摘要：本文以作者参加过的工程实践为基础，通过盾构下穿之前、下穿过程以及下穿之后三个阶段的总结，讲述了如何做好盾构下穿建/构筑物的全过程管理。本文具有广泛的适用性，可以在大部分地铁盾构施工中加以应用。
关键词：盾构；下穿；建筑物；构筑物；管理
前言
随着城市地面交通压力的增大，地铁建设成了当前全国各大中城市工程建设的主流。因城市中的房屋建筑、立交桥、人行天桥等建构筑物比较密集，地铁线路不可避免的会出现下穿、邻近各种各样的建/构筑物的情况。盾构下穿、邻近建/构筑物施工，是地铁施工中的重大风险源之一，也是地铁盾构施工的重难点。本文通过下穿之前的准备工作、下穿过程及下穿之后的管理，对如何通过加强施工管理以确保盾构下穿建/构筑物的安全进行了详细描述。
1、做好盾构下穿建构筑物前的各项准备工作
在盾构下穿建/构筑物前，必须做好充足的准备工作，以确保盾构机能连续、快速通过建/构筑物段，减少盾构掘进施工对地层的干扰，避免因长时间停机造成地面沉降或建/构筑物沉降变形过大。
准备工作主要包括：
1.1人员准备
1.1.1、成立指挥部，负责地面、洞内的协调指挥，实时掌握盾构掘进状态和地面情况，对出现的影响施工的各种问题及时解决。
1.1.2、备足各岗位人员，避免因作业人员不足等影响现场施工。
1.1.3、对管理人员及作业人员进行技术交底和安全交底，提高全员意识。同时必须使盾构机队长、司机、土建工程师以及其他管理人员清楚所穿越建/构筑物的情况、里程以及该段隧道地质情况、控制参数等。
1.1.4、成立应急小组，应急人员到位。
1.2机械设备及物资准备
1.2.1、检查盾构机各系统及水平、垂直运输系统，排除故障隐患；
1.2.2、对刀具进行检查、更换，确保能顺利通过建/构筑物段；
1.2.3、准备充足的物资，主要有：管片、注浆材料、盾构机耗用物资、应急物资。其中，管片必须根据建/构筑物段隧道线形所需管片类型备料（当设计采用标准环时）。
1.3方案准备
1.3.1、编制盾构下穿建构筑物安全专项方案，并按规定完成审批后组织全员交底。
1.3.2、编制盾构下穿建构筑物应急预案，并按规定完成审批后组织应急演练。
1.4其他准备工作
1.4.1、调查建/构筑物基础形式及上部结构形式，对重要建/构筑物必须调查清楚人员居住情况；与建/构筑物业主、物业管理处、街道办等相关单位做好沟通协调。
1.4.2、调查建/构筑物周边管线情况，特别是压力管线的分布情况，并做好监测点布置。
1.4.3、当地面具备条件时，对建/构筑物段地质进行补充勘探，以进一步探明隧道范围地质情况。补勘孔间距以5m为宜，以详细探明是否存在孤石、基岩突起等特殊地层。
1.4.4、提前请具有相关资质的房屋鉴定单位进行房屋安全鉴定，做好现状记录，并出具鉴定报告。
1.4.5、根据设计及规范要求做好监测点布置，包括地面沉降监测点和建/构筑物沉降变形监测点，取得初始值。
1.4.6、在建/构筑物段，在地面按线路里程每隔10m做好线路中线标记，当施工中出现紧急情况时能立即判断出与盾构刀盘里程相应的地面位置，以便采取下一步措施。
1.4.7、检查地面与洞内的通讯设施，并配备通讯故障应急设备，确保地面与洞内人员随时保持联系。
2、做好盾构下穿过程施工管理
2.1地面施工组织管理
2.1.1、加强地面施工组织及协调
在盾构下穿建/构筑物过程中，设置专职人员负责地面指挥、协调，督促落实各工序正常进行，及时解决施工中出现的各种问题以及对外协调事项，避免因施工问题或外界问题影响施工的正常进行，该专职人员同时负责与洞内的指挥人员沟通联系。
2.1.2、加强施工监测
地面沉降情况直接引导盾构掘进时的参数调整，所以盾构下穿建/构筑物时必须加强监测，及时反馈监测信息。过建/构筑物时，可将监测频率加密到每2小时一次，对重点建/构筑物或沉降变化较大的监测点可实施24小时不间断监测。
当监测数据显示，地面沉降或建/构筑物沉降变形超限时，立即分析原因，并从地面进行注浆加固。
按照设计要求，地面允许沉降变形为+10mm～-30mm，如发现沉降速率异常或者沉降量超限，则由技术小组人员进行原因分析，根据不同原因采取相应措施。
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2.1.3、做好应急准备
在盾构下穿建/构筑物过程中，必须准备好应急物资、设备及人员，当出现紧急情况时能立即启动应急预案。
一般将应急级别划分为三级：
