离，布置范围内前半段桩的中心距为1.6m，共计14根。后半段桩的中心距为2.1m，设有9根桩，钻孔灌注桩冠梁取800mm×600mm，长度为40.9m。
2.5 在后期使用阶段的抗浮措施
2.5.1管片底部增设锚杆
在隧道垂直中线底部管片左右两侧5.63°和28.13°位置的管片上各预埋一个抗浮锚杆预埋件，锚杆采用全粘结方案杆体采用HRB335级钢筋，孔径Ф90mm水泥采用42.5新鲜普通硅酸盐水泥高压灌浆，注浆压力不小于0.6MPa，锚杆自管片外侧至土中深度不小于8m，锚杆的打设范围为自导坑端头8环管片。
2.5.2增加抗浮板压重
在左右线零覆土管片分层对称压实回填后在地面增加一层25m×23m×0.4m的钢筋砼压板，压板上面做道路绿化带，绿化带两侧才是 行车路线以进一步将管片的上浮度降到最小。
3结束语
南京机场线浅埋盾构施工在全国是首例进行超浅覆土施工的，在世界上日本曾经成功的进行过首次浅埋盾构施工，浅埋盾构不仅应用于地铁施工在市政工程中的大直径的管道工程、公路隧道及过江隧道工程中会有更广泛的借鉴意义，但是浅埋盾构施工在一定程度上承担着很大的风险，通过南京机场线浅埋盾构的顺利贯通为我们以后的施工提供了借鉴、指导意义。
参考文献
[1] 广州地铁设计研究院南京机场线浅埋盾构设计图纸
[2] 地下铁道工程施工及验收规范
篇6
本文通过阐述对地铁区间道床沉降后进行处理的施工技术，对道床沉降处理方案的选择、成品防护、安全防护、道床施工进行探讨。
1区间道床沉降的原因分析
各专家分析结论为，电缆隧道矿山法施工开挖面扰动，在全、强风化地层失水导致地铁盾构隧道变形，导致区间道床沉降。电缆隧道采用矿山法施工开挖，与地铁区间隧道平行走向，位于地铁隧道北侧。经现场测量下沉段与电缆隧道水平距离只有4.5m～5m（隧道边线距离）、垂直距离4m。
2区间道床沉降道床概况
城市区间隧道沉降地段为盾构结构类型，里程为ZDK7+260～ZDK7+400，合计140m。道床沉降地段为直线地段，道床类型为普通混凝土道床，设计坡度为11.8‰。
3方案的比选
经讨论，道床沉降地段处理采用两种处理方案，即普通整体道床和预制板整体道床2种道床类型。普通整体道床优点为施工方法成熟，施工简单，可操作性强；施工可采用散铺，大型设备需求量少，施工进度快，后期维修成本低。缺点是隧道内需完成大量施工作业，施工空间狭小，隧道内空气污染。预制板整体道床优点是预制板在工厂预制，其施工质量和进度能够满足要求，地下线隧道内施工作业量减少，地下线隧道内施工环境空气污染少。缺点是在圆形隧道内进行预制板施工，施工空间和精度要求高，各种轨旁设备需拆除，各专业均需重新组织施工，预制板需重新开模具，预制板预制时间周期较长，将导致整条地铁线路按原计划开通运营时间推迟。为了保证地铁整条地铁线路后续工作开展和按节点开通试运营，经过专家评审讨论，将区间道床沉降地段道床进行凿除后按原设计方案的普通道床类型重新进行施工。
4道床沉降地段道床处理施工方案
4.1成品防护及安全防护
目前左线区间接触网、区间疏散平台、电缆支架、消防及给排水管道已安装完成，列车限界检查、冷滑及热滑已完成；现隧道内通信、电缆、照明、消防设备等已安装完毕；再次对轨道进行施工势必会对其造成影响，现场成品防护至关重要。为确保现场成品不受影响，积极与各相关单位配合，对施工范围内的设备、电缆进行防护。
4.2道床沉降地段道床凿除
施工道床沉段区间为盾构区间，采用机械凿除振动较大，对盾构管片及电缆隧道造成影响，故采用人工空压机凿除整体道床的方式进行施工。根据施工现场情况，结合现场施工条件采用用90kW空压机1台带动十把风镐进行施工。对施工区域及前后30m范围内的扣件拆除（ZDK7+230～ZDK7+430），每隔6m左右将所拆钢轨用木枕架设起来，防止钢轨产生塑性变化。为防止钢轨在不同温度下产生胀轨、跑轨等现象，每隔5m安装一根桁架式轨枕用以固定轨道状态，同时拆卸下该区域段的扣件，放置于安全区域，避免扣件受到损害；采用一台90kW柴油动力系统空压机带动十把风镐进行混凝土凿除。凿除顺序为从上至下，从中间往两边进行。将空压机及风镐安装调试完成后，先用风镐将混凝土凿至高出设计标高2cm～3cm处。避免过凿混凝土对盾构管壁产生破坏，选择有凿除经验的工人用钢钎、铁锤慢慢凿除至盾构管壁。凿除过程中，有道床钢筋外露时，先用钢筋切割机将钢筋切除，再进行施工。
4.3道床沉降地段道床施工
普通整体道床施工流程图见图1所示。
对已凿除道床后的圆形隧道基底进行清理，用高压水清洗隧道管片表面至无浮渣、无积水；根据区间CPⅢ控制网点位进行平面和高程复测，测量成果满足道床施工要求；将区间沉降地段道床所需轨料用轨道车平板车运输至施工现场，采用人工搬运进行散落，要求散落均匀，间距为0.6m，用石笔在钢轨上画出轨枕位置，安装轨枕及扣件，放正轨枕；采
用CPⅢ轨检小车进行轨道调整，按照轨检小车操作程序对待调轨道进行仔细测量和数据采集，根据计算机显示的数据偏差人工调整轨排支撑架和斜撑，进行轨排平面、高程、超高的调整。轨道调整完成后应对前后轨道几何状态复测一遍，保证轨道平顺度；在轨排就位后，按图纸进行钢筋绑扎和防迷流焊接，防迷流焊接及设置满足道床杂散电流收集及引出设置要求；根据设计要求，此地段每6m左右设置一道
伸缩缝，缝宽20mm，采用沥青木板嵌缝。伸缩缝木板需牢固固定，避免混凝土浇筑时发生歪斜；由于调轨支架在道床范围内，将支架腿用PVC管套好，防止支架腿与混凝土接触。混凝土模板采用钢模，安装好模板，使其稳固牢靠；混凝土浇筑过程采用轨道车运送，泵送。需先将地泵吊至轨道车上并运输至施工现场，将混凝土罐车吊至轨道车平板上备用。要对混凝土进行振捣密实，浇筑完成后对混凝土表面进行抹面和压光处理；浇筑完成后，对施工现场的机具和垃圾及时清理。道床浇筑8～10h后进行土工布覆盖，洒水养护。混凝土强度达到5MPa时，对混凝土模板进行拆除；道床浇筑完成后，清理道床及道床与管片沟槽内垃圾，浇筑道床水沟混凝土，浇筑时严格按照轨排坡度控制好水沟面高程和抹面；将沥青模板剔除20mm深后清理干净，采用沥青灌注道床伸缩缝。
5结语
总之，在道床沉降处理中对已完成轨道与处理地段轨道线路状态的顺接是施工重点，现场安全和质量文明施工须受控。完成区间下沉段道床处理对整条地铁线路电客车调试和提前运营创造了条件。
篇7
Abstract: It’s an important issue to control the influence on ground surface settlement and buildings nearby when using shield construction of city subway tunnel. By using shield tunnels beneath the Guangzhou-Shenzhen Railway of the Shenzhen Metro Line 9，ground surface settlement was calculated and analyzed，and the influence of stratum settlement and structures built on the upper were discussed, which is useful for guiding the construction.
