摘要：本文对土压平衡盾构施工中常见事故进行了总结分析，并给出了相应的预防措施，为解决土压平衡盾构施工中的技术难题提供了参考与借鉴。
　　关键词：盾构隧道；土压平衡盾构机；常见问题；预防措施
　　Abstract : Common problems in shield tunneI construction are summarized and analyzed in this paper.and the corresponding preventive measures are proposed, which can provide some reference to the construction of the shield tunnel.
　　Key words : shield tunnel; EPB shield; common problems; preventive measures
　引言
　　 盾构法施工技术因其先进的施工工艺和不断完善的施工技术，使得其在城市地下空间的开发中得到广泛应用[1,2]，如城市地铁、公路隧道、跨海隧道的建设及城市市政管道的改造等。然而由于盾构法施工在我国应用时间不长，各种事故频繁发生在盾构隧道施工过程中（图1），严重地影响工程质量以及工程进度[3,4]。本文针对土压平衡盾构施工中的常见事故进行了总结分析，并给出相应的解决措施，为解决土压平衡盾构施工中的技术难题提供了参考与借鉴。
　1. 盾构施工特点
　　 盾构法是采用盾构在地表以下开挖隧道的施工方法，盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进和装配衬砌的钢筒状结构[4]。它借助于支撑在已经完成的衬砌管片上的千斤顶的推力不断向前顶进。在盾壳的支护下，刀盘可以安全地开挖地层，尾部可以装配管片，迅速形成隧道的永久性衬砌，并将衬砌与地层之间的建筑空隙用水泥砂浆填充，以防止周围地层后期变形和围岩压力的增长。盾构法施工可以在较大范围的工程地质和水文地质条件下使用，机械化程度高、施工快速、安全、无噪音，在我国城市地铁建设的高速发展中得到了广泛应用。然而由于盾构技术复杂，施工工序多，使得盾构在施工使用过程中也暴露出不少的问题[5,6]。
　　盾构法隧道上方一定范围内的地表沉降很难控制，特别在饱和含水松软的土层中，要采取多项措施才能把沉降限制在很小的范围内；
　　遇到坚硬地层、钢筋混凝土桩、孤石等障碍物时，通过困难；
　　遇到流砂地层，施工困难；
　　若隧道覆土太浅，则盾构法施工困难大，安全性降低；
　　盾构在掘进过程中其轴线较难控制，特别是在小曲率半径隧道时，施工尤为困难。
　　
　　
　　
　2. 盾构施工中常见问题及对策
　2.1 盾构机叩头
　　 盾构始发后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象[7,8]，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为防止盾构机叩头可采取以下预防措施：
　　盾构基座安装时应使盾构就位后的高程比隧道设计轴线高程高约20mm，以利于调整盾构初始掘进的姿态；
　　合理选择盾构的千斤顶编组，控制好盾构机液压千斤顶上下推力之差。 
  2.2 泥饼问题
　　 在穿越粘性土层时，盾构机刀盘一般是在高温、高压中进行掘进的，在这种环境中，粘性土易压实固结产生泥饼，特别是在刀盘的中心部位。当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中主要采取下列预防措施防止泥饼的产生：
　　加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在黏性土中掘进时，应密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态；
　　增加刀盘前部中心部位泡沫注入量并选择较大的泡沫注入比例，改善土体的和易性,减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率，必要时螺旋输送机内也加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出；
　　在到达黏性土地层之前把刀盘上的部分滚刀换成刮刀，增大刀盘的开口率；
　　在刀盘背面和土仓压力隔板上设搅拌棒，以加强搅拌强度和范围；
