摘要：结合某区间隧道盾构侵限问题，分析侵限原因，探讨应对措施及线路调线方案。 关键词：盾构；始发；侵限；调线 1、工程概况 1.1工程地质
某区间隧道双线采用泥水盾构，沿线表层分布人工填土，其下分别为3-1粘土层、3-4淤泥质粘土层、3-5粉质粘土、粉土、粉砂互层，4-1粉砂层、4-2粉细砂层。在盾构始发段，隧道顶部覆土约10.5m，隧道洞身穿越全断面3-5粉质粘土、粉土、粉砂互层。区间隧道主要受承压水作用，实测承压水水头在地面下10m左右。
1.2端头加固
盾构始发端头采用“旋喷＋隔离桩＋袖阀管注浆”的措施进行了加固，加固长为端头以外10m；其中旋喷桩加固长度为6.8m，袖阀管注浆长度3.4m。具体加固情况祥见图1《+6环盾构机平面位置》。
2、盾构始发掘进“侵限”情况
泥水盾构始发时，在掘进通过了端头加固区期间掘进参数正常。但在+6环掘进过程中发现盾构姿态突然变化，盾构下沉趋势明显。此时盾构刀盘已脱出加固体，进入（3-5）粉质粘土、粉砂互层原状地层中掘进，盾尾仍然在加固体之内。+6环掘进时盾构机位置见图1《+6环盾构机平面位置》。
图1+6环盾构机平面位置
发现盾构姿态突变以后，项目部采取尽量加大底部油缸推力、减小上部油缸推力，进行调向，盾构下沉趋势减小，项目部认为这种措施能够使盾构抬头。但在后续掘进中，又发生盾构下沉突变现象，项目部在继续加大下部油缸推力的基础上，同时加大同步注浆量、逐步增大泥水压力等措施后，发现下沉趋势好转，但在掘进完成+14环后，盾构机又发生更大的突变（刀盘垂直姿态下跌到-640mm），盾构机与水平面的俯仰角突变为-44mm/m，项目部发现这些措施已不能有效地控制盾构机姿态，马上决定停机，研究下一步措施。
由公司组成的专家组到现场，了解情况，对左线盾构 “侵限”的原因及下一步采取的措施进行了论证，并召开了专题会，制订了在盾构机底部增加了辅助推进油缸，以提高底部顶推力的处理方案。为此，我部在盾构底部增加了1台300t、3台100t的辅助推进油缸，开始试掘进调向。见图2《盾构底部增加油缸示意图》、照片1《盾构底部增加的辅推油缸》。掘进
至＋16环推进油缸行程达到1300mm时，盾构机与水平面的俯仰角由-44mm/m逐步“抬头”。试掘进的结果证明，采用底部增加辅推油缸的措施可有效控制盾构的“侵限”趋势，再向前方掘进一段距离后，盾构可以实现“抬头”掘进。
3、盾构掘进“侵限”的原因分析
经专家组及项目部分析，盾构“侵限”主要原因有以下几点：
①、地质原因
盾构穿越端头加固区域后，开始进入全断面（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层地层，该地层是上部粘土与下部砂土之间的过渡层，强度较低，标贯击数一般3.0～20.0击，平均8.6击，含水率为23～32%，承载力特征值为120kPa；其中粉质粘土含水率为32.1%，孔隙比0.930，软～可塑状，压缩模量为4.7MPa，具高压缩性；粉土含水率28.3%，天然重度19.3kN/m3，孔隙比0.792，压缩模量为5.7MPa，具中等压缩性，抗剪强度指标C值为15kPa，φ值为21°；粉砂含水率23.5%，天然重度19.9kN/m3，孔隙比0.677，压缩模量为11.5MPa，具低压缩性，抗剪强度指标C值为0kPa，φ值28°。该层总体具砂性土特征，具各向异性，水平方向渗透性远大于垂直方向渗透性。
本工程采用的是泥水平衡盾构，盾构机重量大，其主机重量为338吨，盾构机在该地层中掘进时容易产生“栽头”的趋势。
在盾构机主机一出加固区后，在正常推进的情况下，盾构机垂直方向趋势即发生突变（垂直趋势由+12mm/m突变为-25mm/m）,随后在采取减小上部油缸推力、增大下部油缸推力等措施的前提下，仍出现跳跃式变化，使盾构机垂直姿态进一步恶化。
在现场碴土外运过程中，现场分离出的碴土存在较明显的振动液化现象，结合盾构掘进施工实际情况，初步推测在有压泥水的作用下，使该原状地层含水率出现超饱和等劣化现象，在盾构掘进时长时间扰动的情况下，可能使（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层地层发生振动液化现象，承载力大大降低，进而造成盾构机姿态发生突变。见照片2《分离出来的粉细砂有震动液化现象》。
