富水砂层盾构隧道变形原因及控制分析

智库时代 ·193·智库理论富水砂层盾构隧道变形原因及控制分析巩亚定1 马亚兵2（1.郑州地铁集团有限公司，河南郑州 450000；2.浙江华东工程安全技术有限公司，浙江杭州 310000）摘要：盾构施工中不可避免的会对周边围岩产生扰动，本文通过排列图法，分析富水砂层中盾构施工引起地表沉降的主要原因，并提出严格控制同步注浆压力、足量有效进行同步注浆的建议，为同类工程提供参考。

关键词：地铁工程；盾构；富水砂层；排列图法中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：2096-4609（2019）01-0193-002一、砂性围岩稳定性影响因素分析砂性围岩稳定性影响因素可分为两种：其一是围岩自身物理力学特性，其二主要是工法、支护、初始应力状态和其他环境因素等。

受到砂性围岩细观颗粒排布影响，砂性围岩自身物理力学特性可通过辅助工法，例如超前加固改良、降水等方法进行人为影响。

其他外因则可进行优化和改变。

在实际施工中，需针对不同围岩结构进行区别对待。

隧道埋深施工扰动断面形式支护结构支护时机砂行围岩稳定性影响因素外因内因泊松比粘聚力内摩擦角变形模量宏观材料参数细观结构参数颗粒形状颗粒大小颗粒排布填充物含水率图1 砂性围岩稳定性影响因素针对郑州东部地区砂性围岩，其稳定性差，易发生事故，必须采取适宜的防治措施和手段进行控制，以确保地铁隧道施工和运营的安全。

为明确影响地表沉降的主要因素，调查体龙区间盾构推进至100环~600环间施工日志及相关资料，通过对比施工工况及监测数据，将超出监测预警限值的数据进行统计，并分析造成地表沉降的原因，采用排列图法将分析统计数据进行描述。

地表沉降的抽样监测数据：表1 地表沉降的抽样数据序号检查项目不合格点数1土仓压力62推进速度43排土量44施作人员175地质条件56同步注浆量357注浆压力278土体改良2注：不合格点数指经资料对比及参建各方讨论分析确认为检查项为引起地表沉降超过30mm 的主因的点次数。

重新整理抽样监测数据，将其按照由大到小进行排列，并分别计算累计频数和累计频率。

表2 重新整理后的抽样数据序号项目频数频率（100%）累计频率（100%）1同步注浆量3535352注浆压力2727623施作人员1717794土仓压力66855地质条件55906推进速度44947排土量44988土体改良22100合计100100根据表2的统计数据绘制排列图，如图2所示，其中同步注浆量、注浆压力、施作人员累计频率79%，非常接近80%，可确定为主要问题，即A 类问题，应进行重点管理；土仓压力、地质条件为次要问题（B 类），次重点管理；推进速度、排土量、土体改良等为一般问题（C 类），按照常规施工情况适当加强管理。

20406080100010203040同步注浆量注浆压力施作人员土仓压力地质条件推进速度排土量土体改良累计频率/%频率/%影响因素图2 统计数据排列图正如上述，排列图法又称ABC 分类管理法，可以更加直观、主次分明的描述地表沉降的影响因素。

二、盾构掘进控制措施针对砂性围岩中盾构区间的风险，可进一步细化，对地质进行加固，改善围岩碎散特性，提高其整体性；改良地质特性，减小盾构掘进中的施工扰动；加强同步注浆，控制地下水的影响等。

（一）提高围岩整体性受到砂性围岩破碎松散、粘聚力小、强度低的结构特性影响，砂性隧道围岩极容易遭受破坏。

地下水可通过砂性围岩存在的大量贯通性裂缝流动，为控制砂性围岩破坏导致地表或周边建构筑物破坏，对围岩进行预加固是重要环节之一，可有效改善其碎散特性。

在有大量贯通性裂缝的砂性围岩中，渗透性大，可注性好，注浆加固是最常用和最有效的手段。

（二）减小施工扰动盾构掘进之前，应对刀具进行检查、盾构机进行全面检修。

在穿越过程中，对影响范围内的变形情况进行重点监测，并控制好盾构姿态及土仓压力等施工参数，及时进行合理的二次注浆，同时根据工程特点制定应急预案，保证施工的安全顺利进行。