Key words: shield tunnel，railway，settlement analysis
1、引言
随着我国经济的高速增长，城市规模高速发展、城市人口日益密集、城市交通压力也越来越大。发展地铁不仅是当前缓解城市交通拥堵的有效途径，对促进和推进城市经济发展有着重要作用，发达的地铁交通也是一个城市现代化程度的重要标志。目前全国各大城市都在加快地铁建设。盾构法隧道施工具有安全、快速、地表沉降小等优点，目前已广泛应用于地铁隧道工程，然而，盾构施工诱发的环境问题也日益严重，如何控制地表沉降成为工程的一大难题。
2、工程概况
深圳地铁9号线鹿丹村站～人民南站区间沿春风路向东下穿广深铁路。本区间隧道设计采用盾构法施工，盾构掘进断面Ф6280mm，拼装管片外径Ф6000mm、内径Ф5400mm。广深铁路为国家I级干线铁路，轨道采用碎石道床、普通砼轨枕。盾构隧道平面上与铁路垂直相交，穿越长度约45m，区间隧道与铁路的竖向距离为23.5m。
3、工程水文地质条件
本区间隧道在建设路与和平路间下穿广深铁路，此区域地层由上而下一次为：素填土、淤泥质土、粘土、圆砾、粉质粘土、全风化变质砂岩、强风化变质砂岩、断层角砾、中风化变质砂岩。
隧道位于断层角砾、中风化变质砂岩地层，隧道顶埋深约21m，隧道与铁路路基间地层为素填土、淤泥质土、粘土、圆砾、粉质粘土、全风化变质砂岩、强风化变质砂岩。
本软件进行模型计算所采取地层参数如下表
地层参数建议值表3.1-1所示
4、盾构法施工隧道地面沉降原因的分析
（1）设计标准
根据《铁路线路修理规则》（铁运[2006]146号），建议下穿广深铁路轨道、结构限值如下：1）轨面沉降值不得超过10mm；2）相邻两股钢轨水平高差不得超过6mm；3）相邻两股钢轨三角坑不得超过6mm；4）前后高低（纵向水平）6mm。5）广深铁路的结构沉降不大于20mm。超过上述限值时，需对轨道进行调整或采取限速处理。
（2）沉降的表现形式和机理
采用盾构法修建隧道，会引起地层移动而导致不同程度的地面沉降。地基条件和施工状况不同，沉降的类型也有所不同，将沉降的原因、机理分类整理示于下表中。
地 基 变 位 机 理 表 4.2-1
沉降种类 原 因 地基状况的变化 变化机理
先行沉降 地下水水位降低 有效上覆土重增加 压缩、固结、沉降
开挖面前 沉降 沉降开挖面崩塌，过量取土 土体的应力释放，扰动 弹塑性变形
隆起 压入开挖面 反向土压力
盾尾沉降 盾构机通过时的扰动 扰动 压缩
盾尾空隙沉降 产生盾尾间隙 土体的应力释放 弹塑性变形
后续沉降 以上各种原因（残余影响） 压缩及蠕变沉降
5、 模型及计算条件
本计算分析采用Plaxis3D有限元程序进行分析，该程序是专门用于分析岩土工程变形和稳定性的大型有限元计算程序。为了减少模型边界条件对计算结果的影响，计算模型考虑水平方向-50m≤X ≤50m，竖直方向0m≤Y≤50.0m，掘进方向0m≤Z≤15m。模型几何参数均按照该节点处设计实际情况取值。地应力场模拟自重应力场，围岩材料的破坏采用Plaxis中的莫尔库仑破坏准则，盾构法隧道的衬砌采用壳单元进行模拟。计算模型如图5.1-1。
图5.1-1有限元整体网格模型
Plaxis3D有限元软件中对土方开挖的模拟以及隧道衬砌的支护是通过“杀死”或“激活”对应的土体以及衬砌单元实现的，即所谓“生死单元”。故通过设置合理的分析步骤和激活相应的单元可以对具体的施工工况进行仿真模拟分析。
本模拟过程主要分为如下几个步骤:①隧道范围内土体开挖;②架设管片;③下一环管片土体的开挖;④架设下环管片;⑤循环第一、二步骤.
