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[摘 要]随着城市化发展进程的不断加快，城市交通压力越来越大，地下交通的重要性越来越突显。本文以上海轨道交通9号线三期（东延伸）盾构施工为工程实例，分析研究了在软土地层中盾构技术的施工難点，并提出相应的应对措施，以期盾构技术在以后软土地层施工中的技术优化提供借鉴。
[关键词]盾构技术；软土地层；施工难点；应对措施
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0237-02
1 引言
近年来，随着科学技术的快速发展，城市地下交通网络也在不断健全。其中北京、上海、广州三个城市地铁发展最快。截止2016年年底，北京已开通地铁线路19条，上海开通地铁线路14条，广州开通地铁线路10条。在地铁施工中，采用最多的就是盾构技术，掘进速度快，安全系数高，质量有保证。但在软土地层中，盾构技术面临多种技术困难，直接对施工安全造成严重施工隐患，甚至产生工程事故。本文将以上海轨道交通9号线三期（东延伸）盾构施工为工程实例，对其在施工中的技术难题进行分析，并提出相应的解决措施，并取得了预期效果。
2 工程概况
本工程为上海轨道交通9号线三期（东延伸）工程10标段金桥站～申江路站区间及出入场线（不含工作井）土建施工。包括金桥站～申江路站区间（简称金～申区间）、出入场线区间共两区间及两座联络通道和一座泵站，线路位于浦东新区，整体呈东西走向。其中，金～申盾构区间上行线全长1512.360m，下行线全长1518.018m；最大坡度28‰，埋深9.8m～21.7m，最小平面曲线半径500m。隧道内径5900mm，外径6600mm。
出入场线盾构区间上行线全长581.838m，下行线全长588.998m；线路最大纵坡为19‰，埋深7.3m～11.3m，最小平面曲线半径300m。隧道内径5500mm，外径6200mm。
金～申區间盾构区间隧道主要穿越地层为第④层灰色淤泥质粘土、第⑤1-1层灰色粘土、第⑤1-2层灰色粉质粘土、第⑤3层灰色粉质粘土。出入场线盾构区间隧道主要穿越地层主要为第③夹层灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、第③层灰色淤泥质粉质粘土夹粉性土、第④层灰色淤泥质粘土、第⑤1-1层灰色粘土、b-4古河道。上部覆土为夹灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粉质粘土夹粉性土；下卧灰色粘土、灰色粉质粘土。其中淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土，工程地质条件较差。施工区域地下水主要有浅部粘性土层中的潜水，部分地区浅部粉性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。
3 施工难点分析
盾构施工穿越软土地层时，其施工的复杂性是因为各种因素综合影响的结果，本文主要从盾构始发、接收难点、小半径曲线施工难点、地面建筑物沉降控制及盾构在古河道沉积区施工难点等四个方面进行分析。
（1）盾构始发、接收难点分析
金桥站～申江路站区间和出入场线为盾构法施工，盾构进、出洞端头加固地层范围自上而下为层淤泥质粉质粘土夹粉性土、灰色淤泥质粘土及灰色粘土，加固体底部落于灰色粘土和暗绿～草黄色粉质粘土层；灰色粘土层中含微承压水，承压水头埋深在3～12m。如上所述，如何保证盾构机安全、准确的在具微承压水的软土中进、出洞，是本标段的难点之一。
（2）小半径曲线施工难点分析
出入场线盾构隧道区间上、下行线共设五个曲线段，其中SJD1、SJD2、XJD1曲线半径分别为3000m、1200m、500m，为普通的曲线拟合地段；而SJD3、XJD2曲线半径均为300m，为小半径曲线施工。成为了本工程的第又一个个施工难点。
（3）地面建筑物沉降控制难点分析
