盾构隧道微扰动施工控制技术体系及其应用

2017-03-02王玮

黑龙江交通科技 2017年2期

关键词：扰动控制技术盾构

王玮

(贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳 550001)

盾构隧道微扰动施工控制技术体系及其应用

王玮

(贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳 550001)

盾构隧道微扰动施工控制技术体系由三个部分组成，即施工前查勘预测和抉择、施工中监控量测与控制；施工后长期预测，可有效减少盾构隧道施工对周边地区的干扰，保障隧道施工的安全性。

盾构隧道；微扰动；施工控制技术；应用

1 盾构隧道微扰动施工控制技术体系

1.1 施工前勘察和选择

(1)勘察施工现场。在盾构隧道施工前，建筑工程单位必须详细勘察隧道工程涉及范围内的地质环境状况，包括水文、地层、建筑物状态等，同时需要对政府相关文件要求、施工涉及的法律条文进行分析和明确。在工程施工过程中，仔细调查周边地区处于阶段建筑物的基础及施工所产生的扰动程度，加强对盾构隧道穿越区域的勘察力度，应用多种方式相结合，提高勘察的准确性及勘察相关资料的完整性。

(2)确定微扰动指标。一般情况下，多采用室内试验方式确定微扰动指标，针对不同应力路径之下的微扰动指标，需做出详细分析和研究。在研究过程中，将施工土体剪切模量、孔隙水压力等作为微扰动指标，并从力学角度做出解释说明。但是在实际施工中，监测土体剪切模量、孔隙水压力难度非常大，甚至难以实现。盾构隧道施工主要扰动表现为地表变形，由于建筑物存在轻微沉降的情况，在确定微扰动指标时，需完善盾构施工变形增量的指标，并制定出控制标准外的解决措施，若超出控制标准，必须综合考虑实际情况，采取科学合理的处理方案，避免出现严重的工程事故，保障施工的安全性。

1.2 施工过程中监测和反馈

(1)施工监测。盾构法对周边建筑物所造成的影响，往往具有不可预见性。在盾构隧道施工过程中，常规性人工监测方法难以保障监测数据的准确性、实时性和完整性。那么盾构隧道施工现场，需要通过全自动与人工联合监测方式，实时监测建筑物出现沉降变形情况。在布置监测点时，应综合考虑相关因素，如隧道工程各个环节的施工顺序、盾构隧道相对位置、对保护对象的要求等。在盾构隧道工程不断开展的背景下，监测方式也越来越多，其中Peck提出的监控量测法，在地下动态项目施工中广泛应用，监控量测法是通过分析监测到的数据信息，及时修正土体参数，并及时反馈，科学调整施工参数，保障盾构隧道施工顺利进行。相关人员必须密切监测施工情况，针对所获得的数据信息，仔细判断隧道工程影响范围内建筑物的服务状态，若施工扰动超出预定控制标准，对服务状态造成了影响，需停止施工，并进行加固措施，合理控制施工扰动，根据工程施工进度、扰动程度，科学调整设计参数后，做好测试工作，测试合格后，方可应用于工程项目施工中。

(2)反馈与控制。在对隧道工程实施反馈控制时，制定和完善切实可行的控制措施尤为重要，需要从工程施工控制入手，减少施工出现的扰动。开挖面平衡、盾构穿越是盾构隧道工程实施控制的重点。在开挖平衡的控制方面，施工推进时，需保障密舱内压力为特定数值，故需要增加舱内泥浆的流动性和充实度，确保舱内压力均匀分布，一旦遇到较大程度的沉降或地形结构隆起，可及时调整开挖面的平衡力，减少施工带来的扰动。在盾构穿越控制方面，穿越姿势、速度直接关系到扰动的程度。那么在控制盾构穿越时，需采取恰当的方式调整盾构姿态，若出现较大扰动，需调整盾构推进速度，使沉降程度处于可控范围中。

1.3 施工后的预测和控制

相关室内试验结果证实，土体孔隙水压力与施工扰动程度密切相关，也是评估扰动程度的重要指标，其中孔隙水压力的消散与时间存在一定关系，尤其是软土地区。相关学者认为，通常情况下，隧道长期沉降总量比例为30%～90%，在软土地区比例更高。那么做好施工后变形发展预测，制定相关技术措施控制长期变形带来的危害至关重要。盾构隧道施工带来的扰动具有不确定性，地表堆载、二次施工等是扰动产生的常见因素。因此需要对施工后隧道工程进行长期预测和控制。在预测时，依据监测数据，及时调整预测模型，并分析差异出现的原因，针对性采取控制措施，保障工程的安全性。另外，若监测数据提示地表陈建增加时，需仔细勘察对盾构隧道周边区域情况，如果是因为场地变化导致二次沉降，必须将影响源立即隔断；若陈建出现是由于结构漏水，应加固漏水部位。总之针对不同状况，采取不同措施，可提高隧道工程的安全性。

2 盾构隧道微扰动施工控制技术体系的实践应用

2.1 工程概况

在此盾构隧道工程施工中，需要在一栋建筑物侧面穿过，该建筑物桩基一半位于图层内，土层灵敏性较高，盾构结构穿过时，下行线盾构和桩基相距13.12～15.30m，上行线盾构和桩基水平相距3.93～6.08m，穿越环数225～250。

2.2 微扰动施工控制技术应用

经建筑物侧面时，此工程项目需要设置相应的关键性监测点，对土体沉降曲线进行绘制，在盾构结构穿越时，确保各个监测点所得沉降数值处于稳定状态，避免大幅度沉降。及时反馈沉降数值工作，有效控制沉降数值，严格控制盾构施工推进速度，控制在50mm/min范围内，保障施工的安全性。同时，施工单位需要对建筑物进行长期的监测和控制，针对出现的问题，及时采取修补措施，使建筑物保持在正常状态。