建筑设计与逆作法设计分属两家，在设计思路、彼此协调、相互配合等方面造成不一致，给基坑工程带来不利影响。施工单位缺乏逆作法施工经验，导致逆作施工过程工期的延长，以及施工质量的下降。施工现场没有专业的逆作施工管理人员现场指导，导致施工先后顺序错乱，给施工带来较大风险。为施工方便，施工单位随意修改逆作设计，导致施工质量下降，存在较大风险，应严格控制。......
2023-10-09
地下工程风险分析及安全控制
【摘要】：同时，在竖曲线上还伴随有变坡，这是该工程隧道线型的最大难点。小半径转弯施工的难点。由于管片的特殊受力状态，以及由于管片错台造成的局部存在应力集中，使得管片容易因此而发生破碎。当与平面小半径圆曲线相结合时，将对隧道纠偏施工造成较大困难。该工程陕西南路站—南京西路站区间隧道上行线在里程SK17+164.246—SK17+145.846位置处、下行线在里程XK17+161.752—
1）盾构穿越复杂地层
（1）软硬互层施工。嘉善路站—陕西南路站区间隧道在里程SK15+958—SK16+584掘进范围内涉及第⑤4层次生硬土层、第⑥层硬土层，陕西南路站—南京西路站区间隧道在里程SK17+500—SK17+880掘进范围内涉及第⑥层硬土层，将出现开挖面软硬土层共存现象。当掘进开挖面进入软硬两种不同土性地层时（如第⑤1-2、⑤3-1层和第⑤4、⑥层），有可能因软弱层排土过多引起地层下沉，并造成盾构在线路方向上的偏离。
（2）砂性土层施工。嘉善路站—陕西南路站区间隧道上行线在里程SK15+704—SK15+793及SK15+870—SK15+893均涉及第⑤3-1t层黏质粉土夹粉质黏土。此外，上行线在里程SK15+990—SK16+352掘进范围内涉及第⑦1层粉砂。第⑤3-1t层透水性较大，第⑦1层粉砂为承压水含水层，隧道掘进过程中粉性土和砂土易涌水，并引发开挖面失稳和地面沉降，尤其是土层突发性的涌水和流砂，严重时会随着地层空洞的扩大引起地面的突然塌陷。另外，第⑦1层呈密实状，静探Ps值较大，盾构掘进阻力会较大，需采取相应的减阻措施。
2）隧道线型复杂（小半径转弯）
两个区间隧道总体线型均为反向S形，存在大范围的350 m小半径连续转弯区段。同时，在竖曲线上还伴随有变坡（类似于2.7%转0.75%），这是该工程隧道线型的最大难点。
（1）大范围小半径转曲线段。
①嘉善路站—陕西南路站区间小半径曲线段范围如图6-3所示。
图6-3 嘉善路站—陕西南路站区间350 m转弯半径圆曲线段平面图
②陕西南路站—南京西路站区间小半径曲线段范围如图6-4所示。
（2）小半径转弯施工的难点。
①隧道轴线控制难度大。盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。曲线半径越小则纠偏量越大，轴线就比较难于控制。由于转弯半径小，需要左右两侧千斤顶形成一个很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求，致使左右两侧的千斤顶推力可调范围很小，这就更加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。转弯段盾构施工参数需要经过计算并结合地质条件、施工经验等因素综合考虑后方可确定。
②已建成隧道易发生偏移。隧道管片衬砌轴线因推进水平分力而向圆曲线外侧（背向圆心一侧）偏移。在小半径曲线隧道中盾构机每掘进一环，由于管片端面与该处轴线产生夹角，在千斤顶的推力作用下产生一个水平分力，使管环脱出盾尾后受到侧向分力的影响而向曲线外侧偏移。
图6-4 陕西南路站—南京西路站区间350 m转弯半径圆曲线段平面图
③地层扰动大，易产生较大地面沉降。由于纠偏时的超挖，对土体扰动增大而发生较大沉降。小曲线隧道的施工除了有直线段隧道施工的地层变形因素外，还有以下两个因素的影响：由于盾构机处于纠偏状态，不可避免会有超挖现象，开挖断面为一椭圆形，实际挖掘量超出理论挖掘量，增加了地层不稳定因素；由于纠偏量较大，对土体的扰动也大，地层损失量也增加，容易造成较长时间的后期沉降。
④管片拼装质量控制难度大。由于小半径转弯施工过程中，管片受垂直于隧道轴线的剪力影响，管片在拼装完成脱出盾尾后，由于失去了盾尾的约束，整环管片间易发生相对偏移，个别还会导致单块管片之间发生相对位移，进而形成错台。由于管片的特殊受力状态，以及由于管片错台造成的局部存在应力集中，使得管片容易因此而发生破碎。
⑤隧道内渗漏水现象严重。过小半径曲线段漏水现象严重的原因大致如下：管片错台导致止水橡胶条衔接不紧密；拼装效果不好和止水橡胶条的破坏；管片外弧面混凝土开裂（转弯段因盾尾间隙减小过多，使得管片被盾构机壳体刮坏），导致防水措施局部失效。
