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摘 要：盾构隧道施工对下穿建（构）筑物施工变形预测。利用数值模拟手段对复杂地层中盾构侧穿浅基础建筑物的地表沉降进行了预测分析，分析了可能的沉降规律，并针对沉降规律给出了施工中控制建筑物及地表沉降变形的工程措施。基于此，本文主要探讨了盾构施工下穿既有建筑物沉降变形分析与控制。
关键词：盾构施工;沉降变形;超前探测;加固处理;数值模拟
引言
城市轨道交通不可预知因素多，如地面建筑物繁多等使得施工风险较多。城轨交通盾构施工安全风险影响因素多，对盾构施工安全风险的管控需要结合工程特点，分析盾构施工安全管理重点，从施工全过程进行安全风险防控。针对此，对地铁施工中潜在风险源开展全面分析评估，并结合施工技术对重大风险单元给出有效控制措施，对于保障工程施工安全、提高经济社会效益来说，具有重要意义。
1盾构施工安全风险分析
1.1施工现场地质条件影响
盾构施工中安全事故的发生首先和现场地质条件存在密切联系，因为盾构施工面临的地质条件并不是特别理想，往往较为复杂，进而也就会对于施工技术提出了较大挑战，也比较容易在施工操作过程中出现安全隐患。虽然盾构施工前往往都进行了地质勘察，但是如果地质勘察不够详尽准确，和实际状况存在明显偏差，必然也就会导致相应盾构施工方案不够合理，相关施工参数的设置不够准确，在后续执行过程中也就会形成明显威胁，难以保障施工安全。
1.2设备方面的风险隐患
盾构施工中盾构机及其相关机械设备的正常运行至关重要，如果该方面出现偏差问题，同样也会造成安全事故发生。另外，盾构机方面的安全威胁往往还具体表现在各个零配件方面，因为相应零配件出现严重损伤或者不稳定运行现象，必然也就会影响到后续长期作业效果，尤其是对于主轴承以及刀盘刀具而言，任何细微偏差问题都很可能造成安全事故发生。
1.3施工风险控制管理待完善
目前我国施工的风险控制和管理仍处于完善和深化的阶段，施工环境处于城市中，人流量大、地下管线错综复杂，同时施工是庞大和复杂的系统工程，协作要求强。目前我国的大部分施工企业风险控制管理的理念认知不一样，导致管理者对于风险控制的意识和认识水平不同，所以存在着不同的风险管理思路和管理方法，在很大程度上导致风险管理不系统和不完善[1]。
2盾构施工下穿既有建筑物沉降变形分析与控制
2.1调查、评估
盾构下穿建筑物施工前，需调查沿线建筑物，相关人员要亲自到现场做调研，并对施工人员进行技术交底，使其了解盾构与建筑物相对位置，同时还要在施工中加强巡视工作。在穿越前，要全面检修盾构机系统等机械设施，以避免盾构穿越中机械设备故障停机。在现场勘察工作开展中，一般需要选择专业的地质勘察队伍，要求能够对于项目涉及到的所有区域进行全方位勘察，重点了解土壤地质状况以及地下水活动状况，以此分析后续施工作业需要注意的各方面问题，同时采取相匹配的策略予以积极应对，從源头入手规避各类安全事故发生。在盾构施工方案编制中，必然需要重点考虑和参考地质勘察结果，以便更好提升相应施工方案的可行性，确保后续各个施工工序更为合理科学[2]。
2.2施工前加固处理
依据对既有建筑物结构调查及评估报告和探地雷达探测报告，确定是否实施加固、处理以及实施的范围。若有需要，可以采用双液注浆技术及时对地层进行加固处理，抑制地层沉陷。
2.3优化施工参数