金桥站～申江路站盾构区间从曹家沟桥南侧穿越，最小水平净距2.2m；区间下穿3600mm严桥支水管，竖向净距2m；区间下穿1100mm航油管，竖向净距6.25m；区间南侧有名辰模塑科技公司仓库和食堂，隧道从其北侧穿越，与隧道最小水平净距3.4m；区间侧穿顾张23#、24#、25#、26#、27#高压电杆基础，基础为Φ1500mm和Φ2100mm的钢管桩，桩长9m和12.5m，与隧道的最小净距分别为：4.06m、1.69m、1.55m、2.04m、6.7m。出入场线盾构区间侧穿顾张16#、17#、18#高压电杆基础，基础为Φ1500mm和Φ2100mm的钢管桩，桩长9m和12.5m，与隧道的最小净距分别为：9.78m、5.62m、7.23m。本工程所穿越的地层为软土性质，对沉降不易控制，一些建筑物对沉降量的敏感度又较高，为施工带来了难度。
（4）盾构在古河道沉积区施工难点分析
上海地区第四纪时期古河道较发育，对工程影响最大的是晚更新世以来的古河道，所穿越的地层土质有淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土等，在盾构过程中易引起地面建筑物的不均匀沉降、盾构机栽头和成型隧道上浮扥问题。由于淤泥质土层含水率高，成型隧道的防水控制也是施工的难点。地铁防水施工是一个复杂的系统工程，防水的效果，直接影响着工程的耐久性和地铁运行安全。
4 施工难点控制措施
（1）盾构始发、接收施工控制措施
盾构进、出洞端头采取加固，采用Ф850@600三轴搅拌桩+Ф800@600三重管旋喷桩施工。经加固的土体应有很好的均质性，自立性，强加固区无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。出洞段加固范围为隧道左右加固体≧3m，纵向≧6m，进洞段加固范围为隧道左右加固体≧3m，纵向≧9m。
盾构机进、出洞姿态控制：①盾构机出洞前首先对洞门进行实际测量，掌握洞门的实际位置与设计存在的误差值，保证盾构机刀盘中心线与隧道中心轴线的关系满足进洞要求。②根据以往在华东地区的施工经验，盾构机进洞前将始发架抬高2cm。③加大对反力架的监测频率，防止盾构机在进洞过程中，反力架的变形、移位，影响盾构机的姿态。④在盾构推进至盾构到达范围进洞前100m时，对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。⑤盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数，控制好盾构姿态。⑥加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。⑦盾构进出洞过程中加强监测，建立项目部、地面、隧道内、井口“四点一环”监测及指挥应急系统，确保顺利通过。 （2）小半径曲线施工控制措施
小半径曲线段掘进，选派有丰富小半径曲线段施工经驗的操作人员，从做好管片选型、拼好、贴必要的楔贴、采取复拧紧方式等几方面入手，确保管片选型、拼装、拧紧质量。①在盾构机选型时选用带铰接的盾构机，进入小曲线掘进时，可以通过调节铰接的角度来满足小曲线要求，可以确保管片拼装的质量要求。②小半径曲线段掘进时采用环宽1m的管片，以便盾构机在小半径曲线上更加平滑的通过。③在小半径曲线段电瓶车适度缓行，加强、改进轨道铺设线型及固定控制。④选派具有经验丰富的盾构机司机，在进入小半径曲线段前进行模拟掘进，并提前进入圆曲线操作状态。掘进过程中，合理设定行程差。⑤盾构机司机在盾构进入小半径曲线段时，根据线路情况（曲、直线及纠偏需要）调整好铰接的行程差来控制盾构机前端的姿态，尽量让行程差减到最小。以确保小半径曲线段的线路拟合。⑥合理降低掘进速度，调节各分区千斤顶推力，必要时，可将水平偏角放宽到+10mm/m，以加大盾构机的調向力度，同步调整控制左右油缸的油压值和油缸行程，保证曲线内侧处土仓压力略小于外侧。⑦加强监测，做好信息反馈工作，为施工过程出现的异常情况提前做好预测预报，并及时采取应对措施。
（3）地面建筑物沉降控制措施
