随着我国经济的快速发展、人们生活水平的不断提高、城市化进程的加快，城市轨道交通建设成为城市地下空间建设的重要建设部分，引起了越来越多的各界关注。近年来，随着盾构技术的不断发展和提高，盾构法施工已被广泛应用于全国各大城市地铁区间隧道的施工中，在地下空间工程施工中表现出较大的优越性。盾构法适合在第四纪洪冲积黏土地层中推进，并不需要降水，在地下水丰富、地层环境较差的区域较为适用：从机械化程度、施工速度方面来说，机械化程度高、施工速度快；管片工厂制作，现场机械化精密安装，施工质量过程中得到严格控制，成为各大城市掘进地铁区间的首选工法之一。城市地上地下空间的高速发展，空间资源日益匮乏，新建轨道交通隧道受各方因素限制，面临复杂的周边环境，须穿越各种不良地质，施工工况愈加复杂，面临越来越多的未知风险。富水软土地层有含水量高、流塑性大、周边环境条件差等特点，采用盾构法施工过程中易出现盾构机姿态不受控制现象，主要表现为盾构机栽头及上浮，会引起盾构管片的上浮等一系列问题；若盾构参数控制不佳，周边环境构筑物及地面极易发生沉降。因此，盾构隧道掘进过程中的风险分析与风险控制，对保证开挖面的稳定、有效控制地表沉降、确保沿线构造物的安全、合理选择施工管理指标进行掘进控制管理等方面均有重要意义。本文主要针对苏州富水软土地层盾构掘进通过控制与优化掘进参数、渣土改良、改善同步注浆工艺以达到控制地层变形、管控风险及提高效益的目的。1工程概况苏州地铁5号线通园路站-星港街站区间（下文称通-星区间）位于苏州工业园区金鸡湖大道正下方，区间单线隧道全长1 054.864 m，左右线隧道总长2 115.443 m。区间隧道内径5.5 m、外径6.2 m，中间设一处联络通道，其中区间采用盾构法施工，联络通道采用矿山法施工。通-星区间隧道埋置较深，盾构掘进穿越土层为主要以稍密~中密的④/2粉土夹粉砂、⑤/1A稍密的粉土夹粉质黏土、软塑~流塑状的第⑦工程地质层（粉质黏土、粉砂夹粉土、粉质黏土、粉土夹粉砂层）。最低潜水位标高为1.75 m，涉及微承压水含水层主要为粉土层、粉砂夹粉土层。2掘进参数分析及优化2.1土压力分析盾构采用土压平衡掘进时，施工的关键是设定水土压力，推进速度、推力和出土方量三者的相互关系，按松弛高度计算土压力理论值，对盾构施工轴线控制和地层沉降控制起主要作用。施工过程中结合推进数据，进行分析，适时调整土压力，优化推进速度、推力及注浆方量，土压力偏差不超过±10 kPa，以确保地面变形在规范范围内。2.2出土量分析根据螺旋输送机转速和闸门的开口度控制其密封舱内土压力，Φ6 430盾构机理论出土量为46.76 m3/环。采用土压平衡盾构机时，实际出土量与理论出土量的关系为其98%~100%之间，以保证盾构正面土体的稳定。盾构在保持一定正面土压力时，输送机的转速决定了其排土量。为了保持土压平衡，螺旋输送机的转速与盾构推进千斤顶推进速度应得到较好的控制，且开挖面稳定和正面刀盘土压力受出土量影响，因此，控制排土量是控制地表变形的重要措施。2.3推进速度分析推进过程中，通过对土压力传感器的数据分析，以控制盾构千斤顶的区压、推力和推进速度，以保持适当土压力值使盾构推进速度与出土速度相匹配。2.4同步注浆参数分析地表沉降的重要原因是盾构穿越导致周边地层损失、盾构隧道周围土体扰动、剪切破坏的重塑土再固结。施工过程中同步注浆的四个关键要素分别是：注浆材料及和配合比、注浆压力、注浆量、注浆时间，该四要素是防止隧道坍塌、控制地表沉降等事故发生的关键。为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，通过同步注浆及时填充盾构机盾尾与开挖轮廓之间的间隙，在脱出盾尾的衬砌背后环形建筑间隙中填充注浆，避免地表沉降。