郝东阳
中交一公局集团有限公司，上海200000
摘要：文章旨在研究上海市江川东路站至紫龙路站区间的双线区间盾构隧道施工对周边地表及建筑物沉降的影响。该工程地理位置重要，穿越淤泥质软土地层，特别是淤泥质黏土等软土地层，给施工带来极大挑战。盾构隧道直径为φ6760mm，采用土压平衡式盾构机进行施工。通过地质勘测和评估，选择了THDG-17191和THDG-17192两台盾构机，严格控制盾构姿态，以应对淤泥质软土中的低承载力、高压缩性和流动性问题。通过采取优化掘进参数、精确控制土仓压力、及时进行同步注浆等措施，可有效减少地表沉降及管片上浮。
1工程概况
1.1项目概况
江川东路站～紫龙路站区间地铁隧道工程位于上海市的重要交通干道东川路沿线。该区域地理位置优越，是城市交通的枢纽地带。工程起点为江川东路站东端头井，沿东川路往东行进，穿越多个自然与人工地貌，包括绿带河驳岸、蒋家浜桥及蒋家浜新建驳岸，最终到达紫龙路站西端头井。江川东路站～紫龙路站区间概况如表1所示。
1.2地质条件
在该工程中，隧道需要穿越的地层包括淤泥质黏土。该地层具有含水量高、压缩性大、强度低和透水性差等特点[1]。淤泥质黏土的高含水量导致其流动性强，易于变形，给盾构施工带来不小的难度。其低强度特性也意味着在施工过程中需要特别注意防止地层坍塌和盾构机姿态失控。含有大量淤泥的黏土地质具有渗透性低的特点，施工时可能导致孔隙水压过高，这无疑加剧了建设困难与危险。在动工前须进行周全而深入的地形勘测和评估，并挑选出最适合的盾构机型号和建造方法，以保障施工作业的安全性及效率。
2盾构隧道设计参数与施工方案
选择盾构机需要考虑到淤泥质黏土等软土地层的特性，选择能够适应这种地层的盾构机型号和刀具配置。考虑到工程沿线的地质条件和施工要求，隧道直径设计为φ6760mm，以便能够容纳必要的管线、电缆等设施，并确保施工人员有足够的空间进行操作[2]。盾构机选择土压平衡式盾构机，管理编号为THDG-17191、THDG-17192（中交33/34号机）。隧道长度与推进力根据工程需求确定，隧道设计长度达到数百米，盾构机总推进力为44000kN，确保在各种地质条件下都能提供稳定的推进力。刀盘采用电动机驱动方式，扭矩瞬间最大可达到120%的扭矩，即9790kN·m。转速为0～1.52r/min，总功率为750kW，螺旋输送机规格采用液压驱动方式的850型螺旋输送机，转速为0～16r/min，排土能力达到320m³/h，满足盾构机在挖掘过程中土方排出的需求。
3盾构姿态控制与管片稳定性问题
3.1盾构姿态控制问题
3.1.1掘进姿态偏离
考虑到该工程沿线的地质条件复杂多变，特别是存在淤泥质黏土等软土地层，盾构机在掘进过程中容易出现姿态偏离设计线路的情况[3]。例如，在上行右线和下行左线的掘进过程中，由于地质条件具有不均匀性，盾构机可能受到不同方向的阻力，导致掘进方向与设计线路产生偏差。此时，需及时调整盾构机的推力方向和大小，使其回归设计线路。根据工程概况，隧道区间长度达到873.920m和854.069m，且存在最小平曲线半径为450m和470m的情况，这表明盾构机在掘进过程中需要频繁调整姿态，以适应曲线的变化，从而提高了姿态偏离的风险。
3.1.2推力不均
在纠偏过程中，推进千斤顶的轴线与管片轴线可能不一致，导致管片存在偏心受力。这种情况在淤泥质黏土地层中尤为明显，因为地层的不稳定性可能加剧了推力的不均匀分布。盾构机的总推进力为44000kN，这是一个相当大的力量，如果不均匀分布，很容易导致管片受到破坏。例如，在淤泥质黏土地层中，由于地层的流动性，盾构机可能在一侧受到更大的阻力，从而导致推力不均。
3.1.3地质条件影响
该工程穿越的淤泥质黏土地层具有含水量高、压缩性大等特点，这些特性对盾构姿态控制提出了更高的要求。特别是在土层松软、含水量高的区域，盾构机容易受到地层的扰动，导致姿态失控。工程穿越的地层包括淤泥质黏土，这种地层的含水量高、强度低，给盾构施工带来了不小的难度。根据地质勘测报告，在施工过程中需要特别注意这类地层，防止出现地层坍塌和盾构机姿态失控问题。
3.2管片稳定性问题
3.2.1管片破损
由于盾构姿态控制不当或受地质条件影响，管片容易出现破损和错台现象[4]。特别是在多环衬砌同向纠偏的情况下，环缝压缩变量不一致可能导致应力集中和顶力差异，进而引发管片破损。地质条件的复杂性不容忽视，地层中的岩石、土壤性质及地下水的分布情况都会对盾构施工造成影响。在软硬交替的地层中，盾构机在推进过程中会遇到阻力不均现象，导致管片受力不均而破损。