严格控制主要施工参数包括：扭矩、掘进速度、推力、开挖量、注浆压力、注浆量，匀速缓慢掘进，减少对土体产生扰动，同时随时掌握超挖、欠挖情况，及时发现问题，采取措施。同步注浆是控制地层竖向位移的重要措施，始发到达段的同步和注浆量一般控制在7～8方，盾构始发时，托架高程合理调高10mm，优先采用下部推进油缸，同时注意管片选型，选取有向上趋势的点位拼装，适当降低推进速度与增大土压，推进过程中注意俯仰角的变化。
2.4推进加固措施
注浆预加固是当前最常用的加固方式之一，但 这种方法存在一定的局限性，那就是只对地层进行 注浆增强，同时辅以微扰动的掘进参数进行隧道的 开挖施工，此方法施工后的地表沉降值难以控制在 较小范围之内，对于一些重要建筑物或者沉降要求 控制严格的重要部位（机场、高铁、核工业等）， 则需要采取进一步的加固保护措施，方能达到安全 运营的要求。
2.5施工过程控制
（1）施工前预防措施
依据工程概况，理论计算和室内的试验结果，结合100m试验段掘进情况，确定盾构施工的关键参数，水的质量比为100∶450∶60∶600∶500。对盾构机及其配套设备进行全面、彻底的检修，对可能产生的故障预先做好应急预案，确保盾构机24h连续、匀速推进或尽量缩短停机时间，减少因长时间停机导致建筑物产生沉降、裂缝等。配备充足的管理人员和施工人员，保证人不离岗。与施工物资供货商签订协议，确保物资供应的连续性。将盾构机的姿态调整到最佳状态，复测隧道内的测量控制网、地面控制点及井下测量控制点，确认无误后，根据测得的盾构机姿态，将盾构机轴线误差调整到小于10mm，保证盾构机以准确的姿态推进。
（2）施工中控制措施
盾构机掘进中，将轴线高程或平面偏差控制在30mm以内，避免不必要的大纠偏对周围土体的扰动。结合对每环土样的地质情况分析，及时调整掘进参数。严格控制出土量，防止超排，避免因此造成周围存在空洞或形成地层隐患。采用同步注浆量和同步注浆压力控制双重控制标准，以确保节段后面孔隙填充的致密性。指派专人每天24h进行检查，监测注浆量和注浆压力，如果发现任何异常，根据情况采取适当的措施进行处理。
（3）施工后控制措施
继续对盾构近接施工区进行监控量测，直至沉降速度≤5mm/d，发现异常状况，立即采取措施进行处理。
2.6地面沉降及控制措施
拟建隧道主要穿越淤泥质粉质黏土层，隧道上方是大面积松散厚填土，地层稳定性极差，洞身侧壁、掌子面易失稳，易坍塌变形，造成地层损失过大，引起地面过大沉降。防止水土流失进而控制地面沉降。就该工程而言，主要采取以下控制措施。（1）对隧道周围土体进行加固改良，一般采用水泥搅拌桩或者高压旋喷。（2）盾构在推进过程中应合理设置土压力值，保持开挖面平稳，防止超挖和欠挖，选用土压平衡式盾构设备，减少对土层的扰动。（3）控制盾构姿态，推进轴线尽量与隧道轴线保持一致，严格控制盾构纠偏量，减少盾构在地层中的摆动与对地层的扰动。（4）选择合理的掘进参数，提高隧道施工速度和连续性，减小施工对地层的影响。（5）严格控制好盾尾注浆，使用合适的添加剂对土体进行改良，必要时进行二次注浆，同时选用抗渗性较好的衬砌结构[4]。
结束语
地铁盾构施工不可避免会穿越城市建筑物下部结构或其邻近区域，下穿施工扰动了原有土层，使施工近接区的地层、地表及建筑物产生一定的沉降变形，影响既有建筑物的使用寿命，危及人们的生命安全，对城市地铁隧道工程建设产生负面影响，因此，在盾构施工中，近接建筑物防护技术的系统化和完善愈来愈重要。
参考文献：
[1]郭双喜，金平，汲广坤，等.复合地层盾构上方建筑物沉降特征及原因[J].中外公路，2020，40（3）：16-21.