6、数值模拟结果与分析
本计算分析中，最关心的问题为盾构施工对广深铁路轨道变形的影响。通过对具体施工工况的模拟，得到如下有限元计算结果，如图5.1-2所示。
图5.1-2盾构施工引起的地表位移
从图5.1-2可知盾构施工引起的最大地面沉降为4.3mm，广深铁路轨道变形满足《铁路线路维修规则》中容许最大变形量10mm的要求。
7、结论
（1）由于隧道埋深较深，盾构通过前不须对广深铁路进行预加固处理，盾构通过时引起的沉降可以满足铁路保护的相关要求。
（2）由于盾构施工是一个应力释放的过程，盾构施工造成周围土体不同程度的扰动，引起地面沉降和地层位移，故地铁区间隧道下穿广深铁路过程中提出以下技术措施：
①优化盾构施工参数，如土仓压力、推进速度、总推力、出土量、刀盘转速、注浆量和注浆压力等。
②通过加气保压使土仓内压力值保持恒定，减少波动以确保开挖面的稳定；根据施工经验及现有地层特点严格控制出碴量，避免碴土的少出、多出；适当增加泡沫剂及水的用量，根据掘进情况及时调整加入量；盾构下穿时，严格控制掘进速度，避免出现速度的较大波动，快速完成管片拼装，减少盾构停机的时间。
③盾构掘进过程进行严格的线形控制和姿态控制，姿态调整不宜过大、过频，减少纠偏，特别是较大纠偏，姿态调整控制在±5mm范围内，以避免对土体的超挖和扰动。
④结合具体的地质情况，采取合适的注浆压力，确保同步注浆及二次注浆的质量和数量，及时填充管片与围岩间隙，提高结构的抗渗性、改善结构受力情况，减小地层变形。
3） 信息化施工，加强监测，根据监测结果不断修正盾构掘进参数，并根据监测结果对广深铁路进行跟踪注浆处理措施。
4 ）建立了专项安全施工方案、专项安全应急预案。
8、结语
盾构隧道施工，地表沉降是对地面建构筑物影响的最大因素之一，通过盾构施工引起地表沉降理论分析，找出影响沉降的关键点加以控制，使地表沉降控制在相关规定的标准中保证铁路行车安全。
参考文献
[1]周文波 盾构法隧道施工技术及应用 北京：中国建筑工业出版社 2004
[2]竺维彬，鞠世健 复合地层中的盾构施工技术 北京：科学出版社 2006
[3]何川，曾东洋 盾构隧道结构设计及施工对环境的影响 成都：西南交通大学出版社 2007
[4] 盾构法隧道施工与验收规范(GB 50446-2008)/中国建筑工业出版社
篇8
Key words: shield interval; Invasion of pile foundation; Temporary shaft; Inversion of borehole wall
中图分类号：TU753.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1.工艺原理
本施工技术是在区间隧道的侵入桩基处增设临时小竖井，利用人工开挖倒挂井壁的施工方法，边开挖边对侵入桩基钢筋及混凝土进行处理，最后将侵入隧道内的桩基钢筋及混凝土全部处理干净，保证盾构掘进施工过程的安全。
竖井开挖和侵入桩基钢筋及混凝土凿除完成后，进行竖井基坑土方回填施工，回填过程中随着回填高度逐步将区间隧道部位的竖井支护体系、临时型钢支撑和钢筋网喷护壁拆除，最后进行场地原貌恢复。施工完成后对所在施工场地无影响。
2.施工工艺流程及操作要点
2.1施工工艺流程
施工准备根据现场水文地质情况，施工降水井；划定围护区域，完成场地围挡施工人工土方开挖，施工圈梁和锁口土挡墙继续开挖，架设格栅，同步凿除侵入桩体，直至隧道底标高自下而上逐步拆除隧道净空范围内的格栅，回填土方至地平面，回填土体加固
2.2施工操作要点
2.2.1围护结构、冠梁、挡土墙及临时路面铺盖系统施工
1 降水井施工
考虑地下水对开挖基坑的影响和增加开挖部位土体侧向土压力，开挖过程中根据地下水情况考虑增加井点降水措施。同时预备一个泥浆泵，以备开挖基坑内降水使用。
1）基坑降水采用坑外降水，降水井在基坑外沿布置，采用管井降水。
2）应在基坑开挖前进行井点降水；基坑降水深度要求降至基坑底最低点以下0.5m，保证基坑在没有明水的条件下开挖土方。
3）降水过程应伴随开挖施工过程的始终，待竖井回填后封闭降水井管，灌入细沙。
4）降水施工时保证群井作业，禁止单井作业。
2 圈梁及锁口挡土墙施工
施工准备完成后，开始人工土方开挖，先把竖井井口圈梁及锁口挡土墙结构施工净空挖出，设置1m×1m的锁口圈梁和1.5m高，0.4m厚的钢筋混凝土锁口墙，锁口圈梁和墙采用C30、P8模筑钢筋混凝土整体浇注。该范围内的基坑土体采用土钉支护，挂网喷射C25混凝土。
开挖及网喷具体控制要点明细如下：
1）严格准确按规定尺寸和坡度进行基坑开挖。
2）边坡修整时测量人员保证跟班作业，随时进行测量，避免错挖、超挖。
3）喷射混凝土时，由专人检查网片及土钉杆的安装，待质检员和监理检查合格后，方可施工。
圈梁及挡土墙结构施工控制要点明细如下：
1）钢筋的品种和质量必须符合设计要求和有关标准的规定。钢筋进场后，由试验室进行取样复试，合格后方可使用。
2）钢筋表面应保持清洁。如有油污则必须用棉纱蘸稀料擦拭干净。
3）钢筋的规格、形状、尺寸、数量、锚固长度、接头设置必须符合设计要求和施工规范规定。
4）钢筋机械连接接头性能必须符合钢筋施工及验收规定。
5）为了防止墙柱钢筋位移，在振捣混凝土时严禁碰动钢筋，浇筑混凝土前检查钢筋位置是否正确，设置定位箍以保证钢筋的稳定性、垂直度。混凝土浇筑时设专人看护钢筋，一旦发现偏位及时纠正。
6）模板拼缝宽度超过1.0mm时，要用泡膜塑料填封，并在接缝处贴专用胶带纸，以防混凝土表面出现蜂窝。
7）按规定使用和移动振动器，防止振捣不实或漏振，中途停歇后再浇捣时，新旧接缝范围要小心振捣。
8）模板平整光滑，安装前要把粘浆清除干净，并满涂隔离剂，浇捣前对模板要充分浇水湿润。
9） 在钢筋较密部位，分次下料，缩小分层振捣的厚度，以防止出现孔洞。
10）拆模板时间必须以混凝土强度为依据，同时还要能保证其表面及棱角不因拆模而受损坏，方可拆除。混凝土养护方式及方法要以混凝土等级、部位及厚度而定，要安排专人定岗工作，质检员监督。
3 土方开挖、格栅架设
竖井临时支撑护壁采用安装格栅网喷支护措施，开挖竖井基坑土方采用人工开挖，开挖过程中随开挖随架设格栅和进行网喷C25混凝土护壁体系，并同步对开挖出来的侵线桩基进行凿除。竖井开挖过程中，按格栅步距随挖随喷，及时支护。喷射混凝土厚300mm，每开挖0.50m打设一环Φ42小导管，L=3.0m，水平倾角10～15°，横向间距为1m，竖向同格栅间距，上下两层小导管交错梅花形布置，同时支立一环格栅钢架，格栅间用Ф22钢筋进行竖向连接。相邻两榀格栅接头交错安装，以保证受力的合理性。在开洞标高范围内小导管加密（洞口除外），环向间距0.5m。施工期间在竖井壁预埋L100×100×10mm角钢，以便安装人行梯。
4 人工回填
竖井开挖和侵入桩基钢筋及混凝土凿除完成后，开始进行竖井基坑土方回填，回填过程中随着回填高度，将区间隧道部位的竖井支护体系、临时型钢支撑和钢筋网喷护壁拆除。填土时按每层0.5m厚度铺填。每层夯实，夯打压实遍数不少于2遍。具体如下：
桩基钢筋及混凝土处理干净后，则在竖井土方开挖过程中将取出。竖井开挖至井底后（隧道下0.5m）,开始进行土方回填。由于盾构穿越需要，回填采取分层破除格栅、分层回填压实的方法。具体步骤如下：
1）竖井开挖至隧道下0.5m后，经业主、监理、设计及施工单位联合验收，确认符合盾构穿越条件后，开始进行土方回填。
2）首先，进行第一层土方回填（0.5m厚）至最下一榀格栅下部，并压实。
3）将第二层回填土方（0.5m厚）运至竖井中部，破除最下一榀格栅，回填土方至倒数第二榀底部，并压实。
4）依次将格栅破除、土方回填至区间隧道结构顶部上1.0m处。
5）继续分层回填土方至地面（剩余格栅不破除）。
6） 回填土的加固：竖井整体土方回填完成后，根据情况，进行回填部位土体水泥浆注浆加固。
3.材料与设备
3.1主要材料与要求
3.1.1钢筋：根据设计图纸要求选用质量必须符合国家现行标准的各种型号钢筋。