3渣土改良渣土改良目的为平衡盾构前方土压，以便于控制地表沉降、稳定开挖面；渣土改良后具有良好的止水性，防止地下水流失，可有效防止土渣黏结刀盘、产生泥饼，有效降低螺旋输送机及刀盘扭矩，减少对刀具和螺旋输送机的磨损，加快盾构机掘进速度，提高盾构机掘进效率。渣土改良通常包括往刀盘、土仓及螺旋输送机添加膨润土或泡沫剂等材料。（1）泡沫剂的使用。泡沫溶液的组成：水与泡沫分别占比为水96%、泡沫添加剂4%。泡沫组成：6%~10%泡沫溶液和90%~94%压缩空气混合而成。泡沫的注入量按开挖方量及渣土实际情况计算为300~500 L/m3，每环的泡沫注入量原液约为60~100 L。（2）膨润土泥浆的使用。配合比为水∶膨润土∶添加剂=10∶1∶0.1，加泥量为出土量的5%~20%，注入压力比盾构的土仓压力略高。4同步注浆工艺5号线通-星区间充分借鉴学习了苏州地铁既有成功的施工经验，制定了一套新型单液浆的同步注浆方案，拓展思路，为苏州轨道交通盾构施工提供双液浆的经验，制定了一套双液浆注浆方案，试用于通-星区间左线施工。富水软土地层含水量高、地层流塑性大，盾尾管片脱出后地层收缩变形发展快，不利于控制土体损失。由于地层含水量高，延长了浆液的实际初凝时间，使脱出盾尾不受约束的管片数量增多，管片在浮力和偏心受力的影响下易发生向上位移。因此，使浆液及时填充管片背后建筑空隙，尽快固结是富水软土地层盾构施工的关键之一，要求浆液具备速凝、早强的功能特点。同步注浆A液水泥浆配合比用量如表1所示，同步注浆B液水玻璃配合比用量如表2所示，同步注浆A、B液配合比用量如表3所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.04.019.T001表1同步注浆A液水泥浆配合比用量材料水泥水8％泥浆缓凝剂配合比用量80080024010kg10.3969/j.issn.2096-1936.2021.04.019.T002表2同步注浆B液水玻璃配合比用量材料水水玻璃配合比用量13L10.3969/j.issn.2096-1936.2021.04.019.T003表3同步注浆A、B液配合比用量材料A液水泥浆B液水玻璃配合比用量101L同步注浆B液水玻璃时，波美度应调整至30° Be′；同步注浆A、B液时，初凝时间应为20~50 s，3 d强度达1 MPa。注浆压力：注浆压力过大，会造成管片背后压力大，引起错台和错缝。注浆压力一般取静止水土压力的1.1~1.2倍，控制在0.3~0.5 MPa范围。注浆量：按照Φ6 430刀盘切削面计算，每环管片理论注浆量为2.7 m3，正常段每环注浆量不小于3.2 m3（注浆率按照120%考虑）；在盾构穿越房屋段，每环注浆控制量不小于4.05 m3（注浆率按照150%考虑）。在掘进过程中注浆量以出土量和监测结果为依据进行调整，双液浆初凝时间短，结实率高，配合同步注浆压力，控制注浆量，同步注浆压力不得大于0.5 MPa。二次补浆：于管片脱出盾尾5~7环开始二次补强注浆，注浆量不小于1.3 m3（注入率按50%考虑），注浆压力一般不超过0.5 MPa，具体注浆情况需结合地面沉降监测情况。同步注浆防止堵管措施：双液浆同步注浆管路采用内循环清水清洗，每环清洗一次；浆液运输管道与储存设备同样清洗，清洗时采用橡皮球放入输送管用清水清洗，确保管路无沉淀物。速凝早强型双液浆有利于促使浆液及时填充管片背后建筑空隙，尽快固结获得初期强度，给予管片环径向约束，抵抗土体的收缩坍落变形，其对控制地层沉降、管片上浮均有较好的效果。该浆液具有初凝时间短、结实率高、较节省注浆量等特点，在苏州地层盾构施工中，注入率α为220％~242％，具有一定经济效益。由于具备快速控制周围地层收敛变形的能力，提高了盾构掘进速度，正常段掘进速度约20 环/d，同步注浆防止堵管措施及二次补强注浆等措施也弥补了双液浆浆液特性的不足。5结语苏州富水软土地层盾构掘进通过控制与优化掘进参数、渣土改良及改善同步注浆工艺以达到控制地层变形、管控风险及优化施工的目的。