[2]赵方彬.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].工程建设与设计，2018（20）：191-192.
[3]崔鹏飞.地铁盾构法施工常见风险及安全管理对策[J].中国建材，2020（8）：125-127.
关键词：盾构施工;沉降变形;超前探测;加固处理;数值模拟
引言
城市轨道交通不可预知因素多，如地面建筑物繁多等使得施工风险较多。城轨交通盾构施工安全风险影响因素多，对盾构施工安全风险的管控需要结合工程特点，分析盾构施工安全管理重点，从施工全过程进行安全风险防控。针对此，对地铁施工中潜在风险源开展全面分析评估，并结合施工技术对重大风险单元给出有效控制措施，对于保障工程施工安全、提高经济社会效益来说，具有重要意义。
1盾构施工安全风险分析
1.1施工现场地质条件影响
盾构施工中安全事故的发生首先和现场地质条件存在密切联系，因为盾构施工面临的地质条件并不是特别理想，往往较为复杂，进而也就会对于施工技术提出了较大挑战，也比较容易在施工操作过程中出现安全隐患。虽然盾构施工前往往都进行了地质勘察，但是如果地质勘察不够详尽准确，和实际状况存在明显偏差，必然也就会导致相应盾构施工方案不够合理，相关施工参数的设置不够准确，在后续执行过程中也就会形成明显威胁，难以保障施工安全。
1.2设备方面的风险隐患
盾构施工中盾构机及其相关机械设备的正常运行至关重要，如果该方面出现偏差问题，同样也会造成安全事故发生。另外，盾构机方面的安全威胁往往还具体表现在各个零配件方面，因为相应零配件出现严重损伤或者不稳定运行现象，必然也就会影响到后续长期作业效果，尤其是对于主轴承以及刀盘刀具而言，任何细微偏差问题都很可能造成安全事故发生。
1.3施工风险控制管理待完善
目前我国施工的风险控制和管理仍处于完善和深化的阶段，施工环境处于城市中，人流量大、地下管线错综复杂，同时施工是庞大和复杂的系统工程，协作要求强。目前我国的大部分施工企业风险控制管理的理念认知不一样，导致管理者对于风险控制的意识和认识水平不同，所以存在着不同的风险管理思路和管理方法，在很大程度上导致风险管理不系统和不完善[1]。
2盾构施工下穿既有建筑物沉降变形分析与控制
2.1调查、评估
盾构下穿建筑物施工前，需调查沿线建筑物，相关人员要亲自到现场做调研，并对施工人员进行技术交底，使其了解盾构与建筑物相对位置，同时还要在施工中加强巡视工作。在穿越前，要全面检修盾构机系统等机械设施，以避免盾构穿越中机械设备故障停机。在现场勘察工作开展中，一般需要选择专业的地质勘察队伍，要求能够对于项目涉及到的所有区域进行全方位勘察，重点了解土壤地质状况以及地下水活动状况，以此分析后续施工作业需要注意的各方面问题，同时采取相匹配的策略予以积极应对，從源头入手规避各类安全事故发生。在盾构施工方案编制中，必然需要重点考虑和参考地质勘察结果，以便更好提升相应施工方案的可行性，确保后续各个施工工序更为合理科学[2]。
2.2施工前加固处理
依据对既有建筑物结构调查及评估报告和探地雷达探测报告，确定是否实施加固、处理以及实施的范围。若有需要，可以采用双液注浆技术及时对地层进行加固处理，抑制地层沉陷。
2.3优化施工参数
严格控制主要施工参数包括：扭矩、掘进速度、推力、开挖量、注浆压力、注浆量，匀速缓慢掘进，减少对土体产生扰动，同时随时掌握超挖、欠挖情况，及时发现问题，采取措施。同步注浆是控制地层竖向位移的重要措施，始发到达段的同步和注浆量一般控制在7～8方，盾构始发时，托架高程合理调高10mm，优先采用下部推进油缸，同时注意管片选型，选取有向上趋势的点位拼装，适当降低推进速度与增大土压，推进过程中注意俯仰角的变化。