地面建筑物沉降控制主要从以下几方面进行加强管理和控制：①加强施工组织管理，建立健全项目部、洞内、井口、地面“四位一体”的指挥管理系统；②实时动态观测施工中盾构施工参数动态变化，加强施工中同步注浆、二次注浆、出土量观察、监测、参数控制等方面控制，降低施工中动态不稳定因素对施工的影响。③加强洞内注浆、加固该段地层或从地表进行加固，控制控制盾构的开挖量，减少横向变形施加于桩基上的横向力。④注浆是严格控制注浆量和注浆压力，初步注浆量设定为150%～200%的理论盾尾空隙量，实际施工中根据现场情况加以修正。⑤选择合适的二次注浆时间和方位，对开挖松动土层进行二次注浆辅助施工，及时有效控制沉降。⑥施工中加强监测，并派专人进行巡视，发现问题及时处理，确保地铁线路顺利安全通过。
（4）盾构在古河道沉积区施工控制措施
在盾构穿过古河道时根据现场施工监测信息反馈及时调整同步注浆量。同时，实时对盾构机和管片的姿态进行调整，保证其与设计轴线平行，减少土层的损失。掘进过后二次注浆需及时跟进，后期对地面建筑物沉降及时观测，当变形速率超限时及时采取工程措施进行处理，必要时进行三次或多次注浆。注浆按照“少量、多点、多次、均衡”的原则，隔环逐一进行。
5 结论
盾构技术在地铁施工中的应用非常广泛，本文以上海轨道交通9号线三期（东延伸）盾构施工为背景，对在软土地层中盾构技术施工地铁隧道中的难点进行了分析，并提出了相应的控制措施。本文所提出的软土地层中盾构技术的施工难点和控制措施对其它一些特殊地层中的盾构技术施工的难点分析和解决措施也具有借鉴意义。
参考文献
[1] 何川，苏宗贤，曾东洋.地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响[J].土木工程学报，2008，41（3）：91–98.
[2] 张云，殷宗泽，徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报，2002，21（3）：388–392.
[3] 竺维彬，鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].北京：中国科学技术出版社，2006.
[关键词]盾构技术；软土地层；施工难点；应对措施
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0237-02
1 引言
近年来，随着科学技术的快速发展，城市地下交通网络也在不断健全。其中北京、上海、广州三个城市地铁发展最快。截止2016年年底，北京已开通地铁线路19条，上海开通地铁线路14条，广州开通地铁线路10条。在地铁施工中，采用最多的就是盾构技术，掘进速度快，安全系数高，质量有保证。但在软土地层中，盾构技术面临多种技术困难，直接对施工安全造成严重施工隐患，甚至产生工程事故。本文将以上海轨道交通9号线三期（东延伸）盾构施工为工程实例，对其在施工中的技术难题进行分析，并提出相应的解决措施，并取得了预期效果。
2 工程概况
本工程为上海轨道交通9号线三期（东延伸）工程10标段金桥站～申江路站区间及出入场线（不含工作井）土建施工。包括金桥站～申江路站区间（简称金～申区间）、出入场线区间共两区间及两座联络通道和一座泵站，线路位于浦东新区，整体呈东西走向。其中，金～申盾构区间上行线全长1512.360m，下行线全长1518.018m；最大坡度28‰，埋深9.8m～21.7m，最小平面曲线半径500m。隧道内径5900mm，外径6600mm。
出入场线盾构区间上行线全长581.838m，下行线全长588.998m；线路最大纵坡为19‰，埋深7.3m～11.3m，最小平面曲线半径300m。隧道内径5500mm，外径6200mm。
