环滇池地区软土地层盾构掘进控制措施
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摘 要：云南省滇池流域因其自身地理位置及地质构造特点，在发展变迁过程中形成独特的河湖相地层，在国内工程建设领域亦属典型不良地质密集发育區，且其含有特有的泥炭质土及有害气体，更是对区间盾构施工带来不利影响。本文主要分析了在环滇池地区软土地层盾构掘进的控制措施，确保盾构施工各项安全技术达标。
关键词：环滇池地区;软土地层;盾构掘进控制措施
1 工程背景
昆明地铁五号线八标项目区间施工地点均位于滇池河湖相地层分布区域，施工所处场地为滇池回填区，地质条件多为泥炭质软土，土质性能较差，作为滇池流域首个地铁施工项目，该项目在施工过程需解决和克服诸多不良地质带来的行业性难题，河湖相地层中盾构机长距离下穿既有城市道路沉降控制技术、泥炭质土地层中盾构机穿越沼气地层安全保障技术，为确保工程安全、顺利的实施，盾构掘进过程中的各项控制措施尤为重要。
2 盾构在软土地层施工技术重点
2.1 掘进参数的控制
在软土地层的盾构掘进，须严格控制施工过程，工程技术人员须根据地层、隧道埋深、地面建（构）筑物、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种情况以及监控量测数据作出判断，合理下达掘进指令，并根据情况及时调整参数。
在穿越软土地层、河流、建筑物时，严格控制盾构机的掘进姿态，防止因盾构姿态变化大而增加对周边土体的扰动;严格把制出土量，尽量接近理论出土量，避免发生超方现象;加强同步注浆管理，及时、充足地充填管片背后的建筑间隙，必要时还可通过管片上的注浆孔进行二次加固注浆加固;施工监测及时、准确，根据监测数据及时调整盾构机土压力的设定和同步注浆量。
2.2 采用土体改良技术
经改良的土体具有良好流塑性，利于土压平衡的建立，保证掌子面稳定，从而控制地表沉降;使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、适当的粘稠度、微透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下采用不同掘进模式掘进时都可达到理想的工作状况。
渣土改良以泡沫剂使用为主，膨润土改良为辅，掘进过程中全程使用泡沫剂，根据出渣情况适量加入膨润土。泡沫溶液采用：泡沫添加剂5%+水95%。泡沫组成：90%～95%压缩空气和5%～10%泡沫溶液混合而成;每方土体的泡沫注入量为350L～550L;膨润土的配比按每方水加入8包膨润土，即质量比为膨润土：水=400：1000，膨润土密度1.1g/ml～1.3g/ml;膨润土粘度60s～80s。
2.3 严格控制盾构机姿态
盾构姿态由盾构机导向系统自动测量，导向系统是盾构机的“眼睛”，是盾构机沿设计轴线方向掘进的前提条件，盾构在软土地层中施工应严格控制态盾构机姿态。由于地层特性不一、隧道平竖曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进会产生一定的偏差，因此，掘进时应合理使用分区油缸，并设置一定预偏量，确保盾构机按设计轴线进行掘进。针对每环的纠偏量，通过计算得出盾构机左右千斤顶的应有行程差，通过调解盾构推进区域油压保证千斤顶的行程差来控制其纠偏量。必要时，可采取二次注浆的措施，以加固隧道外侧土体，盾构顺利沿设计轴线推进。
2.4 做好注浆加固工作
施工过程中为控制成型隧道质量，严格控制同步注浆量，并根据监控量测情况进行二次注浆工作;同时，环滇池地区软土主要为泥炭质土，该土质具有含水量高、孔隙比较大、压缩性高、承载力低、灵敏度较高、易触变等特性，工程性质差，为控制工后沉降、上浮，需要对隧道穿越范围内及隧道底部的泥炭质土、隧道穿越范围结构外轮廓3m范围内液化土层需进行洞内注浆加固。
3 盾构穿越软土地层施工优化
软土地层盾构掘进施工的优化很有必要，现结合实际情况从同步注浆系统改造、软弱地层地表沉降应对等方面出发，对于盾构穿越软土地层施工的优化进行了分析。
3.1 同步注浆系统改造
结合地质特性并根据实际情况，改造盾构机同步注浆管路，将盾构机上台车砂浆灌分出一个注浆泵，注中盾上径向孔注厚浆填充盾构机后间隙，能有效的克服倒锥式盾构机带来盾体上方土体沉降的风险，预防控制盾体上方土体沉降。
在施工过程中应提前计算同步注浆量理论值，然后通过地面监测数据、成型管片姿态及质量合理确定同步注浆量和各支路注浆比例。同步注浆采用三种浆液，即：水泥浆液、厚浆（不含水泥）、厚浆（含水泥），在盾构机进出洞段采用水泥浆液，主要为使水泥浆液尽快凝固，起到一个止水的效果，封堵洞门。在正常掘进段采用厚浆，起到快速填充作用，预防地面沉降。在掘进过程中，通过管片姿态的量测，如发现管片出现上浮现象，为尽快稳定管片，可通过修改厚浆配比（配比中增加水泥），加快厚浆凝固时间，同时在管片12点位注双液浆控制管片上浮。具体参数如表1。
3.2 软弱地层地表沉降应对
盾构施工期间，地表沉降数据是盾构机掘进参数设定的一个重要依据。地表沉降可根据盾构机所处位置分为五个阶段。
针对每个阶段的沉降（隆起）变化通常采取如下控制措施：
①前期沉降（隆起）：增大（降低）土压、增大（减小）推力、地面预加固处理等;②开挖面前沉降（隆起）：增大（降低）土压、增大（减小）推力、控制出土量和超挖（欠挖）量、稳定各项参数减小波动、采用膨润土或惰性浆液填仓辅助掘进等;③盾构通过时沉降（隆起）：控制土压（主要是气压）、盾体径向孔或超前注浆孔注入膨润土或者惰性浆液进行及时填充等;④尾部空隙沉降（隆起）：同步注浆、管片脱出盾尾后3～5环及时二次注浆、管片脱出盾尾后6～10环及时进行三次注浆、地面注浆处理等;⑤后续沉降：根据地面沉降监测参数进行深孔补注浆。
4 结论
经过对盾构施工过程中的监控量测分析及实体质量的验收显示，该工程隧道质量良好，地面沉降均控制在1cm以内，管片基本无破损、渗漏水，管片成型姿态良好，表明在盾构掘进过程中采取的以上控制措施确保了工程的安全、质量，也为以后环滇池地区软土盾构掘进提供参考和借鉴。
参考文献：
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[2] 沈培良，张海波，殷宗泽.上海地区地铁隧道盾构施工地面沉降分析[J].河海大学学报（自然科学版），2003（9）：556～559.
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