推进过程中，应控制好掘进速度。

定期保养同步注浆管，加强同步注浆控制。

（三）加强盾构隧道注浆控制施工中必须严格控制注浆，并根据地层特点及监测结果及时调整相关参数，确保注浆质量和安全。

加强盾尾壁后同步注浆，根据不同地质情况、运输距离的远近，采用不同凝结时间的浆液配合比。

同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。

盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，根据监测情况必要时提前进行注浆加固。

项目配备KBY 双浆液注浆泵，随时可以开展二次注浆。

（四）严格控制盾构掘进参数通过初始掘进和初期掘进段的地基变形监测结果，确定在不同地质地层中盾构推进的各项参数的调节控制方法。

测定和统计不智库时代·194·智库理论同地层条件下推力、扭矩的大小；盾构机姿态的控制特点；同步注浆的参数和浆液配合比；同步注浆中容易出现的问题及解决方法；各种刀具的适应性等。

三、工程应用体龙区间盾构推进至1000环~1050环时，二期工程盾构隧道右线曲线半径为1000m，下穿一期出入段线既有运营隧道。

二期盾构隧道左右线间距约38～39m，隧道埋深约为17.89m ～18.17m。

右线与既有矿山法隧道左线结构竖向净距为5.31m，右线结构净距为4.32m。

既有出入段线矿山法隧道结构支护型式采用复合式衬砌，其支护参数如下：初期支护采用300mm 厚C25网喷混凝土和主筋22、间距0.5m 格栅钢架，二次衬砌模筑采用350mm 厚防水钢筋混凝土，抗渗等级P8，其主筋采用22@150mm（环向）、18@150mm（纵向）配筋设计。

涉及的主要土层为：（1）填土、（2）黏质粉土、（9）-1黏质粉土、（16）细砂、（17）-2细砂、（17）中砂。

二期工程盾构推进中，对一期出入段线采用测量机器人三维坐标监测、自动化静力水准监测。

结合机器人监测数据及静力水准监测数据，道床累计沉降-3.9mm，未超出隧道结构沉降预警限值。

分析得出盾构侧穿和下穿出入场线期间，相关监测数据正常可控，表明盾构施作前保障措施有效可行，盾构推进过程中采取因果分析法分析数据并动态指导施工效果显著。

四、结论（一）通过排列图法得出同步注浆量、注浆压力、施作人员等因素为富水砂层中盾构施工中引起地表沉降的主要因素。

并提出了严格控制同步注浆压力，足量有效进行同步注浆，减小施工扰动，加强施作人员责任心和知识水平的建议。

（二）结合工程实际情况盾构推进中，地表沉降、隧道基底沉降及收敛应作为主要监控项目，并及时反馈结果以便指导施工。

（三）分析研究不同地层条件盾构隧道变形控制措施有利于提高盾构隧道质量，避免盾构隧道事故或灾害，有必要进一步深入探讨。

【作者简介】巩亚定（1983-），本科，工程师，研究方向为铁道工程。

【参考文献】[1]陈立平.砂性隧道围岩宏细观破坏机理及控制[D].北京:北京交通大学,2015.[2]叶治,刘华北,刘文.盾构隧道开挖面涌水对地表沉降及管片内力的影响分析[J].隧道建设,2017,37(10):1276-1286.[3]韩煊,王法,雷崇红,尹宏磊.盾构隧道施工引起的土层分层沉降规律实测研究[J].隧道建设,2017,37(04):401-408.（上接第192页）平等的现代观念，让学生充分认可工匠精神；其次，职业学校还要充分利用校园广播、公告栏以及选修课等方式，重视加强工匠精神的引导和渗透，促使学生全面而深刻的认知工匠精神的内容与内涵，使其成为现代工匠精神的践行者、弘扬者和继承者。

