论文部分内容阅读
【摘 要】 结合北京地铁6号线二期某标段区间盾构隧道下穿司空小区的施工实践，论述了下穿小区前设置试验段、施工过程中控制盾构推进土压力、掘进速度、控制同步注浆量、注浆压力、深孔注浆和施工监测等控制建筑物沉降技术。该工程由于准备充分、措施到位，较好地控制类似工程的设计和施工具有重要的指导意义。
【关键词】 盾构隧道;试验段;沉降控制
伴随着我国城市地铁的建设不断飞速发展，盾构法以自身特有的优点在隧道施工领域应用的范围越来越广，隧道施工技术显得尤为重要。而施工沉降的控制是重中之重。盾構隧道开挖不可避免对原有的地层产生扰动，从而引起地层的变化，进而对地面建筑物产生影响。
盾构施工引起的地表沉降主要有以下几个方面：1）盾构推进时千斤顶推力造成对土体的挤压。2）盾构掘进过程中，盾构外壳与土体之间存在剪切应力。3）盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而引起地基下沉或隆起。特别是蛇形修正和曲线推进时的超挖是引起围岩松动的原因。4）同步注浆不到位，土体进入盾尾空隙等产生的沉降。通过对施工过程中对现场实际数据的分析和整理，得出盾构法施工引起地层扰动变形造成的地面沉降规律的认识，为类似工程的施工提供参考依据。
1 工程概况
北京地铁6号线二期某区间采用土压平衡盾构施工，右线采用日本小松公司制造的TM625PMM盾构机，刀盘开挖直径为6.28m，管片外径为6m。右线盾构隧道在K35+486～K35+722（420环～630环）下穿司空小区，为一级风险工程。穿越楼房共9栋，全部为居民区，另外还有平房，砖墙，条形基础，既有裂缝多，破损严重，外表脱落严重。在盾构穿越内的隧道覆土埋深在17.942～20.75m，平面处于半径500m的曲线段，纵坡为8‰的上坡。隧道穿越地层为粉细砂、粉质粘土层，地下水情况为：下穿司空小区区域内存有承压水。
2 下穿前试验段数据分析
2.1监测数据分析
310环至350环为试验段，选取位于330环的35号点为研究对象，分析下穿司空小区前地表的沉降情况。
1）2013年4月12日19：00刀盘距离监测点3米，隆起0.51mm;
2）2013年4月13日4：30刀盘已过监测点0.5米，下沉-0.37mm;
3）2013年4月13日12：33盾尾距离监测点3米时，下沉-1.16mm;
4）2013年4月13日20：10管片脱出盾尾时，下沉-4.02mm;
5）2013年4月14日8：56管片脱出盾尾5环后，下沉-4.59mm;
6）管片脱出盾尾10环后，深孔注浆，隆起3.63毫米，沉降累计减少，目前为2.26mm。
通过对试验段监测数据分析，提高浆液质量控制，施工过程中严格控制二次注浆及深孔注浆，累计沉降量在变形控制指标内，有效的解决了盾构下穿司空小区的沉降问题。确保在穿越时多次补偿跟踪注浆，右线通过时沉降控制标准为4mm。为左线通过时预留出沉降控制值，确保双线通过时沉降控制值在设计允许范围10mm内。
2.2现场措施
试验段对监测人员分工，白班一组、夜班一组;盾构监控室有专人值班，每环对试验段监测点进行数据采集。每环管片拼装结束后，监控室通知监测人员对数据采集，保证监测与掘进、管片拼装同步，确保数据准确及可分析性。
2.3盾构姿态及掘进速度控制
推进过程应保持盾构机有良好的姿态，确保盾构穿越该段时均衡、连续、匀速、饱满原则。
1）土仓压力与开挖面水土压力平衡。严格控制土仓压力，尽量保持土压平衡，不出现过大的波动。
2）严格控制出土量，做到进尺量与出尺量均衡。首先查看每个土斗内剩余渣土的情况，对每环的出土量用合尺量出渣土面与土斗顶的差值，算出实际出土量与理论的差值，确定了合理的盾构参数，严格按理论及允许偏差控制出土量。
3）注浆压力与水土压力平衡。防止因注浆压力过大造成地表隆起。
4）管片姿态平稳。现场对每环盾尾间隙实测实量，反馈给司机后及时调整盾构姿态，防止因局部盾尾间隙变小引起尾刷与管片碰撞，进而导致盾尾密封及管片变形。
2.4推进速度
