以三号线创意园站—驹荣北路站区间盾构施工为例，对土压平衡盾构机由端头加固区进入区间非加固区时引起的地表沉降数据结合施工参数进行分析，总结地表沉降发生的规律，提出合理化的风险控制建议。

一、工程概况

创意园站—驹荣北路站区间为盾构区间，右线起讫里程YDK14+695.200～YDK16+125.624，长1 428.071 m，短链长2.353。左线起讫里程为ZDK14+695.200～ZDK16+125.624，长1 422.862 m，短链7.562 m。区间采用盾构法施工。取左线始发进入区间30 m后的区段进行研究。

场地地层从上至下依次为＜1-1＞素填土、＜2-1B＞淤泥质土、＜2-2＞淤泥质粉细砂、＜2-3＞淤泥质中粗砂、＜2-1B＞淤泥质土、＜3-2＞中粗砂、＜5H-2＞硬塑状砂质黏性土、＜6H＞全风化花岗岩，盾构隧道主要在淤泥质中粗砂层＜2-3＞、淤泥质土层＜2-1B＞中掘进。图8.48为创驹区间始发段地质纵剖面图。

图8.48　创驹区间始发段地质纵剖面图

场地地下水主要有两种类型：第一类是潜水；第二类是承压水。潜水主要为第四系孔隙水，是埋藏在第四纪松散沉积物孔隙中的地下水。根据钻探揭露，场地主要分布有：人工填土、软土、粉质黏土、淤泥质砂、冲洪积卵石层。软土含水率较高，但渗透性差，属微透水性地层；黏性土属弱—微透水层；淤泥质砂层厚度较大，具中等透水性，赋水性较强；冲洪积卵石则属强透水性地层，具赋水性强。总体上看，松散的填土层、淤泥质砂层、冲洪积卵石层为本场区的主要含水层，由于砂层厚度较大，赋水性较强，其第四系孔隙水的水量亦较大。

区内的基岩风化裂隙水主要赋存于岩石强、中风化带中，全风化岩及土状强风化带由于黏粒含量较高，其透水性相对较弱，赋水性差；基岩风化裂隙水埋藏较深，上覆隔水层，因此一般具承压。

二、盾构始发穿越端头加固区的风险及控制措施

盾构始发穿越端头加固区的过程中，由于盾构掘进由加固区进入非加固区，土层性质出现突变，由硬到软，盾构机土仓压力控制难度大，难以确保开挖面稳定，容易出现地表沉降过大，甚至局部塌陷。针对性的控制措施有以下几点：

（1）盾构机掘进前，掌握施工影响范围内的地面建筑物、地下管线、地下障碍物、地下设施等，必要时进行物探，对重要建筑物采取事前保护措施。

（2）建立严格的隧道沉降监测控制网，及时定期地进行监测，掌握隧道施工时和建成后对周围环境及对隧道本身的影响。注意对盾构前方监测点监测数据的分析。

（3）加强掘进参数的管理，尤其是土仓压力设定要合理，通过优化盾构掘进参数来保持开挖面的稳定，从而控制地层和建筑物的隆降。

（4）采取向刀盘面、土仓和螺旋输送机内注入泡沫来改良渣土，维持土仓内土压平衡，从而控制地层和建筑物的沉降。

（5）在盾构掘进中，要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形孔隙中充填足量的浆液材料。根据地质条件，确定浆液配比，注浆压力、注浆量及注浆起止时间对同步注浆能否达到预期效果起关键作用。

（6）防止从管片接头、壁后注浆孔等漏水而引起地层下沉，进行管片安装和防水施工按施工要求进行，保证施工质量。若出现管片漏水及时采取二次注浆，达到防水效果。

三、盾构掘进参数

盾构掘进通过创驹区间1～30环过程中的掘进参数如表8.11所示，掘进速度统计如表8.12所示。

表8.11　盾构掘进参数

续表

表8.12　盾构掘进速度统计

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四、监测点布设与监测数据分析

（一）监测点布设

该段监测范围的地表测点沿左右线中线按10 m间隔进行布点，所选取段包含一个横向监测断面，如图8.49所示。

图8.49　监测点平面布置图

（二）监测数据分析

图8.50为盾构掘进通过端头加固区的地表沉降曲线。由图中曲线可知，创驹区间盾构掘进通过创意园站端头加固区进入区间非加固区时，地表出现急剧下沉，下沉速率及下沉量均较大，盾体全部进入非加固区后变形趋于平稳。

图8.50　盾构掘进通过端头加固区的地表沉降曲线

图8.51为盾构掘进进入区间非加固区的地表沉降趋势曲线。由图中曲线可知，创驹区间盾构掘进由端头加固区进入区间非加固区后，沿隧道轴线方向的地表沉降槽在刚出端头加固区时较为明显，随着盾构进入区间后逐渐减小且趋于平稳。

综合地质情况与盾构施工情况分析如下：

（1）盾构始发掘进，未进行封环注浆，盾体周围土体因开挖卸荷导致弹性或弹塑性变形。

（2）地质条件较差，中粗砂层较厚，且受盾构就扰动影响大。再加上创驹区间所穿越地层为富水层，盾构掘进期间水量较大，大量水土流失致使盾体穿越的中粗砂层形成漏斗状下沉，进一步带动上部粉细砂层的失水下沉，反馈至地表，导致沉陷。

（3）软土区间对盾构掘进地层范围进行预先加固是非常必要的，尤其是建筑区和市政道路区域，可极大减小地表沉降，降低路面沉陷和人事伤亡事故发生率。

（4）盾构掘进穿越端头加固区进入非加固区段，监测单位应加强监测和巡视，及时向各方反馈监测信息。发生监测预警后，应立即加密监测和巡视频率。施工方应及时组织各方商讨应对方案，及时采取合理措施，避免地表沉降进一步加剧。

图8.51　盾构通过后沿隧道方向隧道中线地表最终沉降

五、小 结

为避免盾构掘进穿越端头加固区诱发过大地表沉降，建议采取以下措施：

（1）盾构掘进穿越端头加固区进入非加固区段前应调整好掘进参数，避免盾构机叩头或抬头。具备封环条件时及时封环，及时注浆。

（2）端头加固与区间加固衔接应循序渐变，避免“断崖式”跳跃，或根据地质情况适当调整端头加固区长度。隧道穿越市政道路和住宅等建筑区时，应预先进行区间加固。另外，可先对非加固区进行空洞探测，查明土洞、溶洞，提前处理。对于勘察钻孔，还需现场检查其封孔质量，以免盾构施工时漏浆，影响注浆效果。

（3）第三方监测单位和施工监测单位应充分辨识非加固区盾构施工的风险源，针对性编制监测方案并通过专家评审。在盾构施工时，按方案开展各项监测工作，及时分析并反馈监测信息，根据监测数据或现场巡视信息第一时间向各方发送预警信息，并加密监测和巡视频率。

（4）根据工程地质及水文地质情况做好有针对性的应急预案，明确触发应急反应的条件，如有险情，及时启动应急预警，避免发生严重沉陷事故。在非加固区掘进时，盾首前后30～50 m范围可设置明晰警示标志或临时防护栏（线），防止路人进入变形区。如在人、车流量较大区域无法设置警示标志或护栏，可在地面铺设大面积钢板。