软弱地层地铁盾构综合施工技术研究
（2）盾构穿越软土地质盾构机姿态控制难
根据地质勘查报告显示，本区间地质主要为淤泥质土、黏土和粉质黏土夹粉砂三种软土。软土具高压缩性、高触变性、低抗剪强度及低承载力。盾构在软土地层掘进姿态控制是难点工程。
（3）盾构下穿两座高架桥一座货运铁路箱涵
本盾构区间先后下穿四新南路高架桥、货运铁路箱涵和三环高架桥。在CK7+540～CK7+780下穿铁路货运箱涵时区间隧道顶与箱涵底板最近处净距4.0米；在CK7+910～CK7+950穿越四新南路高架桥时区间左线隧道结构外缘距桥墩桩基最小水平距离约为2.34m。施工时控制地表不均匀沉降、隆沉是盾构施工的难点工程。
（4）联络通道施工
1#联络通道加固采用水平冷冻法加固，隧道内矿山法开挖的方法施工，施工风险较高，安全风险大是盾构施工的难点工程。
2）工程重、难点施工对策 （1）盾构始发与接收
①加强端头井加固的质量控制，特别是旋喷桩的施工参数如：水泥用量、喷浆压力、提升速度、桩间距等严格控制，确保端头井加固质量，加固完毕根据设计参数检测其加固效果，保证盾构始发与接收的安全性。
②采取全环始发，保证盾构始发的快捷与连贯，减小始发时涌水、涌砂等情况的风险。
③根据地铁施工经验，始发、接收时根据编制的专项方案储备应急设备、物资。
（2）盾构穿越软土地质盾构机姿态控制难
①进场后立即进行地质复勘，对施工范围内的地层结构、土层性状、含水层性质、地下水位、渗透系数等各项参数进行详细调查，若与设计资料不符，则立即上报业主，与业主、设计、勘察以及监理会商解决。
②根据实际地勘报告编制各种不良地质专项治理方案，并召开专家会进行论证，论证通过后方可执行。
③在盾构穿越淤泥质土区段时，应严格控制穿越软硬交界土层时的盾构机姿
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态，同时严格控制土体损失率，适当增加同步注浆量，改善浆液配合比，合理控制注浆压力减少地面沉降与隆起。
（3）盾构下穿两座高架桥一座货运铁路箱涵
①首先补充调查落实盾构隧道沿线的地下建（构）筑物情况，明确其结构形式、具体埋深及位置，留存现场影像资料，预测施工对其可能产生的影响，以便能提前采取应对措施，合理安排施工。
②严格按设计采取的隔离桩及三管旋喷桩加固建筑物基础，并预留部分注浆孔。
③在盾构施工中，严格控制盾构机相关参数，如推进速度、总推力等，尽量减小土压力的波动。同时采用信息化施工，根据实测数据来优化盾构施工参数，必要时对盾构推进、拼装、停止等状态实行分阶段监测，掌握规律，减少地表沉降与隆起。
④盾构施工时，应尽量保证匀速施工，以减小盾构施工对周围环境的影响。通过在盾构推进时进行同步注浆，在盾尾后6～8环处的衬砌背面进行二次注浆等措施，以减少地层损失，控制地表沉降。同时严格控制同步注浆量和浆液质量，根据施工中的监测情况，随时调整注浆量及注浆参数。
⑤在区间沿线埋设沉降观测点，进行跟踪测量，将变形监测信息及时反馈到工程部和物资设备部。数据变化异常时报公司工管中心。
⑥根据监测情况，在紧急情况下，当盾构施工产生较大地表沉降，而采用上述方法难以控制沉降时，利用三座建筑物施工隔离桩施工时预留的注浆孔，立即注双液浆，确保建构物安全。
（4）水平冻结法联络通道施工
①采用水平冷冻加固土体，施工前进行冻结施工设计，主要包括冻结帷幕的设计(断面、荷载及冻土厚度的考虑、强度和安全系数的校验、冻结孔的布置)、冻结设计(冻结参数的设计、制冷量和制冷机的选用、冻结系统辅助设备的配备、管路的选用及布设)。
②冻结孔施工时，首先采用干式钻进，当钻进不进尺时进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出泥情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全不出现沉降。
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③冻结管在长度和偏斜合格后再进行打压试漏，并控制适当的压力与试漏时间，确保压力符合要求。
④在联络通道结构施工完后，及时解冻；再根据监测结果，及时进行融沉注浆加速周围土体稳定，减小对周边环境的影响。 2.1.6工程地质条件
老博区间覆盖层厚度一般为29.5～48.0m，沿里程增加方向层厚变厚，靠近博览中心站一带为古河槽，层厚达77.2m。 2.1.7水文条件
根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水三种类型。
（1）上层滞水主要赋存于填土层中，其含水与透水性取决于填土的类型，稳定水位埋深多在0.5～4.7m。