推进速度与土压及土体的性质有关，掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，以改善渣土性能，提高渣土的流动性和止水性，防止涌水涌砂、结饼和喷涌现象，利于保持速度的稳定。推进速度保持在30～50mm/min，并尽量保持匀速前进，以减小对土体的扰动。
2.5严格控制注浆量和注浆压力
为减小沉降，盾构掘进中要尽快通过同步注浆来填充盾尾间隙，从而需要合理的确定注浆量和注浆压力。注浆时必须严格按“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，要结合施工监控量测的反馈信息，不断优化注浆压力，施工中注浆压力控制在0.15～0.3Mpa，注浆量取环形间隙理论体积的1.4～1.6倍，即每环注浆量4.536～5.184m3，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起，各点的注浆压力不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。
注浆时间和速度，在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。
同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构在掘进一环的时间内完成注浆操作来确定其平均注浆速度。
当注浆压力达到设定值时，注浆量达到设计值的95%以上时，即可认为注浆达到质量要求。以上参数还需要通过监控量测反馈数据进行优化，使注浆效果达到最佳。
2.6浆液配合比
在保证每环注浆量的基础上，盾构下穿掘进时调整了浆液配比，强化对浆液配置阶段的管理，提高了浆液质量，确保初凝时间为4～6小时。现场技术人员对下穿司空小区期间的同步注浆浆液进行取样、观测，浆液初凝时间较理想。
3 注浆措施
3.1二次注浆
为防止管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆。管片中心处的吊装孔，兼作二次注浆孔。采取“多点、均匀、少量、多次”的注浆原则进行注浆。二次注浆采用同步注浆系统，注浆前需在起吊孔内装入单项逆止阀并凿除外侧混凝土，每环浆液车带进去6m3，同步注浆注入4.5m3，余下1.5m3进行二次补浆，注浆位置选择在盾尾倒数3环处，点位选在1点、3点、9点、11点位置上均可以，注浆压力根据渗漏水情况、结构厚度、埋深等因素确定，一般可控制在0.3～0.5Mpa。及时紧跟二次注浆。
3.2深孔注浆
1）下穿区域段隧道施工后进行深孔注浆加固，通过拱部的注浆孔对土体进行加固。
2）注浆管长为4m，注浆浆液扩散半径设计为0.7m;浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力为0.5～1Mpa，加固范围为每环进行，施工时应通过现场试验及量测数据调整注浆压力确保注浆扩散半径。注浆时机应控制在距离开挖面15m左右。
注浆管布置根据不同里程段区间隧道位置关系进行调整，避免出现注浆盲区。二次注浆结束后，用泵送剂对注浆管进行清洗，避免堵管现象发生。由于区间穿越段存在地下水，可能产生涌水、冒砂等现象，可使用止逆阀和螺旋管塞、密封垫圈进行防水，因密封圈会发生蠕而松弛，在施工过程中需要对螺旋管塞进行二次拧紧。
3）隧道顶部土体加固完成后，取出注浆孔套管，用注浆孔塞进行封堵，填实注浆孔。
4）注浆位置在盾尾倒数6环，在注浆孔插入4米注浆管，每环顶部选取3个注浆孔，每个孔注浆2.5m3，共7.5m3。浆液采用水泥和水玻璃。按1：1比例配比。管片拼装点位不同，注浆位置不同。
4 结论
由于准备充分，措施到位，盾构机顺利通过该特殊地段，建筑物监测点沉降值均在规范要求范围之内（允许沉降≤10mm），穿越段房屋均安全使用。该工程的成功穿越，对以后类似工程设计和施工具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]陈馈.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社，2009：168-169.