金～申區间盾构区间隧道主要穿越地层为第④层灰色淤泥质粘土、第⑤1-1层灰色粘土、第⑤1-2层灰色粉质粘土、第⑤3层灰色粉质粘土。出入场线盾构区间隧道主要穿越地层主要为第③夹层灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、第③层灰色淤泥质粉质粘土夹粉性土、第④层灰色淤泥质粘土、第⑤1-1层灰色粘土、b-4古河道。上部覆土为夹灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粉质粘土夹粉性土；下卧灰色粘土、灰色粉质粘土。其中淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土，工程地质条件较差。施工区域地下水主要有浅部粘性土层中的潜水，部分地区浅部粉性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。
3 施工难点分析
盾构施工穿越软土地层时，其施工的复杂性是因为各种因素综合影响的结果，本文主要从盾构始发、接收难点、小半径曲线施工难点、地面建筑物沉降控制及盾构在古河道沉积区施工难点等四个方面进行分析。
（1）盾构始发、接收难点分析
金桥站～申江路站区间和出入场线为盾构法施工，盾构进、出洞端头加固地层范围自上而下为层淤泥质粉质粘土夹粉性土、灰色淤泥质粘土及灰色粘土，加固体底部落于灰色粘土和暗绿～草黄色粉质粘土层；灰色粘土层中含微承压水，承压水头埋深在3～12m。如上所述，如何保证盾构机安全、准确的在具微承压水的软土中进、出洞，是本标段的难点之一。
（2）小半径曲线施工难点分析
出入场线盾构隧道区间上、下行线共设五个曲线段，其中SJD1、SJD2、XJD1曲线半径分别为3000m、1200m、500m，为普通的曲线拟合地段；而SJD3、XJD2曲线半径均为300m，为小半径曲线施工。成为了本工程的第又一个个施工难点。
（3）地面建筑物沉降控制难点分析
金桥站～申江路站盾构区间从曹家沟桥南侧穿越，最小水平净距2.2m；区间下穿3600mm严桥支水管，竖向净距2m；区间下穿1100mm航油管，竖向净距6.25m；区间南侧有名辰模塑科技公司仓库和食堂，隧道从其北侧穿越，与隧道最小水平净距3.4m；区间侧穿顾张23#、24#、25#、26#、27#高压电杆基础，基础为Φ1500mm和Φ2100mm的钢管桩，桩长9m和12.5m，与隧道的最小净距分别为：4.06m、1.69m、1.55m、2.04m、6.7m。出入场线盾构区间侧穿顾张16#、17#、18#高压电杆基础，基础为Φ1500mm和Φ2100mm的钢管桩，桩长9m和12.5m，与隧道的最小净距分别为：9.78m、5.62m、7.23m。本工程所穿越的地层为软土性质，对沉降不易控制，一些建筑物对沉降量的敏感度又较高，为施工带来了难度。
（4）盾构在古河道沉积区施工难点分析
上海地区第四纪时期古河道较发育，对工程影响最大的是晚更新世以来的古河道，所穿越的地层土质有淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土等，在盾构过程中易引起地面建筑物的不均匀沉降、盾构机栽头和成型隧道上浮扥问题。由于淤泥质土层含水率高，成型隧道的防水控制也是施工的难点。地铁防水施工是一个复杂的系统工程，防水的效果，直接影响着工程的耐久性和地铁运行安全。
4 施工难点控制措施
（1）盾构始发、接收施工控制措施
盾构进、出洞端头采取加固，采用Ф850@600三轴搅拌桩+Ф800@600三重管旋喷桩施工。经加固的土体应有很好的均质性，自立性，强加固区无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。出洞段加固范围为隧道左右加固体≧3m，纵向≧6m，进洞段加固范围为隧道左右加固体≧3m，纵向≧9m。