　　一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下脱落，必要时也可在确保开挖面稳定的前提下进行人工进仓清除。
 2.3 管片上浮问题
　　 盾构机的切削刀盘直径与隧道衬砌管片外径的差值，以及盾构机在掘进过程中的蛇形运动产生的超挖，使得管片与地层间存在一个环形建筑间隙[5]，如不及时充填此空间，脱出盾尾的管片便处于无约束的状态，就会给管片产生位移提供可能的条件，这是造成盾构隧道衬砌管片产生位移的一个外部条件。如果此间隙不能及时被同步注浆填充，或者是由于注浆工艺和注浆浆液质量使得浆液的初凝时较长，浆液在很长一段时间内是未达初凝的流体，管片脱离盾尾之后受到周围地下水、注浆浆液、泥浆等包裹的作用，使管片受到上浮力，如果管片所受的上浮力大于其自身重力就会产生上浮，这是上浮的内在原因。当发现管片有上浮现象时，可采取下列措施控制管片的上浮：
　　在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度的有机结合，使盾构隧道管片与围岩共同作用形成稳定的整体构筑物；
　　根据工程地质、水文、隧道埋深等情况的变化动态地调整浆液配比，以控制地表的沉降和保证管片的稳定。
　2.4 地表沉降问题
　　 盾构法修建隧道引起地层位移的主要原因是施工过程中的地层损失，地层原始应力状态的改变、土体的固结及土体的蠕变效应，衬砌结构的变形等，当土仓内压力不足以与外界水土压力平衡时，盾构刀盘面前方土层易坍塌，从而引起地表沉降。管片脱出盾尾后，管片与地层间存在一个环形建筑空间，在软岩地层中如果不及时进行同步注浆填充，拱顶围岩极有可能产生变形引起地表过量沉降。可采取下列措施防止地表沉降。
　　制定监控量测方案，加强对周围道路、管线和临近建筑物的监测，并及时反馈信息，据此调整和优化施工技术参数，做到信息化施工；
　　维持土仓内压力平衡，根据地质情况和隧道埋深对土仓压力进行动态调整；
　　在盾构机掘进过程中保证注浆量和注浆压力，实际注浆量应达到理论空隙量的150％～200％，必要时要进行二次注浆。
　2.5 开挖面失稳
　　 可能造成开挖面失稳的风险因素是开挖中前方遭遇流沙或发生管涌，盾构机将发生磕头或突沉；开挖中前方地层出现空洞，导致盾构机轴线偏移、沉陷以及隧道塌方冒顶；盾构机推进过程中，出现超浅覆土，则会导致冒顶；盾构推进中突然遇到涌水，导致盾构机正面发生大面积塌方等。可采取以下措施预防开挖面的失稳：
　　控制推进速度，维持排土量和开挖量的平衡；
　　控制好压力舱的应有压力，防止开挖面失稳；
　　使开挖下来的土砂具有塑性流动性，并使土砂确实充满压力舱内，同时还应使开挖下来的土砂具有止水性；
　　超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统。
　2.6 盾构掘进轴线偏差问题
　　 盾构掘进过程中，会因为盾构超挖或欠挖，造成盾构在土体内的姿态不好，以及由于盾构测量误差、盾构纠偏不及时，或纠偏不到位导致盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线，影响成环管片的轴线。可采取以下措施进行控制：
　　正确的设定平衡压力，使盾构的出土量与理论值接近，减少超挖与欠挖现象，控制好盾构的姿态；
　　盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站；
　　发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进；
　　盾构处于不均匀地层时，适当控制推进速度，当盾构在极其软弱的地层施工时，应掌握推进速度与进土量的关系，控制正面土体的流失；
　　调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油压及时纠正盾构轴线，盾构的轴线受到管片位置的阻碍不能进行纠偏时，采用楔子环管片调整环面与隧道设计轴线的垂直度。
　3 结语
　　 盾构隧道建设投资额多、规模大、涉及因素众多、施工工序复杂、涉及面广、工程范围广，其施工安全和施工风险更具有挑战性，管理的难度比一般工程更大。作为地铁建设者有责任有义务在各个环节重视安全工作，提前做好认真细致的评估和预测，提出切实可行的预防措施，在施工过程中对每个环节做好过程控制，不放过任何细节（尤其是事故征兆），依靠科学规范管理不断提高地铁建设安全水平，减少盾构推进过程中的事故率，确保盾构隧道的顺利推进。
　参考文献
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