孙哲
[摘 要]通过大连地铁一号线香工街站至春光街站区间的工程实践，结合具体的工程特性，总结盾构机在中风化板岩、岩溶发育、杂填土质内的掘进控制。
[关键词]中风化板岩 盾构掘进 地层稳定
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0116-01
1、工程地质
1.1 地形地貌及既有建筑物和管线
春光街站～香工街站区间位于西岗区，沿华北路东西向布置，线间距约36～25.8m。所在地区地貌为坡残积台地，地形起伏较大，现为道路，场地开阔，不平坦，地面高程14.75m～19.93m。华北路道路下方内分布着大量的地下管道、管线。
1.2 场地地质构造
地貌为坡残积台地，表覆第四系全新统素填土层，下伏震旦系五行山群长岭子组强-中等风化钙质板岩，节理裂隙较发育。
1.3 地形地貌及既有建筑物和管线
春光街站～香工街站区间位于西岗区，沿华北路东西向布置，线间距约36～25.8m。所在地区地貌为坡残积台地，地形起伏较大，现为道路，场地开阔，不平坦，地面高程14.75m～19.93m。华北路道路下方内分布着大量的地下管道、管线。
1.4 地面建筑物处理
区间施工不穿越房屋，华北路两侧建筑物密集，但均为7层及以下房屋，为浅基础。区间隧道距离华北路高架桥桥桩较近，平面最近距离为2.65m，竖向最近距离为4m。
施工中应加强对周边建筑物的监测，应根据沉降的允许值制定建筑物的地面变形的警界值。施工过程中实行信息化施工，加强跟踪量测工作。
2、各类建筑物保护的控制标准
地表隆陷值应控制在+10mm和-30mm内，并应使建筑物不发生有害的沉降和倾斜。建筑物下沉倾斜控制基准，根据《建筑地基基础规范》各类建筑物的允许倾斜和沉降值控制相应的控制值，并据此做好监测管理。
3、地面沉降的原因
由于盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰或受剪切破坏的重塑土的再固结是地面沉降的基本原因。
3.1 引起地层损失的施工及其他因素分析
3.1.1、开挖面土体移动
当盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧压力，则开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降；当盾构推进时，如作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力，则正面土体向上向前移动，引起负地层损失而导致盾构前上方土体隆起。
3.1.2、盾构后退
在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体塌落或松动，造成地层损失。
3.1.3、土体挤入盾尾空隙
由于向盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不适当，使盾尾后坑道周边土体失去三维平衡状态，而向盾尾空隙中移动，引起地层损失。在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的主要因素。特别是盾构在粘性土中推进时，盾构外周粘附一层粘土，盾尾后隧道外围圆形空隙会有较大量的增加，如不有效增加压浆量，地层损失必大量增加。
3.1.4、改变盾构推进方向
盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中，实际开挖断面不是圆形而是椭圆，因此引起地层损失。盾构轴线与隧道轴线的偏角越大，则对土体扰动和超挖程度及其引起的地层损失也越大。
3.1.5、盾构正面障碍物引起的损失
随盾构推进而移动的盾构正面障碍物，使地层损失在盾构通过后产生空隙而又无法及时压浆填充，引起地层损失。
3.2 受扰动土体的固结
盾构隧道周围土体受到盾构施工的扰动后，便在盾构隧道周围形成超空隙水压力区。在超空隙水压下降中，空隙水排出，引起地层移动和地面沉降。此外，由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的壓浆作用等施工因素，是周围地层形成正值的超空隙水压区。其超空隙水压力，在盾构隧道施工后的一段时间内消散复原，在此过程中发生排水固结变形，引起地面沉降也即主固结沉降。
另外，土体受到扰动后，土体骨架还发生持续很长时间的压缩变形。在此土体蠕变过程中产生的地面沉降为次固结沉降。次固结沉降一般要持续几年的时间。
由上述可知，地层损失是不可避免的，如何在施工过程中精心组织盾构施工是最根本途经，尤其在盾构机通过桩基群时需采取有效的措施把地层损失降到最低程度。
3.3 在盾构机掘进前后需做以下工作：
首先对盾构隧道施工影响范围的建筑物进行全面的调查，并进行房屋鉴定工作。对全线的建筑物建立全面的监测网点，加强信息化施工。以建筑物调查和量测结果为基础，对施工前和施工初期施工引起的地层沉降及对建筑物的影响进行精确的预测。根据调查，对那些地层地质条件比较差的桩基群预先进行加固措施，必要时进行桩基托换工作。在盾构施工时要加强盾构施工的管理，特别是要注意以下几个方面的操作：盾构掘进时及时调整掘进速度和出土量以控制土仓压力，从而减小地面的沉降和隆起。在盾构暂停掘进时加强管理，避免由于盾构推进千斤顶回缩而引起盾构机后退，使开挖面土体塌落或松动从而引起地层损失。管片安装后及时向盾尾压浆，并保证压浆压力和压浆量。根据监测结果在沉降较大的桩基群底进行二次补压浆来减少地层损失。盾构掘进时要严格控制盾构机掘进状态，使盾构机沿着线路设计中线掘进。由于盾构施工不可避免地出现蛇行现象，对蛇行值的修正应以长距离慢慢修正为原则，倘若修正过急，蛇行反而更加明显。在直线推进情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计中线上远方一点作直线然后以这条直线为新基准进行线形管理。
参考文献
[1]张云，殷宗泽.盾构法隧道引起的地表变形分析.《岩石力学与工程学报》，2002，21（3）.
[2]张庆贺，杨俊龙.盾构推进引起土体扰动理论分析及试验研究.《岩石力学与工程学报》，1999，18.
[3]周文波.盾构法隧道施工技术及应用.中国建筑工业出版社，2004.