3.2.2管片错台
在管片脱离盾尾后，如果壁后注浆未及时凝固或注浆不够及时，衬砌外部会出现空隙，导致没有支撑点，从而导致管片出现错台。考虑到隧道直径设计为φ6760mm且盾构机总推进力高达44000kN，在掘进过程中稍有不慎就可能导致管片受到过大的压力而破损。联络通道的存在也可能对管片的稳定性产生影响。在掘进过程中，遇到软硬交替的地层时，盾构机的推进速度和压力可能需要频繁调整。如果调整不及时或不合理，就容易造成管片受力不均而发生错台。
3.2.3尺寸和精度问题
施工期间应严格控制隧道轴线，采用高精度的测量技术进行贯通测量。这是为了确保盾构机的精准推进，并减少轴线偏差。任何微小的偏差都可能导致隧道的线形不准确，进而影响隧道的使用功能。在实际施工中，注浆量的计算通常基于地层的孔隙率、隧道开挖直径、盾尾空隙及浆液的流动性等因素。以该工程为例，隧道直径为φ6760mm，盾尾空隙为50～100mm。根据地质勘察数据和实验室测试结果，淤泥质黏土层的孔隙率约为40%。管片在生产过程中尺寸控制不严格、表面平整度差或连接不坚固等问题都会影响管片的稳定性和使用寿命。
4盾构姿态控制与管片稳定性问题的对策
4.1盾构姿态控制问题对策
4.1.1地质条件适应与掘进参数调整
淤泥质黏土地层含水量高、压缩性大，需特别注意盾构机的姿态控制。根据地质勘察数据，淤泥质黏土层的孔隙率约为40%，这将影响土层的支撑力[5]。因此，在掘进前，应对地质条件进行详细分析，并根据实际情况调整掘进参数，如降低掘进速度、增加支撑力等，以保持盾构机稳定。
4.1.2推力与方向控制
考虑到盾构机的总推进力高达44000kN，必须确保推力均匀分布，避免偏心受力。在淤泥质黏土中，由于地层流动性大，可能导致一侧阻力增大。因此，需要实时监测并调整千斤顶的推力，使其轴线与管片轴线保持一致。具体可通过激光自动导向系统显示的数据来调整各分区千斤顶的推力，确保盾构机沿设计轴线前进。
4.1.3高精度测量与及时调整
使用高精度的测量设备（如全站仪等）进行贯通测量，确保盾构机精准推进。根据测量数据及时调整盾构机的姿态，将轴线偏差控制在设计范围内。例如，当发现盾构机姿态偏离设计线路、超过允许范围时，应立即调整推进油缸的分组压力和行程，使其回归正确线路。
4.2管片稳定性问题对策
4.2.1管片生产与质量控制
严格控制管片的生产质量，确保其尺寸精度、表面平整度和连接坚固性符合设计要求。例如，对于直径为φ6760mm的隧道，盾尾空隙为50～100mm，这就要求管片的尺寸精度必须非常高，以免尺寸问题导致稳定性下降。
4.2.2注浆工艺优化
注浆量的计算应基于地层的孔隙率（如40%）、隧道开挖直径（如φ6760mm）、盾尾空隙（如50～100mm）及浆液的流动性等因素。确保注浆及时且均匀，以减少管片背后的空隙，增强管片的支撑力。具体注浆量可根据实际情况调整，在注浆完成后，通过相应的检测手段（如超声波检测、雷达检测等）检查注浆效果。保证管片背后的空隙被充分填充，没有出现空洞或未填充区域，以达到最佳效果。在管片脱离盾尾后立即开始注浆，注浆管均匀地将浆液注入管片背后的空隙中，避免出现注浆不均匀的情况。实时监测注浆压力和注浆量，控制注浆结果。
4.2.3实时监测与调整
在掘进过程中，应实时监测管片的受力情况和变形情况，一旦发现管片出现破损、错台等现象，应立即停止掘进并进行调整。例如，当发现管片错台超过允许范围时，可通过调整盾构机的姿态和推力分布来减少错台现象的发生。在掘进过程中，对管片的实时监测数据显示，某次掘进中，当盾构机推进至第30环时，监测系统发现某处管片出现了3mm的错台，操作人员立即停止掘进，对盾构机的姿态进行了微调，调整了推力分布，经过调整后，继续掘进，并持续监测。在接下来的10环中，管片的错台量稳定控制在了1mm以内，有效减少了错台现象的发生。
5结束语
在进行软弱土质地带的双轨间隔盾构隧道建设过程中，必须深入考虑如地质状况、盾构机的定位控制、推进力的分配及灌浆技术等多种因素，这些因素对邻近地面和结构物下沉有显著影响。通过实施恰当的建筑程序和技术方法，能显著降低沉降的危险性，保障建造活动及邻近区域的稳固性。
转载文献来源：中国知网-工程技术研究
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