3.1.2水泥：采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥。水泥应有产品合格证和出厂检验报告，进场后应对强度、安定性及其他必要的性能指标进行取样复验。其质量必须符合国家现行标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB-175）的规定。
3.1.3骨料：细骨料应选用坚定耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率应控制在5%～7%。粗骨料应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于10mm。
3.1.4水：宜采用饮用水，应符合JGJ63的要求。
3.1.5外加剂：所用外加剂的品种、生产厂家和牌号符合混凝土配合比通知单的要求，外加剂有产品说明书、出厂检验报告及合格证、性能检测报告，进厂后进行复验。速凝剂根据水泥品种、水灰比等，通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量，使用前做与水泥的相溶性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝时间不超过5分钟，终凝时间不超过10分钟。
4.结语
本施工技术与其它类似施工技术相比较不仅简化了施工工序，而且工期短，保证了施工安全和施工质量，对类似盾构区间隧道侵入的结构物施工控制具有重要参考价值。
参考文献
国家标准.建筑工程施工质量统一验收标准（GB50300-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001
［1］国家标准.建筑地基基础施工质量验收规范（GB50202-2002）.北京：中国计划出版社，2002
［2］国家标准.混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）.北京：中国建筑科学研究院，2002
篇9
Key words: Subway; high-pressure rotary jet grouting pile; reinforcement
中图分类号: U231+.2 文献标识码：A文章编号：
引言
为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加固。本文以深圳地铁5号线民治站～五和站盾构进出洞土体加固为例,浅谈高压旋喷桩在盾构进出洞洞门加固中的应用。
工程概况
深圳市全境地势东南高，西北低，大部分为低山丘陵区，间以平缓的台地；西部为滨海平原。本区间所处地区为台地，地形略有起伏，地面高程61.0～88.0m左右。区间位于宝安区民治街道，两端车站均为地下两层岛式车站，线路整体呈东西走向，区间终点位于五和南路。
隧道采用盾构法施工，为单圆盾构，盾构机外径6.28m，隧道采用6块管片错缝拼装而成，管片环宽1.5m，外径6.0m，厚度0.3m，隧道内径5.4m；隧道顶部覆土厚度11.5m～33.0m，隧道最大上坡坡率为16.7‰，最大下坡坡率5.7‰，变坡点采用圆曲线顺接，最小半径5000m；隧道平面共4条曲线，最小曲线半径400m，线间距11.9～15.5m。
工程地质、水文地质
场地土层构成见表1
表1 场地土层构成一览
本场地地下水按赋存条件主要分为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水，地下水总的径流方向为由南向北，地下水的排泄途径主要是蒸发，主要补给来源为大气降水。孔隙水主要赋存在冲洪积砂层、圆砾层、坡积层、残积层、全风化花岗岩中。基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强～中风化层中，略具承压性。本次勘察期间地下水位埋深1.22～17.8m，水位高程56.03～76.82m，水位变幅0.5～2.0m。
进出洞加固方案
加固区布置方案
洞门土体采用旋喷桩加固，洞口沿隧道轴线加固8m，进隧道上下左右外各3m；旋喷桩桩径600mm，间距450mm，梅花形布置。见图1
图1 洞门加固平面图（单位m）
浆液拌制及旋喷参数
当注浆管置入钻孔，喷嘴达到设计标高时即可喷射注浆，在喷射注浆参数达到规定值后，即按工艺要求，提升注浆管，由下向上喷射注浆，在注浆过程中控制注浆压力宜大于25MPa，流量大于30L/min，提升速度可取0.1～0.25m/min，注浆管分段提升的搭接长度宜大于100mm。浆液配合比见表2
表2 浆液配比（重量比）
施工工序及质量控制
旋喷桩施工准备
⑴平整场地
将施工范围内路面破除，并将地面进行平整，以保证旋喷桩的施工质量。
⑵测量定位
①根据基线和施工图纸，用经纬仪、钢尺施放相应的轴线网并在网络的交叉点处理设牢固可靠的桩，并进行系统编号。
②依据基线网络，用钢尺量距标定桩位，并作好放线记录以便复核。
③桩位的定位偏差不得大于40mm。
旋喷桩加固工序
旋喷桩施工工艺流程见图2
图2 旋喷桩施工工艺图
（1）钻孔
为防止连续墙塌孔给施工带来困难，旋喷施工前应进行引孔工作。引孔所用钻杆应保持垂直，其倾斜度不得大于0.5%。
（2）桩机就位
钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。
（3）置入注浆管
将注浆管下至预定的深度，在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力一般不宜超过1MPa。以防压力过高，将孔壁射塌。
（4）制备固化剂浆液
制备旋喷桩浆液时选用32.5级矿渣水泥作为固化剂。水泥应县取样试验，以确保合格；水泥储存时间超过3个月应重新取样试验，使用前报监理工程师批准。浆液的制备应在注浆管下完之前完成。
（5）喷射注浆
水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1min，当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。旋喷过程中，不得使用搅拌时间超过4小时的水泥浆液。
施工过程中控制冒浆量，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采用相应措施。
对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m。
（6）拔管与冲洗
旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆；通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
（7）桩机移位
待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。
施工质量控制及验收
施工验收遵循表3。
表3 高压喷射注浆质量验收标准
结束语
（1）高压旋喷注浆具有加固体强度高、加固后土体均匀、加固体形态可控、经济实用以及在施工过程中基本无环境污染等优点,目前已经成为国内外工程界普遍接受的地基处理方法。
（2）为保证高压旋喷桩的施工质量,应根据不同的地基土质要求和设计要求,选择合理的水泥、外加剂及配合比,施工过程中应严格控制浆液压力、气压、浆液流量及旋喷提升速度和转速等各项指标以保证成桩质量。
（3）在旋喷桩止水帷幕实施后，在盾构进出洞过程中，发现桩间渗水点比较少，在发现的渗水点处通过注水玻璃双液浆的方式进行高压注浆处理，能比较迅速的堵住漏水点，总体来说，效果比较好，达到了预期效果。所以采用高压旋喷注浆是保证盾构安全始发的有效措施。
参考文献:
[1]《地下铁道工程施工及验收规范》.中国计划出版社.2003年版GB50299- 1999.