一级预警：地面沉降或房屋沉降变形达到预警值，但仍在受控范围之内。
二级响应：地面沉降或房屋沉降变形达到警戒值，但经过注浆加固仍能得到控制，人员和财产不会受到影响。
三级响应：地面沉降或房屋沉降变形超过警戒值，且经过注浆加固后仍未能得到有效控制，沉降变形仍在进一步发展。这是最严重的情况，需立即按应急预案组织人员疏散并采取补救措施。
2.2洞内施工组织管理
洞内施工组织管理是盾构施工的关键环节， 在下穿建构筑物过程中显得更加重要。主要包括洞内施工组织、盾构机操作以及施工参数控制三个方面。
2.2.1、洞内施工组织
盾构下穿建/构筑物施工时，必须使盾构机能连续、快速通过建/构筑物段，减少盾构掘进施工对地层的干扰，这就要求严密、科学组织施工，避免任何故障影响施工的正常进行。主要通过以下几个方面加以落实：
（1）加强机械设备的维修保养，设专人、专职负责；
（2）加强施工用电、洞内运输的安全管理，防止意外事故的发生；
（3）设专职管理人员负责洞内施工组织、协调工作，随时解决施工中存在的问题，确保施工顺利、连续进行。
2.2.2、盾构机操作
盾构机操作及施工参数控制是盾构施工能否顺利进行的关键环节，各岗位人员须认真负责，严格按照操作规程操作。盾构机操作应重点做好以下几方面控制：
（1）掘进模式设置
当采用土压平衡盾构机时，在穿越建/构筑物过程中，采用土压平衡模式掘进。通过调整出土速度、出土量和掘进速度控制土仓压力平稳，避免土仓压力上下波动，对地层造成过大扰动。
（2）停机时参数设置
当掘进完一环进行管片拼装时，将土仓压力设置高于掘进时压力0.2bar左右。停机过程中，盾构机司机必须时刻注意土仓压力变化，当土仓压力下降超过0.2bar时，立即进行补压。
（3）其他设置
盾构机通过建/构筑物时，将盾尾油脂调到手动模式，确保盾尾油脂注入量，以避免、减少盾尾漏浆，使同步注浆达到理想效果。
2.2.3、施工参数控制
因地下工程地质的复杂性，施工参数需要随地层变化进行适当调整，因此必须配备经验丰富、责任心强的盾构司机和土建工程师，并设专人督促落实。
（1）施工参数设置
总结进建/构筑物段之前100m左右盾构掘进参数，作为下穿建/构筑物时施工参数设置的依据，主要包括盾构机推力、扭矩、土仓压力、刀盘转速、掘进速度、同步注浆量和注浆压力。下穿建/构筑物，最重要的一条就是严格控制土体沉降，而控制土体沉降最有效最直接的就是控制土仓压力和同步注浆。
（2）土仓压力控制
过建/构筑物段时，土仓压力在正常段取值的基础上适当增加0.1~0.2bar。掘进过程中，根据地面监测反馈信息及时调整土仓压力：当刀盘前方地面土体沉降时，适当提高土仓压力；当刀盘前方地面土体隆起时，适当降低土仓压力，每次调整值不超过0.2bar。
（3）出土量控制
根据开挖断面、地层类型计算单位进尺理论出土量，通过调整掘进速度、螺旋输送器转速来达到开挖土方与出土土方量的平衡，从而达到保持土仓内土压平衡的效果。掘进过程中，随时观察出土量，严禁多出土。
（4）同步注浆及二次注浆
同步注浆可起到即时填充围岩与管片间空隙、稳定围岩以及固定管片姿态的作用，采用注浆量和注浆压力双控。在建/构筑物段施工时，将注浆量适当加大，幅度为10%～20%。
为确保管片与地层间空隙填充密实，减少盾构通过后的隧道周边地层变形，在盾构掘进的同时，进行管片背后二次补充注浆。二次注浆设置于盾尾后10m位置，通过压力控制，注浆压力取3bar～4bar。
3、做好盾构下穿后的跟踪监测
盾构机掘进通过建构筑物以后，必须按设计要求持续监测，直到沉降变形稳定。如沉降变形较大，且继续发展，则说明管片背后空隙填充不密实导致了地层持续变化，必须立即进行补充注浆处理。补充注浆优先采取洞内注浆措施，即在相应里程位置及前后各5环从管片注浆孔进行二次补强注浆，采用水泥水玻璃双液浆，以注浆压力进行控制，注浆压力控制在3bar～4bar。
4、结束语
通过做好盾构下穿前的各项准备工作，以及下穿过程控制、下穿之后的跟踪监测管理，覆盖了盾构下穿建构筑物的全过程，从根本上消除了盾构下穿建筑物施工的各项安全隐患，确保了工程本身以及地面建构筑物的安全。
作者简介
徐天生，2005年毕业于西南交通大学土木工程专业，工程师。
论文作者:徐天生
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：盾构论文; 构筑物论文; 地面论文; 管片论文; 注浆论文; 压力论文; 人员论文; 《基层建设》2017年第11期论文;