近年来，为缓解城市土地短缺、人口快速增长和交通拥堵的压力，越来越多的城市开始修建地铁隧道。盾构机由于其控制技术先进、施工安全性高、对环境影响小等优点，在城市隧道施工中得到了广泛的应用。

目前，国内许多学者针对盾构隧道施工安全风险大的特点，对地铁盾构隧道施工安全进行评价分析。王金龙以武汉地铁2号线越长江隧道为例分析了地铁越江隧道长大区间的方案。郭一家和吕晨茜针对福州地铁过乌龙江区段施工方案研究了BIM辅助技术。代鹏飞和孟晓静研究了福州地铁过闽江区间施工的BIM动态优化管理技术。邢民基于BIM技术族文件，在地铁工程项目领域建立了地铁族文件数据库。吴宗华结合南宁市轨道交通3号线工程，进行越江隧道盾构施工的风险辨识及估计。刘英城等人使用BIM技术的弥补了传统盾构风险管控在实际使用过程的一些不足。另有不少学者针对具体的工程案例对盾构下穿河道的施工技术进行了详尽的分析与探讨。

1工程背景

本文以天津地铁11号线一期工程为背景，针对盾构穿越长泰河区间，探讨了大型土压平衡盾构下穿河道的施工技术措施，结合BIM技术，对盾构掘进过程进行了动态控制研究。

天津地铁11号线一期工程线路全长22.6km，全线共设21座车站，20个盾构区间。位于天津市河西区的标段包含内江路站、陈塘站、澧水道站~内江路站区间（澧内区间）、内江路站~陈塘站区间（内陈区间）、陈塘站~东江道站区间（陈东区间），跨度总长3050.693m，其中内江路站后停车线下穿复兴河，陈东区间下穿长泰河，如图1所示。

2工程重难点及应对措施

陈塘站~东江道站盾构区间需要穿越长泰河，盾构掘进存在较高的渗漏风险，为保证盾构施工的安全，施工中将采取以下措施：

（1）土壤改良。一般是在刀盘前方土壤中注入一定量的添加剂来改良土壤。原状砂土一旦掺入助剂，渗透系数降低，“塑性流动性”和保水性增大，土水分离不易，可有效防止突水等不良地质灾害的发生。由于添加剂在土粒之间填充，土粒之间的摩擦力相应减小。有利于减小刀头扭矩、千斤顶推力和刀具磨损。主要的土壤改良方法有注水、膨润土、粘土、CMC聚合物和发泡剂。

（2）合适的回填注浆材料。在富水粉砂细砂地层中进行盾构施工，具有保水性好、抗水分散性好、体积收缩小、不易堵塞注浆管道等特点的同步注浆是必不可少的。现场应用证明，由熟石灰、粉煤灰、膨润土、砂、水、减水剂组成的新型同步注浆方法适用于富水细砂地层。

（3）合适的推进速度。在其他参数正常的情况下，适当提高行车速度，以减少对土壤扰动。

（4）避免停机。由于开挖面稳定性难以控制，在地表沉陷要求较高的区域。应避免停机。

（5）严格的防护姿势控制。盾构姿态难以控制的细砂层，所以在开挖过程中，操作者应密切关注水平、垂直偏差及俯仰角的变化，及时调整掘进姿势，避免出现超挖。

（6）加强地面沉降监测。加强对地面沉降的监测，及时反馈，及时调整，探索粉砂细砂地层的最佳掘进参数。

3盾构区间的BIM辅助模型

3.1BIM模型的建立

首先建立工程的BIM技术模型。利用三维建模软件，按照施工图纸，建立项目的BIM静态技术模型，包括施工现场布置、工作井、泥水盾构机模型、衬砌结构、区间的地质层构造等，并按照一定的命名规则进行命名，便于能够在虚拟开发平台中进行查找和执行相关的操作命令，从而为动态模型的建立做好基础。建立的盾构机模型如图2所示。

将已经建好的静态模型，导入Unity3D虚拟开发平台，进行交互设计，构建动态的围挡施工、工作井施工、盾构机在地层掘进施工的动态的模型。依据所建立的Access数据库资料，将施工管理信息与动态管理模型相结合，得到整个区间的BIM集成动态模型。建立陈塘站~东江道站盾构区间工程的BIM模型如图3所示。

本文作者：王鑫 段士清 肖作明 苑强 丁杰（中交三公局第一工程有限公司）

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