第４４卷第５期 ２０１７年３月 施工技术 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 软土地层盾构施工控制要点及措施 高超 （中交隧道工程局有限公司，北京 １００１０２） ［摘要］结合软土地层盾构掘进施工实例，从盾构始发、管片拼装、姿态控制、同步注浆、地表隆沉及盾构到达等方面分 析与研究，总结软土地层中盾构掘进施工中姿态控制要点及处理措施，为类似施工提供借鉴与参考。 【关键词］软土；盾构施工；管片 ［中图分类号］Ｕ４５５．４３ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０ｌ７）０５—００４０—０２ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ Ｇａｏ Ｃｈａｏ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ，ｓｅｇｍｅｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ，ａｔｔｉｔｕｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｓｕｒｆａｃｅ ｕｐｌｉｆｔ ａｎｄ ｓｈｉｅｌｄ ａｒｒｉｖａ１．Ｋｅｙ Ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ａｔｔｉｔｕｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｓｉｍｉｌａｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ；ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｓｅｇｍｅｎｔ 软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗 剪强度低、透水性差、土层层状分布复杂、各层间物理力学 性质相差较大等特点，其中，淤泥和淤泥质土一般呈软塑状 态，土层结构一经扰动破坏，其强度剧烈降低甚至呈流动状态。 盾构施工穿越软土地层，存在较大的施工风险及难度。 １工程简介 甬江北站一孔浦站盾构区间设计长度８７７．４７ｍ，隧道最小 曲线半径３５０ｍ，线间距１３．５～１５ｍ，最大纵坡２６％ｏ，隧道顶 覆土１Ｏ．３～１７．４ｍ。隧道穿越主要地层为：②４层淤泥质粘土、 ③１层粉土，粉砂夹粉质粘土、③１ｂ粉质粘土、⑧２层粉质粘 土、④２层粘土层。地下水主要为第四系松散浅层孔隙潜水类 型和深部松散岩类孔隙承压水。 本盾构区间采用石川Ｉ岛０６３４０加泥式土压平衡盾构机 掘进，盾构机掘进最小曲率半径２５０ｍ，最大坡度４４％０ｏ。盾 体长８．６８０ｍ，刀盘直径为６３７０ｍｍ，盾尾直径６３４０ｍｍ，盾 尾间隙３０ｍｍ，刀盘开口率为４０％。盾构机千斤顶最大行程 ２１５０ｍｍ，最大推力３７５００ｋＮ；最大掘进速度８．５ｃｍ／ｍｉｎ；刀 盘的工作额定扭矩５２３５ｋＮ－ｍ，最大扭矩６２８０ｋＮ・ｍ；铰接油 缸推力为２５００ｋＮ。 区间管片采用通用型衬砌管片，管片环宽ｌ ２００１Ｔｉｍ，最大 楔形量３７．２ｍｍ。每环管片分为６块，其中包括三环标准块（Ｂ１， Ｂ２，Ｂ３）、两环邻接块（Ｌ１，Ｌ２）、一环封顶块（Ｆ）、管片纵向 及环向采用凹凸榫连接设计。 ２控制要点及措施 ２．１盾构始发 盾构始发为盾构施工重要工序，始发的顺利与安全直接 关系到盾构整体施工效果。隧道始发过程中，易出现盾构机 低头、曲线始发姿态控制超限、螺旋输送机卡死、推力过大、 收稿日期：２０１７—０２—１６ 作者简介：高超（１９８５一），男，湖南岳阳人，工程师，主要研究方 刀盘扭矩过大等问题，施工中应从以下几点加以控制，确保 始发质量。 向为市政地铁施工、技术管理。 混凝土早期强度高，采用机械捣实混凝土，使模板周转加快， 生产率得到提高，且可获得高质量混凝土。 ３．４处理混凝土的裂缝 应用宽幅摊铺机摊铺混凝土可预防纵向接缝产生，但不 能预防横向接缝的产生。而混凝土至少每天都会产生ｌ条混凝 土裂缝，固若未有效处理混凝土裂缝，则会对整个工程的平 整度造成极大影响，且混凝土接缝处的平整度不够，将会引 起混凝土凸起、下洼的现象。 