摘要：近年来盾构法以其高度自动化、快速、高效、环保等优势逐步成为隧道施工的首选。但盾构施工掘进会引起地层应力损失，隧道周边地层受到扰动或剪切破坏的再固结，会使周边的建（构）筑物、管线和道路产生一定的变形。这就需要在盾构施工过程中加强对受盾构施工影响的周边环境的监测及安全巡视工作，为施工、风险管控及时反馈相关信息，确保盾构施工安全。
关键词：隧道工程；地铁；盾构；风险；沉降
引言
根据盾构施工过程中变形特征以及对监测数据的分析进行综合预测，及时提出盾构施工异常变形预警，可有效预防盾构隧道失稳和地面坍塌灾害的发生，确保工程安全、顺利开展。
1.盾构机选型风险
1.1风险评估
影响盾构选型的因素主要有土质条件（土的强度、软硬程度、土的颗粒级配、石英含量、是否含有砂砾和大卵石等）、地下水含量、隧道长度和线形、后续设备与盾构的配套能力、工作环境以及有无辅助工法等。盾构选型要保证开挖面的稳定性，盾构具有良好的掘进性能，结合衬砌类型防止渗漏和坍塌，而且还要与配套系统具有紧凑的配合关系。如果在盾构机选型时未慎重考虑各钟影响因素，选择了不适合本项目的盾构进行施工，会给工程施工造成困难或者难以完成施工任务，造成难以履约，经济损失惨重的结果。
1.2盾构选型实施
某地区地铁2号线工程土建2202标段的盾构隧道工程包括沙河东站-世界之窗站区间、科技园站-沙河东站两区间。科技园站至沙河东站盾构区间从高新南十道起，穿越沙河西路、大沙河、沙河高尔夫球场以及沙河东路，抵达白石三道。区间隧道经过的地面建（构）筑物主要为高尔夫别墅群。盾构施工影响较大的高尔夫别墅有4栋，别墅均为两层框架结构，基础为搅拌桩加固基础，搅拌桩底距隧道拱顶为799-1128m。场地原始地貌为大沙河三角洲相及海滩，原始地面标高-07-12m，场地经过填筑，高尔夫球场于1997年吹砂、填土修筑，沙河西路1998年后修建，其它地段也先后填筑，建有高新南十道、白石三道、沙河西路、沙河东路等，地面高程253-603m，线路下穿大沙河，河床高程约-024m。覆土表层为人工填筑的（Qml）素填土（填石、填砂），其下为第四系海陆交互相（Q4mc）粗砂（含淤泥），全新统海积（Q4m）淤泥质粘土、粗砂（含淤泥）、冲洪积（Q4al+pl）粘土、砾砂，第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）粘土、砾砂，中更新统残积（Qel）砾（砂）质粘土，下伏基岩为燕山晚期粗粒花岗岩（53）。综合考虑以上因素，工程投入2台前盾外径为6250m的德国海瑞克盾构盾构机。2台盾构可满足：（1）基本功能要求；（2）对土质的适应性要求；（3）盾构机对特殊地段的适应性；（4）精确的方向控制要求；（5）环境保护要求；（6）掘进计划工期要求；（7）设备可靠性、技术先进性与经济性的要求.
