摘 要：以北京地铁 8 号线二期 10 号标鼓—什区间隧道为工程背景，对该区间盾构分体始发施工平房群沉降规律进行了分析。在总结沉降规律的基础上，对盾构分体始发平房群沉降控制技术进行了研究，并提出了相关控制技术措施。现场实践证明

，该研究结果取得了良好的效果。

关键词：盾构施工；分体始发；沉降控制

 

      地铁建设过程中由于受施工场地、现场拆迁或工期控制等因素的影响，部分盾构区间需要采用分体始发方式施工^[1]。 与整体始发相比，分体始发占用的施工场地一般较小，且能节省工期。 可以预见，在城市中心和建筑物密集等区域的隧道施工中，盾构分体始发方式将越来越普遍^[2]。

      盾构分体始发施工由于不能做到连续掘进，施工1 环时间较长（一般需要 6～8 h），土压力控制波动较大，同步注浆浆液质量和注浆量难以控制，因此沉降控制相对困难。 以北京地铁 8 号线二期 10 号标鼓楼大街站—什刹海站盾构区间隧道（以下简称鼓—什区间）为背景，对盾构分体始发施工引起的平房群沉降进行分析， 并对分体始发施工沉降控制技术进行了研究，供国内外同行参考。

 

      北京地铁8 号线二期 10 号标鼓—什区间线路沿鼓楼大街南下，途中绕避鼓楼，由鼓楼西大街转向地安门大街到达什刹海站^[3]。 受整体工期的影响，区间左线盾构由鼓楼大街站北侧的明挖段采用分体始发，盾构始发掘进21 m（18 环）后将下穿大量的古旧老式平房群。该平房群绝大部分为20 世纪 70 年代以前修建，对沉降非常敏感，沉降控制难度较大。

      鼓—什区间隧道穿越地层主要为粉质黏土层、粉土层，部分地段穿越砂卵石地层。 区间隧道主要受层间滞留水的影响，层间滞留水位埋深15.4～17 m。 盾构始发段隧道埋深15～17 m，与平房群基础垂直距离14～16 m。

      鼓—什区间左线采用 1 台日本小松土压平衡盾构施工，刀盘开挖直径 6.28 m，前盾直径 6.25 m，尾盾直径6.24 m，盾构主机长 9 055 mm。

 

      鼓—什区间左线盾构采用分体始发方式施工，后配套台车全部放在地面，通过各种加长管线与主机连接。 盾构于 2011 年 12 月 19 日始发，2012 年 1 月 9 日完成第65 环的拼装，开始拆除负环，转 接后配套台车，平均进度3.5 环/d，施工 1 环的时间约 7 h。

      盾构分体始发阶段，主要施工参数设定范围见表 1所示。 实际施工过程中由于采用分体始发，同步注浆设备在地面台车上，通过 100 多 m 的管道与盾尾注浆管连接，每次注浆完毕后需要用水和膨润土浆液清洗管道，导致实际注入的浆液与原配比浆液质量差别较大。

 

      通过现场监测情况来看，平房群的沉降在5.2～18.26 mm，其中盾构下穿平房建筑群区域，测点累计沉降在6.93～18.26 mm。 侧穿平房建筑群区域，线路中心3～15 m 范围内测点累计沉降在 5.20～15.40 mm；线路中心15～22 m 范围内测点累计沉降在 1.13～4.03 mm；线路中心22 m 范围外测点累计沉降在 0.33～2.03 mm。距线路中心两侧15 m 范围内测点沉降受盾构施工影响较大，15～22 m 范围内测点沉降受盾构施工影响较小，22 m 以外测点沉降几乎不受盾构施工影响。

      隧道轴线18～35 环上方平房群沉降较大，累计沉降在13.73～18.26 mm。 隧道轴线 18 环上方平房测点JZ-01，30 环上方平房测点 JZ-02 沉降曲线见图 1、2 所示。基本沉降规律为：盾前刀盘到达前发生 3～5 mm 的沉降，刀盘到达后至盾尾脱出前发生4～5 mm 的沉降，盾尾脱出后发生5～8 mm 的沉降，盾尾脱出 4～8 d 后测点沉降速率开始减小，测点沉降缓慢并趋于稳定。

      鉴于35 环以前平房群沉降控制效果不理想 ，在35 环以后的施工过程中，主要采取以下措施来减小平房群的沉降：

      1）提高土舱内土压力以减小刀盘到达前的沉降。

      2）通过盾壳四周的注浆孔向盾构外注入优质膨润土浆液来减小刀盘到达至盾尾脱出这一阶段的沉降。

      3）改良同步注浆浆液配比 ，缩短浆液初凝时间 ，减小盾尾脱出后发生的沉降。

      通过实施以上措施，36～66环上方平房区域沉降明显减小，累计沉降在 6.93～11.62 mm。 隧道轴线 42 环上方平房测点JZ-03 和 50 环上方平房测点 JZ-04 沉降曲线见图3、4 所示。 可以看出盾构刀盘到达前沉降为0.5～3 mm，刀盘到达后至盾尾脱出为 2～3 mm，说明第1、2 条措施起到了良好的效果。 盾尾脱出后发生4～8 mm 沉降，且沉降需 4～8 d 才趋于稳定，较 35 环以前没有明显改善，这与现场清洗注浆管道导致浆液质量变差有较大的关系。

      通过对鼓—什区间隧道 35 环以前和 35 环以后两个阶段盾构分体始发施工平房群沉降的分析和对比，盾构分体始发平房群沉降控制技术可以总结为以下几点：

      1）适当提高土舱内土压力有助于减小刀盘到达平房群之前发生的沉降。 盾构分体始发过程中推进 1 环需要多次出土，推进速度与排土速度在操作上匹配较困难，导致盾构土舱内压力波动较大，易造成地层损失。因此需提高土舱内压力，确保盾构推进过程中土压力始终高于控制值，避免超挖。

      2）通过盾壳四周的注浆孔向盾构外注入优质膨润土浆液能有效减少、减小刀盘到达至盾尾脱出这一阶段的沉降。

      3）由于现场清洗注浆管道导致同步注浆浆液质量变差，现场施工过程中应及时通过二次补浆来弥补，或者通过优化清洗方式来减少清洗过程中水和膨润土浆液对同步注浆浆液的稀释作用。

 

[1] 方江华，张志鹏，张国强． 城市地铁隧道盾构始发施工技术分析[J]． 市政技术， 2011（S2）：69-72．

[2] 张志鹏，方江华，张智宏．小半径隧道中盾构分体始发施工技术[J]． 市政技术， 2011（S2）：73-76．

[3] 中铁隧道勘察设计院有限公司． 鼓楼大街站—什刹海站区间设计说明[R]． 天津：中铁隧道勘察设计院有限公司，2011：1-3．