（3）变坡对曲线段施工难度的加剧作用。隧道纵向设计为V形节能坡，在隧道两端及中部均有变坡圆曲线段。当与平面小半径圆曲线相结合时，将对隧道纠偏施工造成较大困难。主要是由于小半径转弯段设计管片转弯力度受拼装偏差的损耗，需每环进行贴片纠偏处理，同时竖向的变坡也需要贴片纠偏才能达到。在二者共存时，会出现管片纠偏量不足的现象（转角不足或变坡不足），并导致成型隧道与盾构机姿态的偏差，进而造成管片破碎。
3）盾构穿越大量建筑物
两个区间沿线所需穿越建筑物共计411栋、69万m2，其中重要建筑49栋，见表6-2。拟穿越建筑大部分为2～3层老旧住宅，对地面沉降变化非常敏感，这给盾构施工造成了很大的困难，如图6-5、图6-6所示。
表6-2 一般建筑物概况
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4）盾构穿越延安路高架
拟穿越延安高架路段位于延安路近茂名路，呈东西走向，交通流量大，根据设计蓝图显示，高架桩基为500 mm预制方桩，桩底标高为-38.4 m、-39.4 m，隧道从高架路113、114号桥墩之间穿越，穿越段隧道埋深约23.3 m。高架桥桩基距上行线隧道外边线平面最小净距2.22 m（距承台1.7 m），距下行线隧道外边线平面最小净距2.31 m（距承台1.8 m），如图6-7所示。
（1）在穿越施工过程中，如对周边环境影响的控制不力，将直接导致延安高架路的安全运营及延安路车辆通行受到影响，进而造成恶劣的社会影响。
（2）本次施工上下行线先后从桩基之间穿越，最小水平净距1.7 m，穿越时容易造成土体扰动，可能会对高架桩基造成影响。
（3）穿越所涉及的第⑤1-2层属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软黏性土，具有较高的灵敏度和触变特性。在盾构掘进施工时，应考虑其在外力作用下易产生流变及蠕变作用等问题。
（4）穿越段隧道平面线型为R=350 m（下行线）、R=360 m（上行线）圆曲线，在盾构施工过程中，线型控制难度较大。
（5）上下行线先后施工，对周边土体、延安高架路桩基进行二次扰动，导致对周边环境变形的控制难度增大。
5）盾构穿越运营中地铁1号线后进洞
图6-5 嘉善路站—陕西南路站区间施工影响区示意图
图6-6 陕西南路站—南京西路站区间施工影响区示意图
图6-7 盾构穿越延安路高架平面关系图
（1）盾构近距离穿越运营隧道。该工程陕西南路站—南京西路站区间隧道上行线在里程SK17+164.246—SK17+145.846（环号1004～1019）位置处、下行线在里程XK17+161.752—XK17+143.752（环号1006～1021）位置处分别需要近距离下穿地铁1号线已建隧道，如图6-8所示。运营隧道1号线所处地层为④1层淤泥质黏土层，对盾构穿越过程中的引起的地层变形极为敏感，该工程盾构与1号线运营隧道垂直净距仅为2m，在近距离的工况条件下下穿运营中的地铁隧道，盾构施工对运营隧道的稳定性影响较大，因此对盾构穿越的施工参数控制提出较高的要求。
（2）盾构紧邻进洞口穿越运行隧道。盾构穿越1号线完成后，随即进行进洞施工，1号线隧道距离进洞口最近距离位于下行线一侧为14.352 m。在盾构进洞过程中，无法保证同步注浆施工所需的围压，导致同步注浆不能达到理想的填充效果，同时还伴有漏水、漏砂等风险，地层变形控制难度很大。这样一来就不可避免地对正在运营的地铁1号线产生影响。为保证运营隧道安全，必须采取措施防止盾构进洞时出现大量渗漏，甚至涌水、涌砂等不利现象的发生。
（3）端头井处地质情况及地下管线分布较复杂。地铁1号线隧道所处的土层主要为第④1层淤泥质黏土层，拟建12号线隧道所处的土层主要为⑤1-1黏土层及⑤1-2粉质黏土层，属高压缩性土，受扰动后沉降大、稳定时间长。并且该处为两根隧道先后穿越、进洞施工，上行线隧道完成穿越、进洞施工后1个月左右，下行线隧道将再次进行穿越、进洞施工，对所在区域土层产生了重复扰动。盾构下穿1号线后进洞剖面示意图如图6-9所示。
图6-8 拟建隧道与地铁1号线相对位置关系平面图
图6-9 盾构下穿1号线后进洞剖面示意图
穿越区范围上方分布有众多地下管线。特别是φ1 300 mm雨水总管，水流量大，若发生管道破损，水流冲刷带走周边土体，将造成地面塌陷、交通堵塞、隧道上浮等一系列连锁问题。
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