（2）第四系松散岩类孔隙水：主要赋存于角砾土（10-2）、碎石土（10-2a）中，具承压性，抽水试验显示其承压水头埋深多在1.2～3.2m，相当于高程16.25～19.40m。主要接受侧向补给，并进行侧向排泄，含水层与长江水力联系密切，呈互补关系，水量较大。粉质黏土夹粉砂（3-5）层富水程度一般，主要接受周围土层孔隙水侧向补给及10-2角砾土层越流补给。根据武汉市地区区域水文地质资料，一级阶地承压水位标高一般18.50～22.00m，年变幅为3～4m。
（3）基岩裂隙水主要赋存于强～中等风化基岩裂隙中，补给方式主要为上覆含水层的下渗补给和侧向补给，具承压性。 2.1.8交通运输情况
老关村站～国际博览盾构区间由国际博览中心站（不在我单位承建范围）提供盾构始发。国际博览中心位于国博大道东侧，国博大道为双向6车道，车流量较大。国博大道可作为盾构施工时施工材料进出的主要通道。 2.2盾构机姿态控制影响因素 2.2.1盾构机掘进姿态偏差
1）旋转偏差
盾构机掘进过程中的反力是由盾尾中拼装好的砌管片提供的，刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构机外壳与周围土体间形成的摩擦力矩来平衡的，当摩擦力矩
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无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时,将引起盾构机本体的旋转,过大的旋转会影响盾尾管片的拼装,也会引起隧道轴线的偏斜。
2）方向偏差
盾构在掘进过程中,由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注楽不均、盾尾间隙不均等因素影响,会产生竖直方向和水平方向的偏差。竖直方向和水平方向的偏差统称为方向偏差。
水平姿态类型:盾构掘进过程中的水平姿态根据盾构机和设计轴线间的相对位置关系可分为如图1-2所示的9种类型。
图1-2 水平姿态类型图
竖直姿态类型:盾构机竖直姿态类型同水平姿态类型一样也分为9种,如图1-3所示。
图1-4 竖直姿态类型图
2.2.2地质条件对盾构姿态的影响
盾构隨道地质条件因素在隧道工程修建过程中起着非常重要的作用,包括盾构隧道的埋深、地质岩性、地下水位等关键性因素。險道埋深一般大于燧道直径,
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取1.0D~1.5D，最大覆盖深度多取决于地下水压力的大小。地层性质、地下水埋深等直接影响到盾构姿态的控制。盾构在软土层掘进时,盾构姿态较难控制,由于 软土地层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、灵敏度高和易触变、流变的特性,地层自稳性能极差,盾构机“磕头”现象普遍存在。
（1）盾构隧道线路立处于连续均匀地层中，并尽量避开地质断裂带及其它不利地质条件。当盾构机处于连续地层中掘进时，盾构刀盘受力均匀,掘进参数较稳定场于控制线路轴线。但不可避免地,盾构險道经常处于某些地层较为复杂的地质条件中，例如上软下硬地层、两侧软硬不一等地质情况。当盾构机在这种地层中掘进，其盾构机的姿态控制难度大，易产生盾构机垂直方向上或水平方向上的过量蛇行，造成管片错台及开裂，对下一步施工和地表沉降造成严重的危害。武汉轨道交通6号线所处地层大部分为粉质黏土、粉质黏土夹粉砂地层。大部分隧道区间都不是在一种均勻的地层中通过,都涉及到在2种或2种以上不同的地层中上坡掘进或下坡掘进,这就对盾构机的姿态控制提出更高的要求。在某些地质勘探不充分或地质条件局部变化较大的地区,由于土的力学性质的认识不清楚,以及盾构机的操作没有及时调整等原因,导致盾构轴线发生很大的偏移,对下一步施工和地表沉降造成严重的危害。尤其是在武汉轨道交通6号线穿越很多房屋的盾构区间，如果造成的地表沉降较大将直接影响到地面房屋的安全,对武汉人民的正常生产、生活造成严重的影响。
（2）地层中水土压力及尚未凝固的砂浆对于盾构管片的位移影响。由于管片的位移会造成盾构机千斤顶的推力作用方向发生变化,并且会影响盾构机推力的实现，所以管片的位移对盾构机的姿态有着直接的影响。盾构隧道管片是隧道衬砌的一种形式，在盾构机开挖的空间中属于两端简支的弹簧梁。管片环在自身重力及水土压力作用下发生位移，而且这种位移在某些特殊地层、地段的变形量相当可观。应根据不同地质情况选定不同注装材料和注菜压力进行管片位移控制。 2.2.3千斤顶推力对盾构姿态的影响
盾构机向前运行时是靠安装在支承环周围的千斤顶顶力,各千斤顶合力就是盾构的总推力,根据盾构外径、总推力、管片结构和隧道线路等因素考虑千斤顶数量,同时盾构机的轴线控制亦靠众多千斤顶组的不同组合。
武汉轨道交通6号线4标中使用的盾构机都是在盾构机PLC控制系统中将
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