【关键词】 盾构隧道;试验段;沉降控制
伴随着我国城市地铁的建设不断飞速发展，盾构法以自身特有的优点在隧道施工领域应用的范围越来越广，隧道施工技术显得尤为重要。而施工沉降的控制是重中之重。盾構隧道开挖不可避免对原有的地层产生扰动，从而引起地层的变化，进而对地面建筑物产生影响。
盾构施工引起的地表沉降主要有以下几个方面：1）盾构推进时千斤顶推力造成对土体的挤压。2）盾构掘进过程中，盾构外壳与土体之间存在剪切应力。3）盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而引起地基下沉或隆起。特别是蛇形修正和曲线推进时的超挖是引起围岩松动的原因。4）同步注浆不到位，土体进入盾尾空隙等产生的沉降。通过对施工过程中对现场实际数据的分析和整理，得出盾构法施工引起地层扰动变形造成的地面沉降规律的认识，为类似工程的施工提供参考依据。
1 工程概况
北京地铁6号线二期某区间采用土压平衡盾构施工，右线采用日本小松公司制造的TM625PMM盾构机，刀盘开挖直径为6.28m，管片外径为6m。右线盾构隧道在K35+486～K35+722（420环～630环）下穿司空小区，为一级风险工程。穿越楼房共9栋，全部为居民区，另外还有平房，砖墙，条形基础，既有裂缝多，破损严重，外表脱落严重。在盾构穿越内的隧道覆土埋深在17.942～20.75m，平面处于半径500m的曲线段，纵坡为8‰的上坡。隧道穿越地层为粉细砂、粉质粘土层，地下水情况为：下穿司空小区区域内存有承压水。
2 下穿前试验段数据分析
2.1监测数据分析
310环至350环为试验段，选取位于330环的35号点为研究对象，分析下穿司空小区前地表的沉降情况。
1）2013年4月12日19：00刀盘距离监测点3米，隆起0.51mm;
2）2013年4月13日4：30刀盘已过监测点0.5米，下沉-0.37mm;
3）2013年4月13日12：33盾尾距离监测点3米时，下沉-1.16mm;
4）2013年4月13日20：10管片脱出盾尾时，下沉-4.02mm;
5）2013年4月14日8：56管片脱出盾尾5环后，下沉-4.59mm;
6）管片脱出盾尾10环后，深孔注浆，隆起3.63毫米，沉降累计减少，目前为2.26mm。
通过对试验段监测数据分析，提高浆液质量控制，施工过程中严格控制二次注浆及深孔注浆，累计沉降量在变形控制指标内，有效的解决了盾构下穿司空小区的沉降问题。确保在穿越时多次补偿跟踪注浆，右线通过时沉降控制标准为4mm。为左线通过时预留出沉降控制值，确保双线通过时沉降控制值在设计允许范围10mm内。
2.2现场措施
试验段对监测人员分工，白班一组、夜班一组;盾构监控室有专人值班，每环对试验段监测点进行数据采集。每环管片拼装结束后，监控室通知监测人员对数据采集，保证监测与掘进、管片拼装同步，确保数据准确及可分析性。
2.3盾构姿态及掘进速度控制
推进过程应保持盾构机有良好的姿态，确保盾构穿越该段时均衡、连续、匀速、饱满原则。
1）土仓压力与开挖面水土压力平衡。严格控制土仓压力，尽量保持土压平衡，不出现过大的波动。
2）严格控制出土量，做到进尺量与出尺量均衡。首先查看每个土斗内剩余渣土的情况，对每环的出土量用合尺量出渣土面与土斗顶的差值，算出实际出土量与理论的差值，确定了合理的盾构参数，严格按理论及允许偏差控制出土量。
3）注浆压力与水土压力平衡。防止因注浆压力过大造成地表隆起。
4）管片姿态平稳。现场对每环盾尾间隙实测实量，反馈给司机后及时调整盾构姿态，防止因局部盾尾间隙变小引起尾刷与管片碰撞，进而导致盾尾密封及管片变形。
2.4推进速度
推进速度与土压及土体的性质有关，掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，以改善渣土性能，提高渣土的流动性和止水性，防止涌水涌砂、结饼和喷涌现象，利于保持速度的稳定。推进速度保持在30～50mm/min，并尽量保持匀速前进，以减小对土体的扰动。