[2]韩志超.高压旋喷桩施工技术[J].交通世界(建养·机械), 2009(13): 107108.
[3]耿殿奎.旋喷桩复合地基技术在加固软土路基中的应用[J].铁道勘察, 2009(3): 4346.
[4]李小杰.高压旋喷桩复合地基承载力与沉降计算方法分析[J].岩土力学, 2004, 25(9): 14991502.
[5]蒋宿平,隆威.旋喷桩施工技术参数设计研究[J].勘察科学技术, 2009(5): 4547.
篇10
中图分类号：TU921 文献标识码：A
盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。北京地铁15号线一期工程施工中穿越国铁京承线应用此方法。
【照片1】 地道桥梁及引道远景 【照片2】 地道桥孔内道路状况
一、北京地铁15号线一期工程概况
（一）工程所在地地区概况。
1、地铁区间状况。本工程全称为北京地铁15号线一期工程07标段。工程跨越顺义区府前西街段，其间需穿越国铁京承线。
（1）盾构区间。北京地铁15号线区间工程包括两段盾构区间，俸伯站～顺义站和顺义站～石门站。其中，顺义站为盾构通过站，区间长度1189.413米，该区间穿过京承铁路桥、京承铁路桥。盾构在京承铁路施工段里程为K41+515.38～K41+468.62，全长约42.76m（共36环管片），该段区间隧道线间距为19.59m，隧道埋深为5～6m。
（2）穿越桥梁、桥墩。本工程盾构隧道衬砌外径与厢式桥涵左边跨侧桥墩基础桩的距离为13.29m，桥涵基础底部与隧道顶部的距离为5.57m，隧道顶与行车路面距离为6.15m，隧道顶与列车轨面距离为14.51m，厢式桥涵的间距为30.62m，整体隧道穿越铁路桥长度约为43m。
桥梁平面图
（二）盾构需穿越的铁路设施基本情况。
1、铁路线路情况。现状为6股道，其中京承正线两股道为60Kg/m钢轨，钢筋混凝土枕，站线4股道为60 Kg/m钢轨,钢筋混凝土枕。桥位处铁路为直线，下部道床为碎石道床。采用电气化牵引方式，桥上有接触网杆；桥区内还布置有电力电缆（杆）等设备。
2、框架式地道桥情况。该地道桥建成于2001年。道路与铁路线路按正交设计，框构桥顶面距轨底最小距离0.5m；设计活载按照“中－活载”，考虑列车制动力，列车冲击力及活载土压力。
（三）相关区域工程地质条件
1、土层情况。本工程与厢式桥涵相交处土层以粉质粘土为主。
2、水文地质。根据实测资料，本段线路赋存三层地下水，地下水类型分别为上层滞水、潜水和层间水。上层滞水水头埋深2.1～6.5m，水头标高26.34～36.50m，含水层为粉土层；潜水水头埋深11.5～19.5m，水头标高19.302～3.85m，含水层为细中砂；层间水水头埋深23.5～27.0m，水头标高7.39～13.60m，含水层为粉细砂层。
二、盾构工程施工
（一）前期技术保障及材料准备。
1、人员配置。在人员配置上保证分工明确、各司其职，从而为工程顺利实施提供组织保障、技术保障、管理保障和安全保障。
2、材料准备。即物资保障。主要包括管片拼装材料、轨道系统材料、螺栓及走道板、盾尾注浆材料、盾尾密封材料和土体改良材料。
3、机械准备。主要有：①盾构机。Φ6140mm铰接式土压平衡盾构机，该盾构机刀盘为辐条式。②龙门吊。50t+15t大龙门吊，用于渣土垂直吊运及大重型设备吊运；16t小龙门吊，用于进行钢轨、油脂等材料、电瓶车电池及管片的垂直吊运。③搅拌站。本工程配有一套1m3的搅拌站和新购一套0.5m3搅拌站以供给壁后注浆。④运输列车。⑤通风机。
（二）盾构实施。
1、工程重点。①盾构穿越京承铁路桥做为本工程的一个重点，其主要体现在区间隧道和厢式桥涵基础距离非常近，施工时必须加强隧道轴线控制，确保盾构沿着设计轴线推进以保证厢式桥涵安全。②盾构施工时京承铁路桥可能列车过往量大，因此对施工时的地面沉降控制提出了更高的要求。③为保证地铁施工期间及施工后既有京承铁路的运营安全，需在施工期间对地下盾构施工采取特殊控制措施并在盾构施工前在地上对既有轨道采用扣轨加固及铁路路基注浆加固措施。④同时为保证铁路运营的绝对安全，在整个施工过程中进行监控量测，随时了解铁路轨道及路基的变化情况。⑤加强施工监控量测和环境监控观察，及时反馈信息。并根据监测结果，进行二次补充注浆控制地层损失。⑥施工中出现渗漏水的部位要及时进行处理，避免地下水流失引起的固结沉降。
基础桩与区间隧道相对位置平面图、剖面图
2、具体施工方法。
（1）施工前对京承铁路桥涵部、墩台、厢式桥涵基础进行详细的调查，对厢式桥涵破损部位、裂缝做详细记录并拍摄照片，对所有裂缝进行编号，记录裂缝大小、长度。
（2）在盾构掘进影响范围外按照规范要求设置监测基准点，并记录初始数据，在每个桥墩上布置两个沉降观测点，并使沉降观测点和基准点相联系。
3、主要施工措施。
（1）环节控制。掘进过程严格控制盾构机姿态，减小蛇行纠偏值；严格控制土仓压力，根据地层情况设定好土压和出土量，保持土压平衡模式掘进。每一环掘进时严格控制出土量，防止超挖造成地层损失。
（2）同步注浆。严格规范同步注浆操作，以注浆压力和注浆量进行双控保证环形间隙填充质量；注浆管路要保证顺畅，严格执行“掘进与注浆同步，不注浆不掘进”的原则。保证环形空间及时饱满的填充；如地表变形较大超过预警值时，应立即进行二次注浆施工，确保地表沉降控制在要求范围内，必要时还应考虑进行地表注浆，对京承铁路桥墩基础进行土体加固及纠编。
4、具体掘进参数。
（1）合理设置土压力值。盾构推进时，控制螺旋输送机出土量与掘进速度的关系，根据地面沉降监测信息的反馈，及时调整土压，从而科学合理地设置土压力值及相宜的推进速度等参数，防止超挖和欠挖，以减少对土体的扰动。
（2）刀盘转速设定。降低刀盘转速，刀盘转速设定在1.1转/min，减少刀盘对土体的扰动，防止地表沉降。（3）掘进速度设定。穿越隧道时掘进速度控制在10～20mm/min，防止掘进速度过快造成刀盘扭矩过大。
三、注浆
工程下穿京承铁路桥阶段的管片壁后注浆是控制地表沉降的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止地表沉降，防止管片位移，提高结构的抗渗能力。
1、浆液。浆液采用单液水泥浆。水泥采用超细水泥（可以确保浆液的填充效果）。注浆材料选用可注性强、经久耐用、结石体强度高，对地下水和周围环境无污染的水泥砂浆。盾构机穿越前针对区间地层的地质和水文条件，浆液配比设置为：水泥：砂：粉煤灰：水=150（kg）：650（kg）：400（kg）：440(kg)。
2、注浆参数。注浆压力是注浆施工主要的控制指标。理论上对于自稳性差的地层，注浆压力应与开挖面的水土压力之和平衡。注浆压力应比理论值稍大，根据本段地质和隧道的覆土厚度情况，注浆压力控制在0.16～0.20MPa。
