以三号线逢沙站—创意园站区间盾构施工为例，对土压平衡盾构机通过软弱地层时引起的地表沉降数据结合施工工况进行分析，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

逢沙站—创意园站区间左线长1 958.021 m，右线起讫里程YDK12+463.505～YDK14+ 422.200，长1 960.147 m，长链1.452 m。逢沙站—创意园站区间为盾构区间，区间从逢沙站出发，沿规划环湖路向西北方向敷设，下穿环湖路回旋通道A，侧穿现状逢沙村民房、新河涌、规划泛悦公馆，下穿同江医院人行天桥，侧穿110 kV良世联线终端塔及2#塔、规划同江医院妇产儿中心大楼、致慧路信号塔、石排涌桥、110 kV良世联线3#塔。本节分析所选取的为右线里程段YDK13+280.5～ZDK13+325.5，长度45 m。

右线隧道上覆地层从上至下依次为：＜2-1B＞淤泥质土、＜2-2＞淤泥质粉细砂、＜2-1B＞淤泥质土、＜2-4＞粉质黏土、＜3-1＞粉细砂、＜3-2＞中粗砂、＜5H-1＞砂质黏性土、＜6H＞全风化花岗岩、＜7H＞强风化花岗岩、＜8H＞中风化花岗岩。隧道主要穿越＜3-1＞粉细砂、＜3-2＞中粗砂、＜2-4＞粉质黏土、＜5H-1＞砂质黏性土、＜6H＞全风化花岗岩、＜7H＞强风化花岗岩。图8.52为逢创区间软弱地层段地质纵剖面图。

场地地下水主要有两种类型：第一类是第四系孔隙水；第二类是基岩裂隙水。

1.第四系孔隙水

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。总体上看，松散的填土层、淤泥质砂层、冲洪积砂层为本场区的主要含水层，由于砂层厚度大，赋水性较强，其第四系孔隙水的水量亦较大。一般具微承压性。

2.基岩裂隙水

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，因此一般具承压性。

根据抽水试验所测量的地下水位，第四系松散含水层与基岩裂隙稳定地下水位基本一致，水位埋深为0.2～1.6 m。

二、盾构穿越软弱地层的风险及控制措施

针对盾构穿越软弱地层可能出现的地表沉降过大、地表塌陷、地表建筑物沉降或倾斜、周边管线位移过大、盾尾刷失效、喷涌等风险，应采取以下盾构施工控制措施：

（1）随时调整盾构掘进参数，确保土舱压力稳定，防止盾构超挖，改善盾构前方土体塌落现象。

（2）采用同步注浆，适时二次注浆，及时填充管片外部空隙，加强注浆质量，减弱隧道周围土体位移、沉降的影响。

（3）信息化施工，加强施工监测，包括对建（构）筑物的变形、沉降的监测，在加强同步注浆的同时根据监测数据及时进行壁后二次注浆，保证施工期间建筑物的安全。

图8.52　逢创区间软弱地层段地质纵剖面图

（4）加强盾尾密封油脂压力的监控，使油脂有良好的使用效果，确保盾尾的密封性，防止盾尾漏水、漏浆。

（5）盾构掘进过程中，向土仓内及刀盘面注入泡沫、膨润土等渣土改良剂，改善土体液化状态，防止涌水流砂和发生喷涌现象，有利于螺旋输送机排土。

（6）加强施工管理，提高管片止水条及管片拼装质量，保证成型管片不出现严重渗漏水。

（7）预先在逢沙村民房、110 kV良世联线终端塔及2#塔、致慧路信号塔、110 kV良世联线3#塔周边采用袖阀管注浆加固，同时预埋袖阀管。盾构掘进至该区域时，依据地面监测情况，必要时进行跟踪注浆。

盾构掘进侧穿建筑物较多，地面沉降的控制是重难点。壁后注浆浆液性能的考虑尤其重要。盾构主要穿越的土层灵敏度高。故浆液需要一定的稠度和固含量，以减小浆液出盾尾后有水析出造成的浆液体积收缩，便于对地面沉降的控制。同步注浆浆液密度1.9 g/cm3，泌水率≤5%，塌落度12～16 cm，20 h屈服强度≥800 Pa，7 d的抗压强度≥0.5 MPa，28 d的抗压强度≥1.0 MPa，并确保在列车震动和7度地震下不液化。胶凝时间一般为5～7.5 h。根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。最终同步注浆配比需经过试验确定。

对于同步注浆应一次保证注入量充足，以减少一次沉降；后期沉降需通过二次注浆控制。

在盾构穿越建筑物区二次注浆改良，及时、适量地打开管片内预留的二次注浆孔，对隧道周围土体进行二次注浆改良，改良浆液为水泥-水玻璃（体积比2 1∶）双液浆，注浆压力不大于0.5 MPa，改良后土体强度0.2～0.3 MPa，具有良好均匀性。