2.5严格控制注浆量和注浆压力
为减小沉降，盾构掘进中要尽快通过同步注浆来填充盾尾间隙，从而需要合理的确定注浆量和注浆压力。注浆时必须严格按“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，要结合施工监控量测的反馈信息，不断优化注浆压力，施工中注浆压力控制在0.15～0.3Mpa，注浆量取环形间隙理论体积的1.4～1.6倍，即每环注浆量4.536～5.184m3，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起，各点的注浆压力不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。
注浆时间和速度，在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。
同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构在掘进一环的时间内完成注浆操作来确定其平均注浆速度。
当注浆压力达到设定值时，注浆量达到设计值的95%以上时，即可认为注浆达到质量要求。以上参数还需要通过监控量测反馈数据进行优化，使注浆效果达到最佳。
2.6浆液配合比
在保证每环注浆量的基础上，盾构下穿掘进时调整了浆液配比，强化对浆液配置阶段的管理，提高了浆液质量，确保初凝时间为4～6小时。现场技术人员对下穿司空小区期间的同步注浆浆液进行取样、观测，浆液初凝时间较理想。
3 注浆措施
3.1二次注浆
为防止管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆。管片中心处的吊装孔，兼作二次注浆孔。采取“多点、均匀、少量、多次”的注浆原则进行注浆。二次注浆采用同步注浆系统，注浆前需在起吊孔内装入单项逆止阀并凿除外侧混凝土，每环浆液车带进去6m3，同步注浆注入4.5m3，余下1.5m3进行二次补浆，注浆位置选择在盾尾倒数3环处，点位选在1点、3点、9点、11点位置上均可以，注浆压力根据渗漏水情况、结构厚度、埋深等因素确定，一般可控制在0.3～0.5Mpa。及时紧跟二次注浆。
3.2深孔注浆
1）下穿区域段隧道施工后进行深孔注浆加固，通过拱部的注浆孔对土体进行加固。
2）注浆管长为4m，注浆浆液扩散半径设计为0.7m;浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力为0.5～1Mpa，加固范围为每环进行，施工时应通过现场试验及量测数据调整注浆压力确保注浆扩散半径。注浆时机应控制在距离开挖面15m左右。
注浆管布置根据不同里程段区间隧道位置关系进行调整，避免出现注浆盲区。二次注浆结束后，用泵送剂对注浆管进行清洗，避免堵管现象发生。由于区间穿越段存在地下水，可能产生涌水、冒砂等现象，可使用止逆阀和螺旋管塞、密封垫圈进行防水，因密封圈会发生蠕而松弛，在施工过程中需要对螺旋管塞进行二次拧紧。
3）隧道顶部土体加固完成后，取出注浆孔套管，用注浆孔塞进行封堵，填实注浆孔。
4）注浆位置在盾尾倒数6环，在注浆孔插入4米注浆管，每环顶部选取3个注浆孔，每个孔注浆2.5m3，共7.5m3。浆液采用水泥和水玻璃。按1：1比例配比。管片拼装点位不同，注浆位置不同。
4 结论
由于准备充分，措施到位，盾构机顺利通过该特殊地段，建筑物监测点沉降值均在规范要求范围之内（允许沉降≤10mm），穿越段房屋均安全使用。该工程的成功穿越，对以后类似工程设计和施工具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]陈馈.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社，2009：168-169.