1.3风险源分析
盾构进出洞容易产生以下风险：洞口土体大量流失；洞口土体发生坍塌；盾构机座变形；盾构后靠支撑发生位移及变形；凿除钢筋混凝土封门时产生涌土；盾构出洞段轴线偏离设计；盾构进洞时姿态突变。因此在认真做好地质与环境调查基础上，注意以下几点：（1）采取合理加固方案。（2）严格控制盾构进入加固区前的操作，适当对开挖面注入膨润土泥浆。（3）低速推进，低速转动大刀盘，严防超负荷运转，以免产生盾构进入接收工作井前，大刀盘被搅拌桩或旋喷桩卡住而强行推进的不利现象。（4）始发台主要承受盾构的重力和推进时的摩擦力。由于盾构重达数百吨，所以始发台必须具有足够的刚度、强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（5）反力架为钢结构，用来提供盾构推进所需的反力。安放反力架前先清理底板，反力架安放至里程位置后精确定位，使之与盾构中心轴线保持垂直。加固方法有很多种，如深层搅拌桩、高压旋喷桩、井点降水、冷冻法等，有时可多种方法并用。深层搅拌桩适合于粘性土层、淤泥质土层；高压旋喷桩适用于砂性土、粉土。加固后土体无侧限抗压强度控制在0 15MPa左右，加固土体应均匀、密封，以防流砂，这对盾构安全进出洞至关重要。
2.盾构施工中变形成因分析及控制
2.1风险种类及产生原因
第一，盾构掘进。土压平衡盾构正面阻力过大；土压平衡盾构螺旋机出土不畅；盾构掘进轴线偏差；盾构过量自转；盾构后退；盾尾密封装置泄漏；盾构切口前方超量沉降或隆起；盾构推进系统无法动作；液压系统漏油；盾构刀盘轴承失效；盾构推进压力低。第二，管片拼装运输过程中管片受损；圆环管片环面不平整；管片环片与隧道设计轴线不垂直；纵缝质量不符合要求；圆环整环旋转；连接螺栓拧紧程度未达到标准要求；管片拼装过程中碎裂；管片环高差过大；管片椭圆度过大；管片压浆孔渗漏；管片接缝渗漏。第三，穿越重要建筑地面沉降量过大；建筑基础下沉；建筑倾斜量过大；建筑结构裂缝过大；建筑倒塌。第四，穿越重要管线地下管线水平位移过大；地下水管破损；地下煤气管破裂；地下通讯电缆被切断；地下输变电管线沉降量过大。第五，联络通道地面沉降量过大；土体加固措施不恰当；盲区地基加固处理欠妥；大量涌水、冒砂、冒顶；开挖过程中临时支护强度不够，变形过大；地面重要构筑物下沉、倾斜。第六，其它常见风险源始发方向失控、掌子面土体失控； 盾尾卡死，衬砌质量下降；地表下沉或隆起，造成建筑物损坏；刀具、刀盘损坏，根据掘进地层的稳定区段情况，有计划地对刀盘进行检查和刀具更换.[1]
2.2盾构施工风险规避措施
盾构施工的风险源主要有3个方面：水文、地质条件和边界条件调查不清； 盾构机与水文、地质、边界条件不吻合； 施工管理、决策、操作、换刀不当引起地层变形过大，造成地下管线和地面构筑物损坏等事故。防止和减少盾构施工出现事故，首先要及时正确地辨识到风险源，对其有清醒的认识，盾构施工中还必须做到以下几点：其一，盾构施工项目必须策划到位，对项目的各种风险要有充分认识，确定符合实际的参数，而且要留有一定的安全系数，否则，实际施工一旦出现突破原策划的参数，将对整个工程造成很大损失其二，人始终是施工的第一要素，盾构施工更是如此。要想把盾构产业发展壮大，培养一批高素质的既懂机械又懂土木，又有应变能力的技术、管理、技工队伍是必要的。其三，必须详细地进行地质边界调查，复杂地带按2-5m一个钻孔进行勘探，这是盾构选型、采购的前提条件。要在目前地下工程调查的基础上增加一些有针对性的项目，如岩土在破碎、搅拌条件下流动性和粘性分析、管线位置探测、超前地质预报或在特殊地段加密钻孔等。随着盾构施工经验的积累，要建立适应盾构施工的地质调查标准。第四，盾构选型、设计、制造必须以工程为依托，以施工单位为主体，在充分考虑盾构生产厂家建议的基础上进行。
结论
简而言之，通过文章分析，地铁出入线段一般采用明挖法施工，采用盾构法施工的情况较少，因为覆土太浅，盾构施工难度较大，且该区间地表上方地层的填土主要为郑开大道修建时的废渣等，未夯实，因此地表沉降较大，一般累计沉降量在60～70mm。当同步注浆不及时，最大沉降量达到90mm。另外，盾构施工时，最大沉降发生在隧道中心线上，沿垂直隧道方向往两边沉降成逐渐减小的趋势，沉降影响范围在盾构外侧10～20m。在管片脱出盾尾后3d左右，地表沉降基本趋于稳定[2]。
参考文献：
[1]刘铁民，钟茂华，王金安，等.地下工程安全评价.北京：科学出版社，2015
[2]钟茂华，王金安，史聪灵，等.地铁施工围岩稳定性数值分析.北京：科学出版社，2016
论文作者:师平洲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：盾构论文; 沙河论文; 管片论文; 隧道论文; 风险论文; 管线论文; 过大论文; 《基层建设》2019年第10期论文;