软土地区盾构长距离下穿群房施工技术

杜玉奇

（天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000）

1 工程概况

天津地铁4号线某区间段长度为1 342 m，为左右线平行布置区间。该区间段由A站始发、B站接收，区间曲线半径为2 000 m。左右线相邻距离11.4～14.5 m，由A至B线路纵断面整体呈上坡趋势。线路出A站后，首先以短距离2‰的下坡，左右线先后以3.968‰、8‰的坡度上坡，而后以短距离2‰的下坡到达区间线路设计终点B站。区间结构顶上覆土厚度约为11～17 m。

区间盾构沿规划均富路，经宜白路、宜赵路、长安道，沿线长距离穿越宜兴埠镇大量老旧平房 （1倍盾构直径影响范围内124栋），区间所穿越的平房均为砖砌结构、条形基础，修建年代较早 （20世纪90年代），区间盾构平面示意图见图1。

图1 天津地铁某区间盾构平面示意图

2 工程地质、水文地质

天津地区地下为软弱土层，本区间垂直方向1.67～-39.9 m主要分布土层见表1。其中盾构区间土质主要为：⑥4粉质黏土、⑦粉质黏土、⑦1黏土、⑧1粉质黏土、⑧11黏土、⑧24粉质砂土、⑨11黏土、⑨1粉质黏土，其地质剖面图如图2所示。地层岩性特征见表1。

图2 天津地铁某区间段地质剖面图

续表1

3 重难点分析

（1） 软土地层稳定性差：本项目区间段大部分位于饱和粉质土地层中，地下水水量富足，地质土层自稳能力较差，触变性及流变性较高，极易引起盾构顶部建筑发生变形、沉降，为本地铁盾构区间的主要控制难点。

（2） 区间段内存在特殊地层：区间段贯穿路线局部路段存在夹杂液化地层，盾构施工需特别注重土仓压力控制及盾构密封性控制，避免液化地层流动引起地面陷穴及突然沉降[1]。

（3） 盾构顶部地面建筑物老旧、密集：区间上方地面为大量密集老旧平房，年代较久且局部房屋破损严重，房屋自身结构稳定性较差，对地面沉降敏感，极易发生开裂破坏。

（4） 盾构区间下穿距离较长，施工影响范围大：区间段距离全长1 342 m，全线上方均为老旧建筑物，影响范围大，施工全线过程变形控制难度大。

4 软土盾构施工技术措施

4.1 土仓压力控制

通过现场试推并结合现场实际条件，现场土仓压力计算如下式所示：

式中：

P—土仓压力上限值（kPa）；P1—地下水压力（kPa）；P2—静止土压力（kPa）；

P3—被动土压力，一般取 20 kPa；γw—水的容重 （kN/m3）；

h—地下水位以下的隧道顶埋深（m）；

K0—静止土压力系数，对于粉质黏土，根据岩土工程勘察报告取值0.32～0.64；

γ—土的容重（kN/m3）；

H—隧道顶埋深（m）。

软土区盾构下穿平房建筑时，施工土仓压力施工控制在1.2～2.0 bar，根据地面监测情况，及时进行调整盾构相关掘进参数。

4.2 盾构长距离穿越平房建筑物控制措施

（1） 全线盾构机作业前，项目施工单位应调查平房建筑的状况，必要时进行保全性房屋鉴定，便于后期对比分析；

（2） 严格控制盾构机掘进参数：盾构机掘进应保持匀速、连续行驶，驱动速度控制在35～40 mm/min；土仓压力值不超过0.2 bar；盾构机穿越顶部建筑物施时，土仓压力值增加0.1 bar；穿越管道的压力应减小0.1 bar，刀盘扭矩为2 200 N·m。

（3） 为保证盾构穿越液化地层的密封性能良好，应优先选用优质的盾构尾油。盾尾喷油量≥50 kg/圈，盾尾密封压力≥5.0 bar，以防盾尾泄漏[2]。

（4） 为保证盾构机行驶稳定姿态，实现“认真整改，少整改”，减少因姿态调整引起的地质土层扰动，盾构机在纠偏时偏，纠偏幅度应控制在4 mm/环。

（5） 同步灌浆稠度的现场试验表明，同步灌浆的水泥含量应≥120 kg/m3，稠度应≤11，灌浆初凝时间≤6 h，灌浆压力应控制在2.6～3.4 bar。

（6） 将钠基膨润土或高分子聚合物材料注入筒仓及掌心面，提高开挖面工作性和稳定性。

（7） 根据地表沉降值及盾构环渗漏情况，在盾尾后5-8圈及时跟进二次灌浆，灌浆方式采用双桨灌注，灌浆压力范围为3～5 bar。

（8） 根据监测资料，及时增加监测频率，调整土仓压力、灌浆压力、灌浆量等开挖参数，对监测点采取保护措施：在监测点设置明显标志；定期对监测点进行检查。协调参与方的保护；及时重置和读取监测点，确保监测正常。

5 安全保障措施

5.1 人员保障

（1） 项目配备有经验的管理人员和劳务协作队伍；

（2） 盾构机司机、门吊司机、电瓶车司机、管片拼装手、同步注浆等关键岗位必须进行岗前培训、考核，取得上岗证书。此外还制定高风险岗位提示卡，让一线作业人员掌握各自岗位业务知识。

5.2 设备保障

（1） 本区间盾构机采用中铁装备CTE6400型土压平衡盾构机，性能评估合格后方可使用；

（2） 配备2个班组机修人员对盾构机进行检修、保养工作，保持盾构均速、快速施工，避免非正常停机；

（3） 列车编组为采用1辆电机车 + 4辆渣车 （16 m3） +1辆砂浆车 （8 m3） + 2辆管片，每个盾构机配备2个列车编组，保证盾构机能够匀速、快速施工；

（4） 盾构机第6节台车上配备双液注浆加固机械，运转正常。

5.3 管理措施

（1） 制定盾构隧道专项应急预案，有针对性地进行演练，提高作业人员的整体应急能力和响应能力；

（2） 盾构机配备项目部技术人员，实时控制推进速度、土压力、盾构机姿态、分段姿态、同步灌浆量等关键参数。如果发现异常，可以在第一时间纠正；

（3） 试验段取断面起点200 m，根据施工监测确定盾构机施工参数；

（4） 为加强盾构隧道施工风险控制，成立以项目经理为首的应急领导小组，实行领导班子制度，建立严格的管理制度，强调职责分工；

（5） 项目经理负责预警、响应和危险。明确各成员在应急救援项目中的作用和任务，熟悉各自岗位的应急要点。发生风险预警时，应立即召开预警与响应会议，研究处置方案，及时采取处置措施。处置后，被处置人确认处置效果，并按照相关管理规定及时履行消防控制程序。

6 结语

本文详细介绍了软土地区盾构长距离下穿平房建筑物施工技术，施工过程关键控制点如下：①为确保地表平房建筑的稳定，软土区土仓压力应维持1.2～2.0 bar，并根据地面监测情况，及时修正掘进参数；②推进速度控制在30～40 mm/min（ 保持匀速、快速）；③土仓压力变化值范围不超过0.2 bar，穿越多层建筑物在理论的基础上提高0.1 bar左右压力，穿越有压管线在理论的基础上减小0.1 bar左右压力。