马永博

摘要：本文以石家庄市塔北路综合管廊工程 DJ-03～DJ-04-02区间盾构下穿建筑物工程为例，深入研究盾构下穿建筑中掘进参数的控制策略，具有重要意义。

Abstract： This paper takes the DJ-03～DJ-04-02 section of the comprehensive pipe gallery project of Tabei Road， Shijiazhuang City as an example， and studies the control strategy of the tunneling parameters in the shield tunnel underpass the buildings. It is of great significance.

關键词：盾构;下穿建筑;掘进参数;控制策略

Key words： shield;underpass construction;tunneling parameters;control strategy

中图分类号：U455.43                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）27-0133-03

0  引言

盾构法是一种工法，能够有效拓展地下空间，具有多种特点，如成型隧道质量高、施工环境良好、开挖掘进速度较快、施工机械化程度高、对施工周边环境影响较小等。但是针对盾构机穿越的地层，因其自身的多种特点，如多变性、复杂性、不可预见性等，所以在实际施工过程中，常常会存在多种无法预见的风险，尤其是在地质较差条件下，在下穿建筑物时，因存在非常大的施工风险，极易破坏、损坏建筑物，出现严重的人员伤亡事故现象和重大财产损失现象。因此，在盾构下穿建筑物施工时，必须严格控制相关掘进参数。本文以石家庄市塔北路综合管廊工程DJ-03～DJ-04-02区间盾构下穿建筑物工程为例，对盾构下穿建筑中掘进参数的控制策略进行了深入研究，具有重要意义。

1  案例分析

1.1 工程背景

DJ-03～DJ-04-02区间位于规划塔北路及现有塔北路南侧，呈东西走向，区间全长2097m。本工程区间隧道采用盾构法施工。线路纵向坡度呈“W”字坡，最大纵坡为-35‰下坡、35‰上坡。管廊覆土厚度约13.31m-30.04m，区间隧道断面穿越地层主要以粉细砂层、中粗砂含卵石层、粉质黏土层为主。

1.1.1 盾构管片结构形式

隧道衬砌采用预制混凝土平板型管片衬砌，衬砌环外径为6000mm，内径为5400mm;管片宽度为1200mm，厚度为300mm。预制钢筋混凝土管片设计强度为C50，抗渗等级为P12。衬砌环采用标准环+左右转弯楔形环型式。衬砌环由1个封顶块、2个邻接块、3个标准块组成。衬砌环采用错缝拼装，接缝采用弯螺栓连接，其中每个环缝采用16根M24螺栓，每环纵缝采用12根M24螺栓。

1.1.2 隧道平纵断面图设计

DJ-03～DJ-04-02区间盾构线路平面为直线。线路纵向最大坡度为35‰，共含7处竖曲线，采用两种曲线半径，分别为2000m、3000m;盾构从DJ-03盾构井始发后依次以6‰的下坡掘进20m，以35‰的下坡掘进300m，以3‰的下坡掘进139.3m，以22‰的上坡掘进231m，以3‰的上坡掘进370m，以35‰的上坡掘进273m，以5‰的下坡掘进367m，以5‰的上坡掘进396.3m到达DJ-04-02盾构接收井。管廊线路中心线标高为33.579-49.459m。

1.1.3 区间与建筑物相对位置关系

DJ-03～DJ-04-02区间在DK1+021.4～DK1+101.14处下穿空中花园地下室，隧道顶与空中花园地下室底板间净距约4.46m，对应环号为770～836环，共计66环。

DJ-03～DJ-04-02区间在DK1+266.466～DK1+796.246处近距离侧穿卓达书香园小区住宅楼，隧道结构边缘距住宅楼结构边缘最近水平距离仅为3.4m，纵断面上该穿越段区间隧道埋深约13.2-20.03m，此次盾构近距离侧穿地段总长为442环，为960-1402环。

1.2 地铁盾构下穿建筑中掘进参数的控制策略

1.2.1 普通试验段与克泥效试验段掘进参数对比

地面沉降的控制主要从盾构掘进参数的合理设定来保证，根据3号机已施工完成660环成型隧道的总结结果，并考虑下穿建筑物的特殊情况，盾构下穿试验段拟定4组掘进参数。试验段前50m不采用克泥效工法施工，后50m采用克泥效工法。通过试验段4组数据的对比，同时根据现场实际监测情况的反馈，优化数据，制定下穿建筑物合理的一组掘进参数。