3、注浆方法。注浆采用φ48长导管，注浆孔沿线路纵向间距600mm，横向间距600mm，梅花状布置，管身设φ8溢浆孔，孔间距15cm，注浆顺序采用跳孔注浆的方式，隔孔注浆，待浆液稳定后再进行回注，铁路路基东西两侧的注浆孔位交叉布设。
4、注浆量。盾构机的刀盘外径为6230mm（隧道内径φ=5400mm 米，管片厚=300mm，每环管片长L=1200mm），每环同步注浆需求量为理论注浆量的150％～200％，计算得：Q= 4m3～5.5m3。注浆量还应根据隧道收敛监测情况随时进行调整和动态管理。
3、注浆隐患处理。路基注浆应与线路加固施工密切配合，发现线路沉降后，及时调整加固体系，以确保轨道的水平，高低，轨距等满足技术规程的要求。在对线路进行注浆加固施工期间，亦应对铁路路基及地面进行严密的监控量测，防止产生路基及地面隆起。
在地铁15号线穿越地道桥施工过程中，对京承铁路及府前西街地道桥实施独立、公正的监测，通过现场安全监测、现场安全巡视，掌握京承铁路及府前西街地道桥在地铁施工过程中的沉降变形及受影响情况，为铁路局等各相关单位提供参考依据，以便对施工过程实施全面监控和有效控制管理，确保工程安全和运营安全。
【参考文献】
[1]洪开荣，吴学松 陈馈.盾构施工技术[M].人民交通出版社,2009.
篇11
一、概况
钟楼始建于明代洪武十七年（公元1384年），位于西安市中心，面积约1377.4平方米，用青砖砌成。它是我国古代遗留下来许多钟楼中形制最大、保存最完整的一座、属国家重点保护文物。
钟楼位于西安城市快速轨道交通二号线（以下简称“西安地铁二号线”）钟楼站～永宁门站区间，地铁左、右线隧道分别从其东、西两侧地表下12米（隧洞顶部距地面的距离，洞径5.4m）处由南而北绕穿而过，绕弯半径R=600m。
西安地铁规划、设计之初已将钟楼列为重点保护对象，为此有关单位多次进行了专家论证会，为确保钟楼安全稳定，结合钟楼现状，地基基础等特点，采取了一系列的综合保护措施。主要有设计规划措施：将地铁二号线地下隧道设计为左右线分别从钟楼东西两侧绕行，使隧道与钟楼基础有一定的距离；施工方法工艺措施：采用对钟楼地基土影响相对较小的盾构法施工，并对掘进速度采取限制措施；地基加固措施：结合隧道埋深、钟楼文物地基基础特点，为使地铁隧道开挖及运营过程中对地基影响降低至最小程度，对钟楼地基采取灌注桩加固，即在距钟楼基座外8m，四周布设桩径1000mm，桩长29.5m，桩间距1.4m，共139根钻孔灌注桩，并对桩底采取了二次注浆措施。加固措施在地铁施工前一段时间完成。这些措施的目的是在隧道施工整个过程中，累计沉降量≤5.0mm。
西安地铁二号线盾构机绕穿西安钟楼施工的期间，对其及时进行监测，掌握施工对钟楼的影响，检验已采取的保护措施效果，以便根据监测结果及时调整施工参数，在必要时采取保护措施以保证该文物的安全十分必要。
二、监测方案
1基准点的布设
西安地铁二号线左、右线从钟楼两侧绕行，距钟楼东西两侧各约16m。基准点埋设在钟楼中轴线东西两侧约150m以外，超过了隧道开挖深度的2.5倍，且基准点位于施工影响区以外相对稳定的地区，点位深埋深度约1.5m，其位置应方便由基准点向监测点引测。
2垂直位移监测点的布设
为保持文物外部美观，沉降观测点采用不锈钢标志制作，沉降观测点布设情况如下：
①一层台基：外墙体每边布设6个观测点，主要在拐角及台基下通道两侧，通道内部四个拐角各设一点；
②大台上部（二层）：东西两侧二层主要支柱基础设6个点，大台上部东西两侧地面各设3个观测点；
此次钟楼共布设沉降观测点36个，其编号一层台基1～24；大台上部地面点25～30；二层支柱基础观测点A1～A6。各点位置见附图《西安市钟楼观测点布设示意图》。
3垂直位移监测
钟楼垂直位移监测由基准点和变形点组成一个二等变形监测网，垂直位移监测网布设成结点网。为提高观测点的高程中误差精度，水准结点网中水准线长度控制在350m以内。垂直位移监测采用精密水准仪，几何水准的监测方法，每次测量时遵循以下原则：
① 由专业测量技术人员施测，监测人员固定。
② 观测时，仪器避免安置在有大型机械振动影响的范围内。
③ 尽可能采用相同的观测路线，相同的观测环境。
④ 各期观测使用同一仪器设备。
监测期间，及时掌握施工进度信息，确定盾构开挖位置与钟楼之间的相对关系，根据施工进度及监测方案适时调整监测周期并注意环境变化，做好记录。
4数据记录与处理
观测数据的记录采用无纸化作业，采用的电子记录设备具备水准测量各项限差控制，满足《规范》限差要求，确保野外观测获得合格的监测数据。
野外观测结束后将观测数据进行水准网严密平差计算。生成沉降点汇总数据库和基准点汇总数据库，同时绘制相关的垂直位移监测曲线，及时对监测成果进行数据分析处理，并提出下一步解决方案。
三、垂直位移监测结果分析
通过对西安地铁二号线施工过程中穿越钟楼的垂直位移监测结果，绘制观测点时间-沉降量曲线图：
根据上述时间―沉降量曲线分析可知，在地铁钟楼站基坑施工及盾构左右线通过钟楼期间各监测点累计沉降量介于3.09～4.46mm，均未超过设计允许值（设计允许值为±5mm），且在整个监测期间沉降量变化值较小。
综上所述，西安地铁二号线盾构施工在绕穿钟楼过程中对其主体产生的沉降影响较小，各监测点的总沉降量均在预先设定的控制值范围内。
四、结论
1．对钟楼垂直位移监测结果表明，施工方在盾构通过钟楼前采取的灌注桩加固措施有效，制定的施工工艺方法可行，起到了保护钟楼古文物安全的作用，对今后类似工程有借鉴意义。
2．盾构机在通过钟楼过程中对钟楼造成了一定影响，同时盾构机振动对钟楼自身结构造成的影响更大。
3．盾构机在穿越钟楼过程中，由于对周围的土体相互挤压，造成部分垂直位移监测点上升。
附图： 参考文献：
［1］《中华人民共和国文物保护法》
［2］《陕西省文物保护管理条例》
［3］《工程测量规范》（GB50026－2007）
［4］《建筑变形测量规范》（JGJ 8－2007）
［5］《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）
篇12
XU Shuxia
（Jiangsu Transportation Research Institute Co.,Ltd，Nanjing，Jiangsu 210019，China）
[Abstract] This paper briefly describes the development of the tunnel boring machine, working principle and the selection and application in the underground works.
