中交三航局交建工程分公司，上海 201900

1 工程简介

1.1 工程概况

上海西站—铜川路站区间由2台φ6760mm盾构机分别从上海西站上、下行线始发向铜川路站推进并进洞。区间隧道呈“V”字坡，最大坡度28‰，最小平面曲线半径349.840m，隧道顶部埋深15.5～26.0m。区间设一座联络通道兼泵站。区间隧道采用预制装配式钢筋砼管片，管片内、外直径分别为Φ5900mm和Φ6600mm，管片厚度350mm，宽度1200mm。管片强度等级C55、抗渗等级为P10～P12。

1.2 地质条件

根据勘察资料，该区间穿越民房等建筑时主要位于⑤1-1灰色黏土层、⑤1j灰色砂质粉土层、⑤1-2灰色粉质黏土层、⑥暗绿～草黄色黏土层、⑦1-2灰黄～灰色粉砂层中，部分地段涉及④1灰色淤泥质黏土层、⑤2灰色粉砂层。房屋基础下方，隧道上方有③1层灰色淤泥质粉质黏土、④1层灰色淤泥质黏土软弱土层，易受施工扰动，盾构推进风险较大。

2 软土地层盾构下穿建筑物应对措施

2.1 合理设计下穿施工模拟段

在盾构穿越建筑物以前合理模拟穿越区域对盾构穿越建筑的工况，利用模拟的方式在施工区域中设置校核参数值。模拟段施工的过程中，应按照监测数据信息，使用控制变量的方法对土压力数值、同步注浆数量数值、盾构掘进速度数值等进行合理检查分析，按照监测获取的数据信息实时调整掘进参数，优化参数的同时预防对地层产生扰动，避免对周围生态环境产生影响。在模拟的过程中获取到具体参数，为保证施工质量，其推进参数如下：土压力为0.38MPa，同步注浆3.5m3/环，掘进速度为20mm/min，明确相关的理论与实际施工参数关系，在房屋穿越推进过程中，综合考虑理论施工参数、合理的纠偏值（相互关系）、附加荷载及监测报表等，设置合理的施工参数，确保房屋安全。

2.2 严格控制土压力

在施工期间必须结合土压力平衡盾构的基本原理开展工作，将土仓之内的压力控制在和开挖面正面水土压力相互平衡的状态，保证开挖面区域中土体结构稳定性。但是在该工程施工期间，硬塑黏土层在沉降变化方面不会做出较为灵敏的反应，监测过程中的数据值也不能将土压力的设定状况全面反映出来，因此在施工工作中应该将土压力控制在比静止土压力稍高的状态，使地表能够呈现出隆起的形态，在监测数据值中直接反映出掘进土压力，上述在模拟段及穿越时土压力控制在地表单次隆起0～0.8mm，因此在施工期间应该按照具体的情况开展控制工作。

2.3 科学开展同步注浆施工工作

同步注浆施工应以黄沙、粉煤灰、膨润土作为主要的原材料，按照配比的要求进行材料的配置，保证浆液有较高的稳定性和流动性，避免出现固结过程中体积收缩和沁水现象，有效进行盾尾部分孔隙的填充处理，实现地面沉降的良好控制作用。在注浆施工之前应使用公式计算每一环的注浆体积：

式中：V1为管片外弧面与盾构机外径之间的体积，m3；V2为同步注浆壳体自身的体积，m3。根据盾构外径为Φ6760mm，管片外径为Φ6600mm，可计算得V=π÷4×(6.76-6.6)×1.2+0.21=2.22m3。

为了确保注浆施工效果,每一环的注浆数量都必须是建筑孔隙的140%～180%。值得注意的是，当盾构推进到92环时，同步注浆系统的计量数据值与实际应用数据值存在一定的差异，也就是显示屏中的注浆数量并非实际注浆的数量，为确保精确性开展施工工作，应该对浆液液面高度进行观察，明确具体的注浆数量，保证同步注浆施工的质量。具体开展工作时还应利用合理样本检测方式明确坍落度和沁水率，便于在施工期间严格进行注浆施工的管理[1]。

2.4 合理开展掘进速度施工管理工作

在掘进速度控制的环节中，应该按照出土数量、注浆数量、盾尾油脂注入速率、地表状况等严格进行速度的管理，利用模拟段分析方式、穿越之前的监测方式等分析数据信息，可以发现在盾构掘进速度为10～15mm/min，土压力出现波动的现象很少，土层扰动也很小，因此在掘进环节中应按照这个标准控制掘进速度，进而确保掘进施工的质量。