通过对已完成本区间666-749环穿越空中花园建筑物试验段两种参数设定掘进后，得到最优的掘进指导参数正穿段施工。

①掘进速度。

盾构机进入试验段666-707环掘进速度在35-40mm/min左右，进入克泥效试验段708-749环掘进速度在30-35mm/min左右，普通试验段与克泥效试验段对比分析较容易发现掘进速度相对较慢，确保了浆液能填充饱满、密实，并减少对地层的扰动。

②总推力。

盾构机进入试验段666-707环总推力在11000kN左右，进入克泥效试验段708-749环总推力在13000kN左右，最大值时为719环14500kN，达到额定推力（37730kN）的38.43%，普通试验段与克泥效试验段对比分析较明显发现总推力有所增大，增大值约为2000kN，原因可能是克泥效工法施工有部分克泥效液体进入刀盘前方所导致，均属于正常情况范围。

③刀盘扭矩。

盾构机进入试验段666-707环扭矩在3900kNm左右，进入克泥效试验段708-749环扭矩在4200kNm左右，最大值时为730环4630kN，达到额定扭矩1.1转每分钟时（5771kN）的80.22%，普通试验段与克泥效试验段对比分析较容易发现扭矩有所增大，原因可能是克泥效工法施工注入时有部分克泥效液体进入刀盘前方和土仓内增大压力所导致，均属于正常情况范围。

④出土量。

本台小松盾构机开挖直径为6280mm，理论出土量为37.1m3，进入试验段666-749环出土量基本控制在37m3左右，施工中出土量严格按照理论出土量控制（松散系数1.212），每环出土控制在45m3左右，均属于正常范围。

⑤土仓上部土压。

盾构机进入试验段666-707环土压控制在1.2bar左右，进入克泥效试验段708-749环土压控制在1.1bar左右，结合地表沉降监测及掘进参数情况来看均属于正常合理范围。

⑥同步注浆量与注浆压力。

为了按照之前计划的4组掘进参数推进，盾构机进入试验段666-707环和进入克泥效试验段708-749环同步注浆量在5m3和5.5m3，注浆压力控制在0.3MPa左右，结合地表沉降监测及掘进参数情况来看，均属于正常范围，后期在保证地表沉降监测值能够在规范允许内和盾尾不漏浆、盾尾刷不破坏的情况下，穿越期间尽可能多注浆。

⑦渣土温度。

盾构机进入试验段666-707环渣土温度在22.5-27℃左右，进入克泥效试验段708-749环渣土温度在22-26℃左右，渣土温度相对有所降低，原因可能是因为克泥效注入刀盘前方及土仓内，均属于正常合理范围。

⑧渣土塌落度。

盾构机进入试验段666-707环渣土塌落度在110-130mm之间，进入克泥效试验段708-749环渣土塌落度在116-138之间，塌落度相对有所变大，原因可能是因为克泥效注入刀盘前方及土仓内，均属于正常合理范围。

通过对已完成本区间666-749环穿越空中花园建筑物试验段两种参数设定掘进后，得到最优的掘进指导参数正穿段施工，具体参数设定，还应根据当时所处地层情况结合试验段的分析总结，设定相应最优参数，优化渣土改良方法，细化泡沫剂、盾尾油脂、膨润土以及分散剂的使用情况和技术指标。

1.2.2 拟定剩余各区段掘进参数

本次拟定结果主要参考依据为试验段掘进参数分析总结和笔者多年在同类穿越建構筑物期间总结得出来的掘进参数施工经验对比分析总结所得，具体区段参数如表1。

2  结论

通过对已经掘进完成的666-749环试验段地表监测数据分析总结得出：使用克泥效工法施工与不使用克泥效工法施工，无论是地表累计沉降值还是变形沉降速率值都得到较好的控制，地表最大累计沉降值由之前普通试验段677环-7.1mm，变成克泥效试验段正常范围内的-4mm左右，对比分析发现使用克泥效工法施工可减少2mm左右地表累计沉降;单次变形最大速率值由之前的-1.71mm/d，变为+0.57mm/d，均在设计要求允许范围内。如图1所示。

参考文献：

[1]丁智，魏新江，魏纲，李晓珍.邻近不同基础建筑物地铁盾构施工相互内力影响研究与分析[J].岩土力学，2017（S1）.

[2]刘国楠，张远荣，肖文海.盾构过富水砂层对地表建筑物影响的研究[J].西北地震学报，2017（03）.

[3]李海.盾构隧道下穿建筑物控制技术和监测[J].铁道建筑，2018（09）.

[4]王磊.浅谈盾构下穿建筑物掘进参数控制[J].价值工程，2016，35（08）：107-110.