[Key words] Tunnel boring machine；Development；Operational principle；Selection；Application。
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号
1. 引言
隧道掘进机是一种专门用于开挖地下通道工程的大型高科技施工装备，具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点。
目前，主要用于水底公路隧道、地铁区间隧道、市政管线隧道等地下工程。本文主要讨论的是隧道掘进机中的盾构掘进机。
2. 可选用的隧道掘进机型式
2.1盾构掘进机的发展
随着研究的深入，盾构法施工得到了不断发展、改进，技术日趋完善、成熟。许多城市进行地下铁道及市政公用设施的施工，均在不同程度上采用盾构掘进机开挖。
盾构作为一种安全、快捷的掘进技术，经历了四个发展阶段：
（1）以Brunel盾构为代表的初期盾构；
（2）以机械式、气压式、网格式盾构代表的第二代盾构；
（3）以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）的第三代盾构；
（4）以大直径、大推力、大扭矩、多样化为特色的第四代盾构。
2.2盾构掘进机工作原理
以目前在地铁区间隧道工程中运用比较广泛的闭胸式盾构（土压平衡盾构、泥水加压平衡盾构）为例。
土压平衡盾构即前端有一个全断面切削刀盘，盾构的中心或下部有长筒形螺旋运输机的进土口，其出土口在密封舱外。所谓土压平衡，就是用刀盘切削下来的土，如同压缩空气或泥水一样充满整个密封舱，并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。其适用于变形较大的淤泥、软弱粘土、粘土、粉质粘土、粉砂、粉细砂等土层。
泥水加压盾构即在机械式盾构大刀盘后面设置一道隔板，隔板与刀盘之间作为泥水室，在开挖面和泥水室中充满加压的泥水，通过加压作用，保证开挖面土体的稳定。盾构推进时开挖下来的土体进入泥水室，由搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用流体输送系统送出地面，把送出的浓泥水进行水土分离，然后把分离后的泥水再送入泥水室，不断循环使用，其全部工程均由中央控制台综合管理，可实现施工自动化。其适用于以砂性土为主的洪积地层，也较适用于以粘性土为主的冲击地层，但泥水处理费用较高。
土压平衡盾构 泥水加压盾构
3. 不同地层隧道掘进机的选择
3.1盾构掘进机的选择
少水地层、砂卵石地层及少水或无水地层，宜选择开敞式盾构网格盾构。
土压平衡盾构应同时考虑选用土压盾构与泥水盾构。不稳定的粉砂是最适合使用土压平衡式盾构机。
泥水加压盾构对于不稳定的软弱地层或地下水位高，含水砂层，粘土以及冲积层以及洪积层等流动性高的土质，使用效果较好。泥水加压平衡盾构具有土层适应性强、对周围土体影响小、施工机械化程度高等优点。还在减少刀头磨损、适应长距离推进方面具有优越性。其缺点在于盾尾的漏水以及难以确认开挖面状态，需要较大的泥水处理场地。
3.2隧道掘进机刀盘的选择
带刀盘的隧道掘进机有：士压平衡式盾构、泥水平衡式盾构、泥水加局部气压平衡式盾构；常见的刀盘结构有面板式刀盘和辐条式刀盘。
刀盘特性比较
刀盘形式
比较项目 面板式 幅条式 备注
开挖面水土压控制 一般存在三个压力：
P1：开挖面～面板之间；
P2：面板开口进出口之间；
P3：面板与密封舱内壁之间（即土压计压力）。其中：P2受面板开口影响不易确定，而P3=P1-P2开挖面压力不易控制，同时控制压力实际低于开挖面压力。 只有一个压力P，密封舱内土压计压力与开挖面的压力相等，因而平衡压力易于控制。
砂、土适应性（粒径＜15 cm） 由于开挖面土体受面板开口影响，进入密封舱内不顺畅，易粘结，易堵塞。 仅有几根幅条，同时幅条后均设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，不易堵塞。
砂卵石适应性（粒径＞15cm） 适应性强，必要时可加滚刀。 不能加滚刀，刀头形式及数量较少。
刀盘扭矩 刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。 刀盘扭矩阻力小，设备造价低
隧道内刀头更换安全性 由于有面板，在隧道内更换刀头时安全可靠。 在隧道内更换刀头时安全性差，加固土体费用高。 由于是城市隧道，每段长度有限，可避免隧道内更换刀头。
4. 支护形式的选择
通常采用的支护形式有：管片衬砌、喷砼衬砌、压缩砼衬砌、复合式衬砌；
管片衬砌广泛应用于软土地层盾构隧道的支护，管片接头部位是防水薄弱环节，应研究接头型式及防水材料；
喷混凝土衬砌应用于开敞式TBM隧道，能及时支护，很好地适应软弱破碎围岩，在秦岭隧道及磨沟岭隧道中得到了成功应用。
压缩混凝土衬砌即就是以现浇混凝土作衬砌来代替传统的管片衬砌。压缩混凝土衬砌具备以下特点：筑造的衬砌质量高；极大地抑制了地层沉降，无须降低地下水；采用全机械化施工，节省人员、安全性高，作业环境好；采用一次衬砌，材料用量少；不需要同步注浆；施工阶段工序少，衬砌与拼装同步进行，加快了施工进度，缩短了工期。
复合衬砌结构采用薄管片加二次模筑，该型式耐久性好，强度高，适于铁路隧道和重要通道。
参考文献：
[1]《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)
[2] 隧道掘进机施工技术[J]岩土力学，2009
篇13
文章编号:1672-3198(2010)03-0310-02
1 引言