2.5 盾构姿态施工控制

为保证盾构姿态得到合理的控制，在工作中应该合理设置盾构轴线，保证轴线不会出现偏差。一般情况下，推进油缸的位置是在圆柱体中间区域，因此在盾构纠偏的环节中很容易出现切口、盾尾姿态相反的现象。对于软土地层来讲有一定的压缩性，因此在纠偏期间切口面、盾尾面的平面会形成和“8”字较为类似的形状，纠偏的角度越大形状的面积就越大，如果不能严格进行注浆数量的调整，很容易出现沉降的现象。因此，在软土地层盾构下穿建筑物的过程中，应尽量保证盾构处于速度均匀，按照“勤测、勤纠、小角度纠偏”的原则进行纠偏控制，同时还需严格开展纠偏过程的控制工作，保证纠偏的科学性与合理性。

2.6 二次注浆施工措施

二次注浆的施工工作中应该在管片中预留注浆孔，以此预防出现沉降的问题，要求在施工期间使用增加注浆点数、减少每次注浆量、提升均匀性的形式开展工作，注浆期间的压力控制在注浆口水土压力之上，使得浆液能够顺利注入。由于该工程穿越模拟段10～50环掘进期间的土压力设置的数据值偏低，盾构穿越以后没有明显的沉降减缓现象，因此必须开展二次注浆施工工作，连续性、多次性的注浆，以此控制沉降问题，按照监测数据值开展注浆工作。但是在多次注浆的过程中可能会出现土体结构破坏的现象，沉降问题严重，因此在二次注浆期间应该着重预防出现沉降的问题，开展分层注浆加固施工工作，考虑到可能会有两次穿越的叠加效应，在隧道周围区域预留注浆孔，每环大约15个，在加固之后能够提升土体的均匀度，降低渗透方面的系数指标，注浆加固以后土体的强度能够达到≥1.0MPa的标准。一般情况下，各种土层结构所产生的沉降反应也存在差异，各个土层结构已经从下到上受到了破坏性影响，采用二次注浆施工方式可以进行沉降趋势的控制，但是也会导致土层受到二次破坏，因此二次注浆施工技术只能当作是紧急补救的措施，应该尽量减少应用次数和应用量，以免引发工程的施工质量和稳定性问题[2]。

2.7 管片拼装施工措施

完成盾构掘进施工工作之后不能立即进行管片的拼装，应该等待2～3min以后，周围的土体能够与盾构机相互之间凝固，此时对千斤顶进行回缩处理，开展管片拼装的施工工作。拼装施工期间，螺栓应该一次性紧固，后续开展3次复紧工作，将扭矩数值控制在150N·m以上，保证复紧的操作效果。在管片拼装的施工环节中，相关部门应实时监测拼装的质量、稳固性，如果发现有拼装方面的质量问题或是缺陷，就要立即进行处理，保证其中管片拼接的质量符合规范要求，以此增强各方面的施工工作有效性。

3 软土地层盾构下穿建筑物的施工管理措施

3.1 加大人员管理力度

施工管理的过程中应重点开展人员的管理工作，安排专业化的人员组建成盾构下穿建筑物的施工领导、工作小组，明确各项施工标准、责任与要求，确保工程的施工质量。为了保证盾构能够顺利下穿建筑物，在穿越施工以前应到现场开展技术交底的工作，每位施工人员都必须掌握技术知识，清晰了解盾构隧道和建筑物相互的位置关系，熟练掌控施工技术流程。

3.2 强化施工记录管理

要求在盾构下穿建筑物期间强化施工记录管理，通过专用表式书面记录每日工作状况、每环的掘进数据，这样不仅有利于工作交接，而且便于后期数据收集，并以此为基础数据，解决盾构下穿建筑物的施工难题，整合数据信息与施工内容进行集中性、统一性的施工管理。

3.3 强化应急预案管理

成立有关的应急工作小组，各个部门为小组成员，共同研究编制应急预案内容，同时还需合理设置相关的应急预案启动机制和程序，要求在出现突发事件的时候立刻启动应急预案，统一开展领导工作，以最快的速度做出反应，严格按照法律规定执行工作，这样在完善应急预案的情况下能够预防出现经济损失、人员伤亡等现象。

4 监测结果

区间隧道贯通后，建筑物最大累计沉降为-12.7mm，平均沉降量为-4.39mm；建筑物最大隆起6.96mm，平均隆起4.32mm，整体变形控制较好，未发现结构开裂、破损情况。在盾构穿越群房过程中为避免后期发生较大沉降，在盾构施工中适当增大了土压力使地表及建筑物微隆起，盾构虽穿越后土层受扰动后沉降，但沉降量较小，随时间变化趋于稳定。

5 结束语

综上所述，在软土地层盾构下穿建筑物施工的过程中，应结合建筑物结构特点、盾构下穿施工的要求，完善有关的施工计划方案与工作模式，按照标准规范开展施工工作，确保盾构掘进、注浆施工、管片拼装等环节的质量，还需要强化人员管理，加大应急预案的管理力度，争取在新时期的环境中营造良好的施工氛围，确保施工质量和安全。同时，在保证建筑物安全的前提下，可以适当增加掘进土压力，这样有利于后期沉降控制。