1 引言
随着我国交通行业的蓬勃发展和盾构装备的全面普及，越来越多的城市地铁和地下通道采用盾构机进行隧道开挖。盾构机开挖具有安全快速、自动化程度高、不影响地面交通等优点，备受隧道工程界的关注。但是大直径盾构机在浅覆土条件下的隧道上浮问题一直是困扰盾构机推进的一大难题，亟待成熟的施工经验予以解决。
2 工程概况
诸光路通道新建工程位于闵行、青浦境内，地下通道北起北青公路接地点，南至崧泽高架路南侧会展环路接地点，长约2.8km。地下车道采取双向4车道布置，地面道路采取双向4快2慢，北青公路设置一对东南定向出入口，崧泽高架北侧设置主线出口，崧泽高架南侧设置主线入口，龙联路以北设置入口匝道。同步设置排水、监控、照明设施等必要的附属设施。
隧道施工采用Ф14450mm的土压平衡盾构机，属于大直径盾构，盾构段全长1390m，共695环。隧道管片外径14000mm、内径12800mm、环宽2000mm、厚600mm，盾构隧道主线最大纵坡为48‰ ，平面轴线最小曲线半径为700m。顶部覆土厚度最小8.5m，最大为16m。
盾构机主要穿越地层为灰色淤泥质粉质黏土、灰色黏土、灰色粉质黏土、暗绿色粉质黏土、砂质粉土夹粉砂。工程沿线各土层的土性描述与特征详见表1。
表1 土层描述表
盾构在掘进施工中，下穿西厍里港桥桩基，盾构与桩尖最小距离1.92m；其他建（构）筑物均为侧穿 ，具体详见表2。
表2 主要建（构）筑物列表
3 隧道段前40环上浮情况
诸光路隧道在1~40环的推进过程中，隧道施工阶段上浮值如图2所示。由图2可知：1~10环上浮值在20~30mm，这是由于1~10环处于加固区的缘故（1-10环是始发段加固区），10~15环上浮值迅速增大，15~40环上浮值基本稳定在60~70mm。
图2 1~40环管片上浮值
管片之所以会发生上浮是由于盾构推进过程中，盾构机切削刀盘直径D与隧道管片外径d有一定的差值，当管片脱出盾尾后，管片与地层间会产生环形建筑空间。不及时填充此空间，就会导致管片上浮。
在盾构机刚始发的40环，由于对地质条件处于探索期，对盾构施工各项参数处于磨合期，施工期间管片上浮值大概在60~70mm，而施工规范要求的限制是75mm，管片上浮值处于临界边缘状态，必须采取有效措施减小管片的上浮。
4 盾构上浮控制措施
根据以往的施工经验，结合本工程地质地层和盾构机特点，采取以下措施降低了管片的上浮值。
4.1调整同步注浆材料配比
采用同步注浆工艺对管片外侧进行浆液填充后，由于浆液材料存在时效性，随着浆液凝结而形成强度，所注浆液会逐渐起到稳定管片的作用。因此，在施工过程中可以通过采用不同砂浆的配合比，调整浆液的凝结时间以控制管片的上浮。浆液调整前后的配比如表3所示。
表3 浆液配比调整
在盾构掘进过程中，通过控制不同注浆点位的注浆压力也可以起到降低管片上浮的作用。当管片上浮量较大时，在盾构掘进过程中，可通过控制6个同步注浆孔注浆点位和注浆压力来实现，上下部比例按上部70%，下部30%进行控制。同时进行同步注浆压力分配，考虑到使用的浆液塌落度较小，泵送压力较大，按试验段1~40环得出同步注浆压力宜设定为0.4~0.5MPa。盾构掘进全过程加强流量、压力监控。调整前后的注浆参数值如表4所示。
表4 调整前后注浆压力和注浆量
4.2盾构机掘进控制
4.2.1 盾构推进油缸分区控制
盾构掘进过程中，千斤顶总推力受开挖面水土压力、盾壳外侧摩擦阻力等因素的影响，故总推力要与地层土体性质相匹配。当发现隧道周围土体对管片的上浮力过大时，可以通过调整推进油缸的压力值，使其合力产生向下的竖向分力来抵消上浮力。调整前后推进油缸压力参数如表5所示。推进油缸油压分区如图3所示。
表5 调整前后的推进油缸压力参数
图3 油压分区
4.2.2 盾构掘进姿态控制
根据掌握地面地层情况及盾构检测装置反映的数据，及时调整推进参数及推进方向，避免引起更大的偏差。纠偏时要注意避免由于单侧千斤顶推力过大对管片造成的破损，保证拼装后的管片轴线偏差满足规范要求。
4.2.3 控制掘进速度
为保证管片外侧同步注浆质量，盾构掘进速度需要与浆液的初凝固结时间相匹配，如无法达到良好的固结效果，需要适当调整盾构掘进速度，采取匀速缓慢推进，保证管片外侧空隙注浆饱满，避免形成空隙后浆液被地下水冲刷，导致浆液性能降低。调整前的盾构机推进速度为25mm/min，调整后为20mm/min。调整后发现同步注浆质量明显提高。
4.2.4 盾构掘进轴线控制
在隧道推进中，根据1~40环管片拼装后上浮经验值，将盾构机推进轴线高程降至设计轴线下50mm，以此来抵消管片衬砌后期的上浮量，使隧道中心轴线尽可能地接近设计轴线。
4.3 调整二次注浆材料配比
为严格控制好管片施工过程中的上浮，设立警戒值，当管片上浮的速率大于30mm/d，可视为警戒；当管片上浮的速率大于50mm/d，立即停机。对已出现上浮的管片通过注浆孔及时进行跟踪补充注浆，按“先拱顶后两腰，两腰对称，少量多次（每次注入量很少，注入频率很高）”方法注入。二次注浆材料配比如表6所示。
表6 二次注浆材料配比
5 控制效果
通过以上措施的实施，40~100环管片的上浮值得到了很好的控制，其具体上浮值如图3所示。从图中可以看出，管片上浮值在40~80环逐渐降低，在80~100环稳定在13mm左右。
图3 40~100环管片施工阶段最终上浮值
6 结语
在盾构始发阶段，由于对水文地质条件存在预测偏差，各项施工参数还处于摸索阶段，导致1~40环管片上浮值达到60~70mm；工程技术人员不断收集总结盾构机掘进过程中的各种掘进参数，摸索出不同地质条件下与之相适应的掘进参数，采取调整同步注浆材料配比，对盾构机推进油缸压力、掘进姿态、掘进速度进行调整，注入二次注浆材料等措施，最大程度地控制隧道管片在施工阶段的位移和变形，使其在后续施工中管片上浮值控制在10~15mm，满足设计和规范要求。
摘自《上海隧道》