摘要：长距离小半径盾构下穿密集建筑物重叠隧道管线风险较大，掘进过程中对周边建（构）筑物、管线、重叠相邻隧道间相互影响较大，施工过程中若控制不当，容易发生较大安全事故及重大经济损失，结合本工程实例，从盾构掘进下穿密集建筑物保护措施、盾构掘进出土量、渣土改良、盾构姿态、同步及二次注浆、盾尾密封、沉降监测等方面控制进行介绍，以供同类工程参考。 关键词：长距离；小半径；建筑物
1、工程概况
1.1区间线路情况
地铁出入段线盾构区间，地势起伏较大，沿线为密集建筑，从出入段线西端在R=300m圆曲线段上割线始发，出段线在CDK1+359.155~CDK1+26.272，入段线在RDK1+370.546~ RDK1+91.474分别以250m、260m的转弯半径下穿大批厂房及民宅，然后入段线在107国道下方下穿其它盾构区间正线，出入段线在站前明挖段近400m小间距施工（最小线间距8m），
在距接收端200m处正上方下穿直径2.4m给水管，下穿长度约150m，净距约6.27m，最后到达站前明挖段西端吊出。
2019最新国产理论由于出入段线盾构下穿建筑物密集、数量大且较为破旧，盾构共计下穿57栋房屋，大部分房屋建筑年代均较早，且房屋基础均为浅基础。根据详勘资料及补勘资料分析，本区间范围内存在破碎断裂带、上软下硬地层，且隧顶多为比较薄的残积土层或局部为砂层，对盾构下穿成片的建筑物掘进施工的安全带来了很大风险，小曲线半径施工不当，易导致管片碎裂、渗漏、地面、建筑物沉降，甚至地面塌陷、建筑物损坏。
图1.1出入段线穿越建筑物平面图
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1.2下穿建筑物工程、水文地质
出入段线下穿房屋段，隧道范围内土质主要为<5z-1>、<5Z-2>可、硬塑残积土、<6>、<7>、全、强风化砂砾岩层、<6z>、<7z>混合花岗岩全、强风化层，隧道上部主要为<2-1b>淤泥质土、<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>中粗砂质土层，<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>中粗砂质土层受扰动易液化。
地下水主要有两种基本类型，分别为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。地下水初见水位埋深为0.3~1.4m(标高6.90~13.43m),稳定水位埋深为0.7~2.5m(标高5.8~13.33)。
2、盾构下穿建筑物掘进参数分析
在盾构顺利下穿建筑物前后期间，房屋监测累计沉降最大值为-17mm，监测数据正常，地面建筑物无异常。
2.1<6>、<7>全、强风化砂砾岩层掘进参数分析
出段线盾构掘进至172环(全断面<7>地层)时出现了推力大（1900~2200t）、扭矩大、掘进速度慢（10~20mm/min），进行了常压开仓刀具检查及更换，刀具磨损严重（均匀磨损），更换刀盘边刀9把、面板刀具8把。 入段线盾构掘进205环时出现与出段线盾构相同状况，进行了开仓检查，刀具磨损严重（均匀磨损超限），更换刀盘边刀9把、面板刀具11把。
日本之家刀具磨损、结泥饼原因：
在掘进全断面<7>时，刀盘转速控制在1.2rpm,速度控制在30~50mm/min，推力偏高、刀具贯入度偏大导致刀具磨损严重。在掘进过程中1#/2#/3#土压力为1.3/1.5/1.6bar，可判断土仓内3/4为土，其余为气。实土压力过高，渣土改良效果不佳,仓内温度持续升高，最终导致刀盘面板及中心开口位置结有泥饼。
刀具更换后掘进参数：
在与不在刀具更换后将刀盘转速提升至1.5~1.8rpm，推力降至900~1100t，扭矩120~160t﹒m，掘进速度提升至30~40mm/min,大大减小刀具贯入度，减小刀具磨损。渣土改良通过增加泡沫发泡倍率，保证仓内1/2为土（1#、2#、3#土压力均为1.3bar），同时增加注水量，增加渣土流动性（螺旋机出土扭矩控制在5~13），降低土仓温度。泡沫使用添加分散剂的原液，并通过膨润土泵经泡沫注入孔向刀盘、土仓注入分散剂，防止泥饼形成。
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2.2<2-3>中粗砂层、<7z>、<8z>混合花岗岩强、中风化层参数分析
盾构在该上软下硬地层中下穿房屋，为防止超挖，掘进时将土压力提高了0.2Bar(气压)，刀盘转速降低0.2rpm，在掘进过程发现推力明显增加，高达2000t，速度未增加20~25mm/min，出土量正常，扭矩2.5~3.2MN﹒m，掘进两环后考虑按此参数继续掘进刀具磨损严重及泥饼形成，将刀盘转速调至1.8rpm，土压力降低至1.5bar（气压为主），推力明显下降至1600t,速度控制在30mm/min，扭矩降低至1.7~2.4 MN﹒m，按此参数掘进了40环（420~460环 ）,出土量正常，监测数据稳定，且大大减小了刀具磨损及泥饼形成几率。
总结：在此类上软下硬地段掘进应高转速，速度控制在30~40mm/min，扭矩控制在2.5 MN﹒m以下，土压力应以气压为主。在掘进上部为高透水性砂层地质，为防止仓内停机积水、上方砂层塌陷，尽量保证连续施工，缩短施工间隙，停机时将土压力保至掘进时的1.2倍。
3、盾构下穿建筑物控制措施
3.1土压力控制
①在<6>全风化层<7>强风化层掘进土压力控制（仓内3/4为气、1/4为土）；
②<5z-1>可塑残积土<5z-2>硬塑残积土<6z>混合花岗岩全风化层掘进土压力控制（1/2为气、1/2为气）；
③<2-3>中粗砂层<7z>、<8z>混合花岗岩强风化层掘进土压力控制（1/4为气、3/4为土）；
通过泡沫的发泡倍率调整仓内气体所占百分比；通过五个土压计所显示数值判定气体所占百分比。
英国首例死亡病例3.2推进速度、刀盘转速控制
刀盘转速的快慢直接关系到盾构掘进对地层的扰动程度，也直接影响到掘进的速度。根据以往的施工经验，在软土（淤泥质土、含砂粘性土）掘进过程中，刀盘转速在1.4 r/min以上时，掘进速度较快，但其对地层产生的扰动也较大；刀盘转速在1.0~1.4r/min时，掘进速度平稳，且对地层产生的扰动相对较小；刀盘转速在1.0 r/min以下时，掘进速度较慢，渣土改良达不到效果，其对地层产生的扰动相对也较大。因此下半径下穿建（构）筑物段施
工时，刀盘转速应适当，宜控制在1.0～1.4rpm之间，在保证一定的掘进速度的情况下尽量减少刀盘对上部建（构）筑物的扰动。
3.3出土量控制
盾构在掘进过程中不断对周围土体进行扰动，在曲线掘进过程中很容易超挖，超挖就会有地层损失，所以出土量的多少对地层损失有直接关系，因此在掘进出土时，出土量控制在理论值的98％，使得切口环处地面微微隆起（＜2mm）,以便抵消后期部分土体的沉降。
在盾构下穿房屋段，跟踪记录土方量与掘进行程。将每节土箱（18立方米）分为三格小箱（6立方米），根据试掘进段的经验总结，在该土层掘进，每掘进1.2米，出土量为48~50立方米，针对每一小格的掘进行程进行核对，防止超挖、欠挖。龙门吊称重控制，在根据地质及每环土的重量综合考虑是否超欠挖。
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