为保证混凝土产生裂纹并导致混凝土松散，需压实混凝 土接缝处，保证混凝土结合的强度，由此可见，混凝土施工 裂缝处理技术在土木工程中发挥非常重要的作用，可应用平 Ｊ】．科技资讯， 接缝进行混凝土横向接缝，平接缝是指在摊铺机中倒入最后 ［１］范飞．论土木工程混凝土施工技术的问题和对策［２０Ｉ１． 车混凝土搅拌料前仔细观察熨平板前部及螺旋输送器中的 搅拌料量，断面和路中线应保持垂直状态，若断面不平整则 【２】江丛彬．浅谈建筑施工中混凝土裂缝的控制技术【ｊ］．黑龙江科技信 息 ２Ｏ１０（１８）． 需进行适当人工处理进行修正。 一则应做到以下几点：（１）养护混凝土时间至少需２８ｄ；（２）低 塑性混凝土浇筑后先进行喷雾养护，再及时洒水养护。塑性 混凝土须在浇筑完后的６～１８ｈ内再进行洒水养护；（３）混凝土 养护须连续进行，不能中断，在混凝土养护期间须保证建筑 物表面一直湿润。 ４结束语 混凝土施工技术关系整个建筑工程质量好坏及其使用性 能，因此进一步提高混凝土施工技术水平非常重要。各建筑 施工企业应严格落实混凝土配制、运输、浇筑及后期养护等 每项施工技术，进而有效确保混凝土质量。 参考文献 ３．５养护混泥土 ［３】周彦．土木工程混凝土工程技术应用分析 ．科技致富向导，２０１４ （１３）． 养护混凝土指混凝土浇筑后建立适当的水化反应条件以 促使水泥充分水化，混凝土硬化加快，混凝土表面可保持湿润， ［４］周先林．建筑工程中混凝土施工技术分析［Ｊ］．现代商贸工业，２０１１ （１６）． 以预防在混凝土成型后因风吹、日晒、寒冷、干燥等因素的 影响，而出现混凝土收缩、产生裂缝等问题。为保证浇筑混 ［５］张树瑶，李密，王萌会．泡沫混凝土配合比优化设计及施工技术研 究［Ｊ］．建筑技术，２０１６，４７（９）：８４９—８５２． 凝土完毕后混凝土表面湿润保持，需及时进行洒水养护工作， ・４０・ 建筑技术开发 施工技术 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第４４卷第５期 ２０１７年３月 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ （】）洞门凿除及清理务必干净彻底，割除围护结构最外 层钢筋后，应考虑对外层钢筋保护层予以凿除，避免出现连 续墙坍孔、鼓包引起的残留混凝土块，超出螺旋输送机出渣 限值（约２７０ｍｍ），引起螺旋机卡死。 （２）刀盘完全进入土体后，适时、适量开启超挖刀，对 盾尾注浆管（突出盾壳设计）周边土体提前超挖，减小后续 推进压力。 （３）盾构刀盘进入加固体后，应立即采取加水或加泥等渣 土改良措施，加入量根据出泥顺利及渣土干湿程度确定。加 水或加泥及时与否直接关系到盾构刀盘扭矩及总推力的大小， 始发期间应注意。 （４）盾构机整机进入土体后，及时注浆封堵洞门。注浆 程中，安排专人检查负责，全过程全面监督管片拼装。 （３）规范管片垂直及水平吊运工序，杜绝管片运输过程 中碰撞引起的缺棱少角现象。 （４）做好管片螺栓复紧工作，防止因管片螺栓未紧固到 位引起的破损。 （５）纠偏过程中，合理控制纠偏量，严禁急纠猛纠，防 止因姿态过急引起千斤顶对管片斜向作用力过大，引起管片 内弧面角点处应力集中而压裂。 区间隧道施工中，管片自防水为防水工程的首要环节，已 拼装完管片出现渗漏水情况，将严重影响隧道整体质量，同 时额外堵漏费用增加明显。 （１）管片止水条等原材料进场前安排专人对进行抽查，重 环片选取＋２，＋３环（掘进拼装到＋５，＋６环），浆液采取水泥一 水玻璃双液浆，于底部孑Ｌ位开始，由下往卜注入。 （５）提前对管片选型进行控制，采取拼装点位调整及预 留偏移量等措施，保证盾构机线型与曲线段线型相适应，选 型应主要以姿态调整及盾尾间隙为主。 ２．２姿态控制 盾构姿态控制直接关系到成型隧道管片姿态，为盾构施 工重点控制项目之一。盾构施工期间，初始进入３５０ｍ曲线段 出现姿态调整艰难情况，水平偏差超限，引起相应管片实测 姿态超限。施工中应加强姿态控制。 （１）盾构纠偏应做到“趋势为主，勤纠少纠”。充分了解 盾构机趋势变化原理，及时、适时进行纠偏作业。 （２）纠偏过程应充分考虑盾尾间隙，适应盾尾间隙的情 形下开展纠偏。否则因管片外壁对盾壳内壁的与挤压， 将出现纠偏无效果或导致管片破损加重。 （３）施工中应尽量合理、科学安排工序衔接，保证连续 掘进，可有效避免停机期间盾构机垂直姿态的下降。 （４）合理控制测量转站时间及转站位置，尽量避免因控 制点影响引起的姿态偏差。 （５）加强管片姿态测量频次，不小于ｌ０环务必进行一次 管片姿态人工测量，及时关注管片实测姿态，并根据测量值 相应调整盾构姿态。 ２．３同步注浆 同步注浆为盾构施工另一重要环节，注浆施工质量好坏 直接关系到管片上浮值及地表隆沉。从曲线段、直线段及上 浮段注浆效果总结，施工中须在以下几方面予以注意。 （１）加强对浆液质量的控制。试验室应每２０环抽取浆液 进行相关性能参数（浓稠、初凝时间、坍落度等）进行测定， 并根据测得值对配合比进行相应微调。 （２）实时记录注浆管路、注浆量及注浆压力等参数，并 结合地表隆沉值，每２０环对相关数据进行对比分析，调整注 浆参数，适应相应地段掘进施工。 （３）合理使用上、下部注浆管路，对易上浮段，尽量采 取上部管路注浆，减少注浆引起的管片上浮值。 （４）及时关注注浆材料，尽量避免因材料供应不足引起 的停浆停工，降低掘进工效。 ２．４管片拼装 盾构掘进完成一环，即进入管片拼装工序。施工中，管 片破损、管片接缝处渗漏水等情形常有发生，为施工质量管 理与控制的重点。结合工程实际，管片破损主要集中于底部 及左、右水平侧（Ｋ５，Ｋ９，Ｋ１３点位），凹凸接头凸出侧内弧面， 严重影响隧道整体成型质量，应在后续施工中严加控制。 （１）合理控制盾构姿态，保证盾构姿态的平顺度及盾尾 间隙；盾构机四周间隙均以１５ｍｍ为调整界限，单边间隙小 于１５ｍｒｒｌ应考虑开始调整，且各边盾尾间隙不得小于１０ｍｍ。 （２）认真仔细进行管片拼装，严禁野蛮拼装，并于千斤 顶回顶过程中扶正撑靴，杜绝管片的拼装破损现象。拼装过 点检查三元乙丙弹性密封条完好情况。止水条安装前，粘贴 人员对止水条完好情况再次复查，无损坏及异样后方可继续 粘贴。止水条不用时，应集中存放，并有完好的防水防雨措施。 （２）每天对胶水涂刷质量进行检查与抽查，出现不合格 应立即整改。 （３）保证场地管片存放量，以使管片有充分的粘贴及等 强时间，粘贴完成后应用塑料锤满敲牢固。 （４）减少管片破损引起的渗漏水。管片洞内吊运及下放过 程专人监督，“轻吊轻放”，坚决执行慢速档起吊及落地。同时， 用５×１０方木或ｌ ｃｍ厚模板隔离垫放。拼装转动前，应保证两 相邻管片止水条距离大于２ ｃｍ，留足空间后再行转动。严禁前 后管片止水条紧贴转动致止水条脱落。 ２．５沉降控制 地表沉降主要集中于刀盘前５－６环或管片出盾尾后，盾 尾后的沉降延续一般为２～３ｄ，与掘进速度有关，速度大于 ４０ｍｍ／ｍｉｎ，影响时间更长。刀盘前沉降值与土仓压力直接相 关，盾尾处沉降直接与同步注浆量相联系。 ２．６盾构到达 盾构进出洞为盾构施工重大风险点，涉及姿态复核、调整、 接收托架安装、卷帘安装、注浆封堵等工艺，施工中需重点 控制。 （１）根据到达段洞门中心高程，对接收托架进行精确定 位与加固，定位过程中可考虑比理论标高适当降低２～３ ｃｍ。 （２）提前对盾构自动测量系统姿态进行人工复核，以到 达段洞门实际中心值为参考，及时调整盾构姿态，保证盾构 机顺利到达。 （３）合理控制洞门圈内连续墙凿除时间，分层分块凿除 连续墙混凝土，留最外层钢筋及保护层，盾构机顶抵混凝土 后开始割除钢筋。 （４）根据管片测量数据，精确计算盾构机实际刀盘里程， 分区段采取相应掘进参数，进加固体后应加水掘进、打开超 挖刀等。同时控制推进速度，保持盾构机慢速均匀推进。 （５）及时精确地进行卷帘安装，安装完后可于卷帘内涂 抹黄油，减少刀盘对卷帘的硬挤压及刮擦，有效保护卷帘。 （６）及时对盾尾后１～２环进行水泥浆一水玻璃双液浆注 浆封堵，若卷帘处漏浆严重，简易封堵（布条、快速水泥等） 后继续注入。 ３结束语 因地质条件及土层物理力学性质的特殊性，软土地层盾构 施工风险高，难度大。施工过程中，应从盾构始发、正常掘进、 姿态控制、同步注浆、管片拼装、沉降控制及到达等方面综 合考虑，严格把控施工控制要点，合理采取预防及应对措施， 并根据监测数据及过程资料及时调整各施工工序与工艺，确 保施工质量及安全的整体可控。 参考文献 ［１１邵翔宇．复合性地层盾构施工中添加剂的应用【Ｊ］．建筑技术， ２０】３，４４（２）：１】ｌ一】】４． ・４１・