三、盾构掘进参数

盾构施工通过720环～760环区段时的掘进参数如表8.13所示，掘进速度如表8.14所示。

表8.13　盾构掘进参数

表8.14　盾构掘进速度

四、监测数据分析

（一）监测点布设

建筑物测点布置：盾构在右线630环～800环间侧穿洺悦华府小区12栋（33层）住宅楼，住宅楼的基本情况：旋挖灌注桩+管桩；旋挖灌注桩桩径0.8 m，管桩桩径0.5 m，桩底嵌岩。桩基距离左线区间隧道平面最小水平净距5 m。区间隧道位于中粗砂层。洺悦华府各测点主要布设在角点处。(www.daowen.com)

地表测点沿左右线中线按20 m间隔进行布点，选取段包含一个横向监测断面，断面上测点间距为5 m。

建筑物和地表沉降测点布置图如图8.53所示。

图8.53　监测点平面布置图

（二）建筑物沉降分析

洺悦华府小区既有建筑物均为桩基础，桩底嵌岩。在盾构机达到前，对既有构建筑物采取区间隧道与桩基间采用三排单轴搅拌桩隔离措施。建筑物的桩基础施工质量较好，监测数据表明施工措施有效。

盾构机到达前，建筑物最大沉降为-5.5 mm；盾构机下穿时，各建筑物测点变形均较小，在-2到+2 mm范围内波动；盾构机通过后，建筑物最大累计沉降为-1.9 mm，最大累计隆起为+2.3 mm。具体见图8.54。

图8.54　盾构穿越软弱地层过程地表建筑物的沉降曲线

（三）地表沉降分析

右线盾构通过期间，其上覆地层随时间逐渐下沉，由曲线变化可以看出，下沉速率及下沉量均较大。盾构机到达前10环左右地表开始出现较显著沉降，盾构下穿期间沉降最大，约占总沉降量的 55%。盾构通过后变形趋于平稳，但因区间位于软弱地层，地表沉降在盾尾通过后仍难以控制，因盾尾空隙而产生的沉降和后期的固结沉降还占总沉降量的 15%～20%，如图8.55所示。

图8.55　盾构穿越软弱地层过程地表沉降曲线

盾构通过期间，垂直隧道方向的地表沉降槽呈抛物线状，隧道中线沉降最大，离中线位置越远沉降越小。如图8.56所示。

图8.56　垂直隧道方向的地表沉降槽曲线

盾构通过期间，沿隧道方向的地表沉降槽随地质情况的变化而变化，软弱地层厚的区域累计变形较大，坚硬地层区域累计变形较小，在地层变化区域沉降最大（740～750环），如图8.57所示。

图8.57　沿隧道方向的地表沉降趋势曲线

综合场地地质条件及施工情况分析如下：

（1）此区域地质条件较差，中粗砂层较厚，且存在全风化及中风化花岗岩岩层。变形较大区域地层上软下硬，盾构机容易“抬头”，出土量难以控制，水土流失导致上覆地层发生固结沉降。

（2）同步注浆虽然及时，但二次补浆时间间隔较长，不能及时补充已损失的水土等。围岩随时间蠕变而产生的塑性变形，包括超孔隙水压消散引起的主固结沉降和土体骨架蠕变引起的次固结沉降。

（3）盾构穿越软弱地层地表沉降比较大。本次逢创区间右线盾构施工期间，其上覆地层随时间逐渐下沉，在盾构下穿期间沉降最大，约占总沉降量的50%，因盾尾空隙而产生的地表沉降和后期地层固结沉降也较明显。

（4）盾构通过期间，垂直隧道方向的地表沉降槽呈抛物线状，隧道中线正上方沉降最大，离中线位置越远沉降越小。

（5）盾构穿越建筑物时，建筑物的桩基形式决定了其沉降量的大小。逢创区间所穿越的建筑物为嵌岩桩基础，再加上穿越期间盾构施工参数比较合理，其沉降极小，基本可视为测量误差。

（6）当监测数据报警后，监测单位应及时向各方反馈报警信息，建设单位或监理单位应及时召集各参建方召开报警分析会，采取针对性施工措施。监测单位也应及时加密监测和巡视，及时发生监测信息。

五、小 结

（1）盾构穿越软弱地层区域，存在建筑物、管线等控制性建构筑物的情况，应提前调查其基础形式等详细资料，浅基础建构筑物应进行加固。对区间所通过的地层也应预先进行加固，并对加固效果进行检测，保证质量，以减小地层扰动、固结而产生的地表沉降。

（2）盾构穿越软弱地层时应科学设置盾构参数。适当控制掘进速度，尽量在控制地表沉降的前提下保持盾构机匀速前进。在盾构开始掘进时，可在前100～200 m段设试推段，根据地表监测数据合理调整盾构参数，尽可能减小地表沉降。在正式掘进时，如地表沉降速率连续2～3天超出预警值时，应停止掘进，各参建方会议判断安全状态、调整掘进参数，进行信息化施工。

（3）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，避免严重的水土流失。

（4）加强现场作业人员培训、交底，提高人员素质，加强施工监测和第三方监测工作力度，重视现场监测和巡视，及时发现险情，及时上报。