随着城市地铁的蓬勃发展,盾构法凭着其安全、经济、快速等方面的优势得到了越来越广泛的应用。联络通道在盾构隧道中是比较特殊的部位,由于空间、造价、工期等条件的限制,常采用矿山法施工,受盾构隧道线路设计的制约其地质情况却往往不甚理想,在施工过程中容易发生塌方,如处理方法不妥当可能使事态进一步扩大,最终造成重大安全事故。
本文介绍了广州地铁某区间联络通道矿山法施工时发生的一次塌方事件后的处理过程,进行原因分析并且提出了相应的处理措施、恢复开挖方案。
2 工程概况
广州市轨道交通二八号线延长线某盾构区间内设计一座联络通道,采用矿山法施工。联络通道拱顶埋深约21m,地面位置为空置地,临近有一条地面河流。
塌方部位洞身处于强风化泥质粉砂岩及全风化泥质粉砂岩交界处,拱顶以上依次分布有全风化泥质粉砂岩、残积层、冲积粘土层、砂层、软土、素填土。强风化泥质粉砂岩已风化成半岩半土状,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩结构清晰,岩芯呈碎块状,岩块用手可折断,岩石风化节理裂隙很发育,遇水易软化、崩解。
塌方部位地质剖面见图1。
联络通道地下水类型主要第四系松散层和全风化带中的孔隙潜水、强～中风化带基岩裂隙水。
3 塌方险情及应急处理
联络通道于2009年2月2日开始洞身正式开挖。开挖过程中,开挖面大部分为强风化泥质粉砂岩地层,右上角为全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩地层并存在一部分软弱夹层。截止2月4日晚洞身最深处已开挖约1.2m,准备进行拱部拓宽架设钢格栅,如图2所示。
凌晨2:10左右,联络通道拱顶靠近始发井方向(右上角)出现塌方,塌落约3～4m3,塌落高度约1～2m,塌落土方呈块状,附带散落灰白色泥沙。塌方部位为一斜向上平面,颜色比开挖面浅,坍塌面有水流出。
险情出现后,现场及时组织人员将已装袋的渣土进行回填,对联络通道洞口进行了挂钢筋网喷砼封闭,并在洞口位置预埋了两个注浆管以备排水泄压以及随后的注浆填充使用。
4 塌方原因分析
根据地质勘查资料,结合现场实际情况进行分析,造成此次险情的主要原因有如下几点。
(1)联络通道洞身位置为不同地层的交界处,右上角位置存在一部分软弱夹层,容易塌落。
(2)施工方法考虑欠缺,对存在软弱夹层的地层情况,原本应按照小断面进洞的原则,设置渐变段,待完全进洞后再反挑进行渐变段的开挖。
(3)从2月2日开挖,到2月5日凌晨险情出现,开挖面暴露时间较长。地层在接触到空气和地下水后,强度降低容易发生坍塌。
(4)盾构机在通过此处后,对原有的地层进行了扰动,造成地层稳定性下降。
5 塌方处理措施
5.1 处理思路
根据地质资料结合坍塌的实际情况,坍塌面上部地层应为厚度较薄的全风化泥质粉砂岩并且软弱夹层还可能存在,以上则是稳定性更差的地层,经过短时间后发生更大塌方的可能性非常大。因此,必须采取迅速有效的处理措施:对联络通道洞门处进行封堵同时埋排水管泄压(险情出现时已完成此项工作);对联络通道洞门附近管片的背后注双液浆形成止水环以减少坍塌区域的赋水影响;对坍塌区域空洞进行注浆填充;在管片上沿联络通道开挖轮廓线施做一圈超前小导管,加固开挖面和坍塌部位四周土体。
5.2 管片背后注浆
在联络通道洞门沿隧道线路方向前后3环管片外各2环,利用管片吊装孔,打开1点～3点位及9点～11点位作为引水孔泄水,并采取间隔对称的方式对管片进行全环补注双液浆处理。
双液浆配合比如下:
水玻璃溶液配比为水玻璃:水=1∶2(重量比),所使用的水玻璃为40波美度。水玻璃溶液:水泥浆溶液=1∶1。
水泥浆水灰比为1∶1。水泥使用32.5普通硅酸盐袋装水泥。
配比可根据现场试配结果适当调整。
5.3 坍塌空洞注浆
利用洞口预留的两根注浆管,先进行注双液浆处理,待浆液不外流时,再注单液水泥浆,对坍塌区域进行回填注浆处理,在注浆过程中,加强对洞口锚喷面的观察。双液浆配比如5.1.2所述,单液浆水灰比为1∶1。
5.4 超前小导管注浆
在管片上,沿联络通道拱部开挖轮廓线外抽孔,成孔仰角为30度,间距为500mm,施做4m长φ42mm超前小导管,注单液水泥浆,水灰比为1∶1,小导管注浆有效长度为3m,梅花孔间距不大于100mm。
抽孔以避开管片拼缝及管片螺栓孔为原则,间距可根据现场实际情况略作调整。
6 恢复开挖方案
6.1 恢复开挖方案
2009年2月12日注浆回填加固完成。施作超前探孔,检查注浆加固效果较好,进行试开挖工作。
根据存在软弱地层的情况,试开挖顺利后,对坍塌区域段设置2m渐变段,即“喇叭口”,待联络通道开挖贯通后,再对2m渐变段非正常断面进行开挖“置换”处理。渐变段钢格栅间距加密到50cm,正常开挖阶段钢格栅间距为75cm,并在开挖过程中根据具体地质情况做适当调整。
6.2 恢复开挖应急措施
(1)恢复开挖前,施作超前探孔,检查注浆效果。
(2)试开挖前现场应备足抢险材料和设备。
(3)隧道开挖过程中注意观察,发现有不稳定地层后,立即采取加强支护措施,杜绝危险情况发生。
(4)联络通道开挖过程中,如掌子面发生小量掉块,可能发生不稳定情况时,应立即挂网喷混凝土作临时支护,并使用方钢管或方木作临时支顶,再增加小导管注浆和土体加固,待掌子面稳固后,才继续开挖,再次开挖时应注意增加小导管和土钉加固。
(5)开挖后及时进行初期支护及临时支护,工序紧扣、衔接,尽早封闭成环。
(6)在后续的开挖中,严格遵循暗挖施工“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则组织施工。
7 结论
合理采用封堵、排水泄压、止水、填充、加固措施是本次险情能够快速得到控制的关键。通过设置渐变段的方法来降低围岩中存在软弱夹层时的开挖风险,使恢复开挖工作能够顺利进行。
联络通道开挖前,先在管片背后注浆施做止水环和施工超前小导管加固前方土体是保证开挖时安全的有效措施。