盾构机进、出洞姿态控制：①盾构机出洞前首先对洞门进行实际测量，掌握洞门的实际位置与设计存在的误差值，保证盾构机刀盘中心线与隧道中心轴线的关系满足进洞要求。②根据以往在华东地区的施工经验，盾构机进洞前将始发架抬高2cm。③加大对反力架的监测频率，防止盾构机在进洞过程中，反力架的变形、移位，影响盾构机的姿态。④在盾构推进至盾构到达范围进洞前100m时，对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。⑤盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数，控制好盾构姿态。⑥加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。⑦盾构进出洞过程中加强监测，建立项目部、地面、隧道内、井口“四点一环”监测及指挥应急系统，确保顺利通过。 （2）小半径曲线施工控制措施
小半径曲线段掘进，选派有丰富小半径曲线段施工经驗的操作人员，从做好管片选型、拼好、贴必要的楔贴、采取复拧紧方式等几方面入手，确保管片选型、拼装、拧紧质量。①在盾构机选型时选用带铰接的盾构机，进入小曲线掘进时，可以通过调节铰接的角度来满足小曲线要求，可以确保管片拼装的质量要求。②小半径曲线段掘进时采用环宽1m的管片，以便盾构机在小半径曲线上更加平滑的通过。③在小半径曲线段电瓶车适度缓行，加强、改进轨道铺设线型及固定控制。④选派具有经验丰富的盾构机司机，在进入小半径曲线段前进行模拟掘进，并提前进入圆曲线操作状态。掘进过程中，合理设定行程差。⑤盾构机司机在盾构进入小半径曲线段时，根据线路情况（曲、直线及纠偏需要）调整好铰接的行程差来控制盾构机前端的姿态，尽量让行程差减到最小。以确保小半径曲线段的线路拟合。⑥合理降低掘进速度，调节各分区千斤顶推力，必要时，可将水平偏角放宽到+10mm/m，以加大盾构机的調向力度，同步调整控制左右油缸的油压值和油缸行程，保证曲线内侧处土仓压力略小于外侧。⑦加强监测，做好信息反馈工作，为施工过程出现的异常情况提前做好预测预报，并及时采取应对措施。
（3）地面建筑物沉降控制措施
地面建筑物沉降控制主要从以下几方面进行加强管理和控制：①加强施工组织管理，建立健全项目部、洞内、井口、地面“四位一体”的指挥管理系统；②实时动态观测施工中盾构施工参数动态变化，加强施工中同步注浆、二次注浆、出土量观察、监测、参数控制等方面控制，降低施工中动态不稳定因素对施工的影响。③加强洞内注浆、加固该段地层或从地表进行加固，控制控制盾构的开挖量，减少横向变形施加于桩基上的横向力。④注浆是严格控制注浆量和注浆压力，初步注浆量设定为150%～200%的理论盾尾空隙量，实际施工中根据现场情况加以修正。⑤选择合适的二次注浆时间和方位，对开挖松动土层进行二次注浆辅助施工，及时有效控制沉降。⑥施工中加强监测，并派专人进行巡视，发现问题及时处理，确保地铁线路顺利安全通过。
（4）盾构在古河道沉积区施工控制措施
在盾构穿过古河道时根据现场施工监测信息反馈及时调整同步注浆量。同时，实时对盾构机和管片的姿态进行调整，保证其与设计轴线平行，减少土层的损失。掘进过后二次注浆需及时跟进，后期对地面建筑物沉降及时观测，当变形速率超限时及时采取工程措施进行处理，必要时进行三次或多次注浆。注浆按照“少量、多点、多次、均衡”的原则，隔环逐一进行。
5 结论
盾构技术在地铁施工中的应用非常广泛，本文以上海轨道交通9号线三期（东延伸）盾构施工为背景，对在软土地层中盾构技术施工地铁隧道中的难点进行了分析，并提出了相应的控制措施。本文所提出的软土地层中盾构技术的施工难点和控制措施对其它一些特殊地层中的盾构技术施工的难点分析和解决措施也具有借鉴意义。
参考文献
[1] 何川，苏宗贤，曾东洋.地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响[J].土木工程学报，2008，41（3）：91–98.
[2] 张云，殷宗泽，徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报，2002，21（3）：388–392.
[3] 竺维彬，鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].北京：中国科学技术出版社，2006.