2.4推进加固措施
注浆预加固是当前最常用的加固方式之一，但 这种方法存在一定的局限性，那就是只对地层进行 注浆增强，同时辅以微扰动的掘进参数进行隧道的 开挖施工，此方法施工后的地表沉降值难以控制在 较小范围之内，对于一些重要建筑物或者沉降要求 控制严格的重要部位（机场、高铁、核工业等）， 则需要采取进一步的加固保护措施，方能达到安全 运营的要求。
2.5施工过程控制
（1）施工前预防措施
依据工程概况，理论计算和室内的试验结果，结合100m试验段掘进情况，确定盾构施工的关键参数，水的质量比为100∶450∶60∶600∶500。对盾构机及其配套设备进行全面、彻底的检修，对可能产生的故障预先做好应急预案，确保盾构机24h连续、匀速推进或尽量缩短停机时间，减少因长时间停机导致建筑物产生沉降、裂缝等。配备充足的管理人员和施工人员，保证人不离岗。与施工物资供货商签订协议，确保物资供应的连续性。将盾构机的姿态调整到最佳状态，复测隧道内的测量控制网、地面控制点及井下测量控制点，确认无误后，根据测得的盾构机姿态，将盾构机轴线误差调整到小于10mm，保证盾构机以准确的姿态推进。
（2）施工中控制措施
盾构机掘进中，将轴线高程或平面偏差控制在30mm以内，避免不必要的大纠偏对周围土体的扰动。结合对每环土样的地质情况分析，及时调整掘进参数。严格控制出土量，防止超排，避免因此造成周围存在空洞或形成地层隐患。采用同步注浆量和同步注浆压力控制双重控制标准，以确保节段后面孔隙填充的致密性。指派专人每天24h进行检查，监测注浆量和注浆压力，如果发现任何异常，根据情况采取适当的措施进行处理。
（3）施工后控制措施
继续对盾构近接施工区进行监控量测，直至沉降速度≤5mm/d，发现异常状况，立即采取措施进行处理。
2.6地面沉降及控制措施
拟建隧道主要穿越淤泥质粉质黏土层，隧道上方是大面积松散厚填土，地层稳定性极差，洞身侧壁、掌子面易失稳，易坍塌变形，造成地层损失过大，引起地面过大沉降。防止水土流失进而控制地面沉降。就该工程而言，主要采取以下控制措施。（1）对隧道周围土体进行加固改良，一般采用水泥搅拌桩或者高压旋喷。（2）盾构在推进过程中应合理设置土压力值，保持开挖面平稳，防止超挖和欠挖，选用土压平衡式盾构设备，减少对土层的扰动。（3）控制盾构姿态，推进轴线尽量与隧道轴线保持一致，严格控制盾构纠偏量，减少盾构在地层中的摆动与对地层的扰动。（4）选择合理的掘进参数，提高隧道施工速度和连续性，减小施工对地层的影响。（5）严格控制好盾尾注浆，使用合适的添加剂对土体进行改良，必要时进行二次注浆，同时选用抗渗性较好的衬砌结构[4]。
结束语
地铁盾构施工不可避免会穿越城市建筑物下部结构或其邻近区域，下穿施工扰动了原有土层，使施工近接区的地层、地表及建筑物产生一定的沉降变形，影响既有建筑物的使用寿命，危及人们的生命安全，对城市地铁隧道工程建设产生负面影响，因此，在盾构施工中，近接建筑物防护技术的系统化和完善愈来愈重要。
参考文献：
[1]郭双喜，金平，汲广坤，等.复合地层盾构上方建筑物沉降特征及原因[J].中外公路，2020，40（3）：16-21.
[2]赵方彬.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].工程建设与设计，2018（20）：191-192.
[3]崔鹏飞.地铁盾构法施工常见风险及安全管理对策[J].中国建材，2020（8）：125-127.