②、项目部对盾构穿越加固区域、进入松软的全断面（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层中掘进时，盾构可能出现 “栽头”趋势主观上认识不足。
4、调坡前线路实际情况及对线路的调坡情况
4.1、线路调坡前已安装管片实际位置
在安装管片15环时，受盾构机姿态“栽头”影响，管片实际安装位置侵限，第15环管片位置竖直偏差最大，其偏差值为－412mm，已安装管片实测姿态见附表1《某区间线隧道已安装管片实测姿态统计表》。
4.2、下一步盾构姿态调整的预测
从盾构掘进姿态控制的实际情况来看，采用底部增加辅推油缸的措施可有效控制盾构的“栽头”趋势。根据目前盾构机姿态调整情况，虽然15环～16环盾构机与水平面的俯仰角由-44mm/m逐步调整到了-23mm/m（铰接油缸已到极限），但越往后掘进，调向难度会加大（主机部分受铰接油缸控制，盾尾受已安装管片的牵制）。在盾构未达到最低点前（拐点），计划对下一步盾构姿态调整的坡度按每环抬高5‰和每环抬高10‰两种情况进行预测，其拟合线路详见附图1《盾构掘进线路拟合图》，具体姿态变化值详见附表2《某区间隧道管片预测高程表》、附表3《某区间隧道管片预测高程表》所示。
从目前盾构机姿态调整的实际情况看，调整坡度每环抬高5‰可以确保实现，每环抬高10‰有一定难度。在恢复掘进后，确保盾构掘进每环抬高5‰，争取每环抬高到10‰。
4.3、对线路调坡的建议
根据设计院院调线方案专项会议精神，建议按如下方式进行调坡：
①线路变坡点向车站方向平移，调坡量-25mm；
②限界-300mm；
③将停车线段坡度由-2‰调整到-2.45‰，轨道高度降低200mm。
考虑到盾构隧道水平方向的偏差影响，最终设计院确定调整最大值500mm，超过500mm的由施工单位采取注浆抬升等措施进行控制。在盾构掘进通过后根据实际隧道线形对线路坡度进行进一步优化。
5、调坡后采取措施的措施
5.1组织措施
①公司成立工作组，驻现场督导解决本次盾构“侵限”问题
为确保盾构隧道满足调线要求和成型质量，成立“某项目工作组”，工作组任务如下：
工作组代表公司协助项目作好以下工作：对盾构机侵限处理方案、现场施工风险控制措施的研讨、优化、确定及专家技术支持；督导现场施工风险控制措施的落实。
工作组成立后，至盾构机姿态恢复正常为止。
②加强现场施工管理力量。
5.2技术措施
①调高盾构液压推进系统油压，由原350bar调高到380bar，以增加盾构机的调向推力；
②在盾尾底部增加辅助推进油缸，进一步增加底部的推力，底部增加1台300t、2台100t的辅助油缸进行调向。
③在调向阶段，管片安装时预留一定的自由度，同时将同步注浆材料调整为惰性浆液，并采取从下部同步注浆的方式（待达到预期上浮量后，再采用双液浆对此段管片进行固定）等措施，使管片在脱出盾尾后能有最大限度的上浮量；盾构调向过程中正常建立泥水仓压力，保证正面提供足够的反力及力矩（抵消因主机重心与浮力不同心而产生栽头力矩）；盾构掘进正常后避免非正常停机，确保盾构机连续快速掘进。
④结合PPS自动导向系统，加大人工复核频率，为盾构姿态调整提供可靠依据；加强调向控制管理，将每环调整量进一步细化、分解到阶段性目标，确保随后每一环的盾构掘进达到预期目标。
⑤加大同步注浆量和其它辅助措施，使侵限地段管片在脱出盾尾后及时进行一定量的上浮量。
⑥认真总结经验教训，不断优化掘进参数。根据不同地质情况选择合适的掘进参数，在掘进过程中对土压力、推力、扭矩、刀盘转速、掘进速度等掘进参数不断进行分析总结，并不断优化，保证盾构以最佳状态进行盾构的掘进。
5.3加强联系沟通，作好线路调坡相关准备工作
全面真实的反映左线既成隧道的平面和纵断面位置，根据目前盾构机姿态调整的实际能力，并积极与设计院作好沟通、协调，确定下一步线路调坡方案。
参考文献：
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。