盾构隧道微扰动施工控制技术体系及其实践运用

2016-08-05李国圣湖北省路桥集团有限公司湖北武汉430000

中国科技纵横 2016年11期

李国圣（湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉 430000）

李国圣
（湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉 430000）

【摘要】盾构隧道作为一种常见的隧道施工方法，在施工的过程当中常常会对周边的建筑物造成一定的扰动，影响周边地区人们正常的工作生活，而盾构隧道微扰动施工控制技术体系的建立，实现了施工前的勘察、施工中的控制以及施工后的预测，能够有效的将盾构隧道施工中对周边地区扰动的影响降到最低。本文从盾构隧道微扰动施工控制技术体系着手，探究在盾构隧道施工中的实际应用。

【关键词】盾构隧道微扰动施工控制技术

随着我国社会经济的发展，城市化水平的不断推进，在城市建设的过程当中，采用盾构隧道进行穿越逐渐成为一种工程挑战，一旦处理不好在进行盾构隧道施工中所发出扰动，就会对周边的土体以及建筑物造成破坏，甚至会危及人民群众的生命财产安全，面对这种情形，盾构隧道微扰动控制技术应运而出，采用这样的控制技术能够将因盾构隧道施工所造成的影响控制在一定的范围之内，提高了隧道工程施工的安全性。

1 盾构隧道微扰动施工控制技术体系

在盾构隧道施工的过程当中，土体自身的刚度常常随着应变的增加而呈现出非线性的变化，而微扰动主要指的就是尽可能的将因施工所造成的扰动应变控制在一定的范围之内，盾构隧道微扰动施工控制技术体系（见图1）主要可以分为施工前的勘察与选择、施工中的监测与反馈以及施工后的预测与控制等。

1.1 施工前的勘察与选择

1.1.1 对施工现场的勘察

在盾构隧道施工之前，相应的建筑工程单位需要对工程涉及范围之内的地质环境状况进行详细的勘察，其中包括有对地层、水文以及建筑物状态的分析，还包括施工所涉及相关法律条文以及政府文件的相关要求。同时，在进行施工的过程当中，需要对周边地区处于使用阶段建筑物的基础以及施工的扰动进行详细调查，并着重加强对盾构隧道穿越的区域的勘察强度，在勘察的过程当中采用多种方式相结合的方法，确保勘察得到资料的准确性［1］。

1.1.2 确定微扰动指标

在确定微扰动指标的过程当中，常常采用室内试验的方式，对不同应力路径之下的微扰动指标进行研究。在研究的过程当中，需要选取好施工土体剪切的模量、孔隙的水压力等作为对土体微扰动的评价指标，从土力学角度对土体微扰动的机理进行解释，然而，在实际的施工过程当中，对土体剪切模量以及孔隙水压力的变化进行实时监测并不现实。同时，盾构隧道施工的扰动主要的外在表现为地表的变形，基于建筑物本身就存在着轻微沉降现象，在进行微扰动指标确定的过程中，需要建立盾构施工变形增量的控制指标，总量控制指标以及一旦超出控制标准之时，所要采取的控制措施等［2］。

1.2 施工中的监测与反馈

1.2.1 监测方法

在盾构结构的施工过程当中，对于建筑物所造成的影响具有不可预见性，随着施工的进行，常规性的人工监测方式并不能够确保监测数据所要求的实时性，因此，在盾构隧道施工的现场施工过程中，需要采用自动化监测与人工监测相结合的方式，对建筑物发生的沉降变形现象进行实时监测，同时，在进行监测点布置的过程当中，需要充分考虑到项目工程中各个环节的施工顺序、对保护对象的要求以及盾构隧道的相对位置等因素。

随着盾构隧道工程项目的逐渐开展，出现了众多的监测方式，如Peck所提出的监控量测法逐渐应用到了地下动态的施工中，这一方法主要关注的是，利用所监测到的相关数据信息，对土体的参数进行及时的反馈与修正，并对施工的参数进行科学的调整，从而确保盾构隧道施工的顺利进行。其主要的反馈控制流程见图2。

根据监测所得到的相关数据信息，相关人员首要的工作就是需要对项目工程影响范围之内建筑物的服务状态进行仔细的判断，一旦出现施工扰动高于预定的控制标准，影响到建筑物政策的服务状态，就需要立即停止施工项目，并及时采取预备的辅助加固措施，对施工扰动进行合理的控制，对设计的参数进行调整并做好相应的测试工作，确保测试合格之后，才能够应用到工程项目的施工中。

1.2.2 反馈控制

在对工程项目进行反馈控制的过程当中，最为关键性的一项环节就是需要选择好切实可行的控制措施，在选择的过程中，需要从盾构隧道施工控制着手，最大限度的降低施工所出现的扰动。

盾构隧道施工控制主要从开挖面平衡、盾构穿越等方面进行。一方面，开挖面平衡的控制。在盾构施工的推进过程当中，需要确保密舱内的压力处于一个特定的数值，而为了保证舱内压力能够均匀分布，这就需要提高舱内泥浆的流动性以及充实度，当遇到较大沉降或隆起地形结构之时，需要及时对开挖面的平衡力进行调整，境地盾构施工出现的扰动；另一方面，盾构穿越的控制。一般来说，盾构穿越之时所采取的姿势以及速度对于扰动有着较大的影响，因此，在进行盾构穿越控制之时，需要采取恰当的方式对盾构的姿态进行调整，同时当出现较大扰动之时，需要对盾构推进的速度进行调整，确保沉降处于可控范围之内［3］。

1.3 施工后的预测与控制

由于盾构隧道施工所造成的扰动具有不确定性，而且影响的因素也较多，例如，地表的堆载或者二次施工等，因此需要在施工后进

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行长期的预测。在进行预测的过程中，需要根据根据监测得到的数据及时修正预测的模型，并对导致差异出现的原因进行分析，针对原因的不同，采取不同的措施。同时，当所得到的检测数据表明地表陈建增大之时，需要对盾构隧道周边地区进行详细的勘察，如果是因为场地变化而造成二次沉降之时，应当立即隔断影响源，而如果是由于结构漏水而出现陈建之时，需要对漏水处进行加固，因此，在盾构隧道施工之后需要进行长期的控制工作，针对不同的状况，有针对性的采取措施，提高工程项目的安全性［4］。

2 盾构隧道微扰动施工控制技术体系的应用

以某盾构隧道施工为例，探究微扰动施工控制技术体系的应用。

2.1 工程概况

在该盾构隧道工程的施工过程中需要在一栋建筑物侧面穿过，该建筑物桩基的一半位于图层中，该土层灵敏性较高，当盾构结构穿过之时，上行线盾构与桩基之间的水平静距在3.95～6.07米，下行线盾构与桩基水平静距为13.15～15.27米，穿越环数在225～250之间。

2.2 微扰动施工控制技术的应用

在该工程项目经过建筑物侧面之时，需要设置好相应的关键性监测点，绘制出土体沉降的曲线，确保盾构结构开始穿越之时，各个监测点所得到了沉降数值能够保持在稳定的状态，防止出现大幅度沉降的现象，同时，还需要做好沉降数值的反馈工作，对沉降数值进行反馈控制，严格控制好盾构施工的推进速度，使其保持在50.0mm/min以下，确保施工的安全。此外，在穿越过改建筑物之后，施工建设单位还需要对建筑物做好长期的实时监测，一旦出现问题，及时采取有效的措施进行修缮，确保建筑物保持在正常状态［5］。