（四）深化校企合作随着我国职业教育的快速发展，其办学模式和人才培养途径也出现了较大的变化，校企合作逐渐成为新型的育人模式，而想要渗透和贯彻工匠精神，职业学校需要深化校企合作，将其作为培养工匠精神的重要途径。

首先，职业学校需要结合自身的优势专业、当地产业结构特点以及市场人才需求，积极探索订单式教育、针对性培养以及校企合作办学等多元化的育人模式，利用企业的育人资源、责任教育以及职能教育落实工匠精神培养，在提升学生职业能力和职业素养的同时，解决职业学生就业难的问题，为企业储备高素质人才；其次，职业学校需要主动承担企业在生产以及科研方面的技术重任，激发企业参与校企合作的热情和积极性，承担学校的社会义务和责任，促使学校和企业发挥个人育人优势，起到共同育人的作用；最后，学校要积极邀请当地知名企业家、高级工程师、行业技术领头人到学校中开展工匠精神讲座，为学生讲解有关职业素养的内容，促使学生形成工匠精神，为其未来的职业发展夯实基础。

（五）营造社会氛围培养工匠精神需要整个社会的支持和帮助，职业学校需要结合协同创新的理念，在人才培养中融入社会文化体系，通过社会各界的支持和合作，营造工匠精神的社会氛围。

首先，职业学校要积极与合作单位，例如科研机构、政府部门、行业协会、当地企业和其他院校形成育人合力，改变以往依靠自身培育工匠精神的不足和缺陷，创设良好的社会文化环境；其次，国家教育部门和相关职能部门需要发挥舆论引导和管理作用，积极利用新媒体和互联网开展工匠精神宣传，改变以往的陈旧偏见和观念，促使全社会加强对工匠精神的认知，形成尊敬和崇尚技术工人的氛围；最后，政府要积极加强政策引导，给予工匠精神以高度重视，在职业晋升、薪酬分配、人才评价以及人才培养等方面向技术工人倾斜。

四、结语总而言之，职业教育作为我国教育体系的关键组成部分，是培育和弘扬工匠精神的前沿阵地，相关教育同仁需要深入和全面掌握工匠精神的作用与内涵，将其落实到整个育人过程中，通过各种有效途径提升人才培养质量，促使工匠精神得以继承，为我国经济文明建设输送更多的人才。

【作者简介】周振坤（1984-），男，硕士，讲师，研究方向为造型艺术、室内设计。

【基金项目】广西自治区教育厅2018年度广西高校中青年教师基础能力提升项目，项目编号2018KY1070。

【参考文献】[1]高彦,张少茹,翟雪艳.人本主义心理学视阈下职业教育培养工匠精神路径探析[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2018(12):14-18.[2]刘仁山.基于新工科理念的应用型本科教育“工匠精神”研究[J].呼伦贝尔学院学报,2018,26(05):105-107.[3]欧阳叶.高职学生工匠精神的心理维度及教育路径研究[J].顺德职业技术学院学报,2018,16(04):62-66+73.[]杨红艳.产业转型升级背景下中职学生工匠精神培养路径探析[J].重庆城市管理职业学院学报,2018,18(02):83-86.[5]李菲.创新驱动发展的职业学校工匠精神培养研究——以常州交通技师学院为例[J].计算机产品与流通,2018(05):200.[6]张自英,林海波.新常态下高职工匠精神耦合双创人才培养路径研究[J].经济研究导刊,2018(13):111-112+114.[7]任凤国,赵欢,席庆荣.基于工匠精神的职业院校校园文化建设与思考[J].北京工业职业技术学院学报,2018,17(02):39-42+47.。