地鐵盾構直穿臨江風井關鍵施工技術

沈 峰

地鐵盾構直穿臨江風井關鍵施工技術

沈 峰

摘 要：杭州地鐵2號線錢塘江區間所處周邊為高深埋、高水壓環境，盾構施工中采用左、右線盾構獨立進行凍結、水土回填，以及井內掘進進出洞施工的土壓平衡盾構穿越中間風井施工技術，安全順利地完成盾構穿越中間風井施工，有效地解決了盾構進出洞的風險問題。

關鍵詞：地鐵；盾構直穿風井；施工技術

沈峰：廈門軌道交通集團有限公司，工程師，福建廈門 361007

1　工程概況

杭州地鐵2號線一期工程錢江世紀城—錢江路區間為穿越錢塘江全地下區間，長3.1 km，采用盾構法施工。區間在錢塘江兩岸各設風井1座，區間設4座聯絡通道，其中江底2號聯絡通道設泵房1座。江北風井位于錢塘江北岸，距錢塘江約200 m，風井為地下4層風井，長19.4 m，寬24.6 m，埋深約27 m（圖1）。

江北風井進出洞段地層地質條件復雜，盾構進出洞段穿越的土層主要為：③61層粉砂夾砂質粉土、③62層粉砂夾砂質粉土、⑥2層淤泥質黏土、⑦2層黏土，盾構進出洞時有涌砂涌水的風險。

江北岸場區水層厚度1 6 . 6 ～21.7 m，詳勘期間潛水靜止水位埋深3.0～7.60 m，高程3.1～-1.39 m；江北潛水位局部深埋深7.60 m，主要原因是北岸填層厚，且鄰近區域有大量在建工程，降水現象較多。

承壓水主要分布于深部的(12)1層粉砂、(12)2礫砂、(12)4層圓礫、(14)1含礫粉細砂和(14)3圓礫層中，水量較豐富，隔水層為上部的淤泥質土和黏性土層（⑥、⑦、⑧和⑨層）。承壓水位埋深在地表下7～10 m，相應高程-0.6～-3.8 m。

2　關鍵施工技術

江北風井結構尺寸較小、埋深較深，穿越斷面上存在較厚的砂層，并受到潛水和承壓水的雙重影響，極易發生涌水涌砂。左、右線盾構進出洞段平面線型均為直線，坡度為+28‰。從施工風險及軸線線型方面考慮，采用井內回填土盾構直接穿越方案比起常規盾構在井內接收后再次始發方案更為有利。

在方案制定時，考慮到右線盾構掘進過程中超前于左線盾構掘進，這使得右線盾構距離江北風井較左線盾構近。根據右線盾構推進參數判斷，右線盾構在到達江北風井時無需檢修和對盾構刀盤改制，而左線盾構距離江北風井較遠，不能確切判斷在盾構到達江北風井時是否需要檢修，因此，采用了在江北風井設置1道臨時鋼筋混凝土中隔墻，并采用左、右線盾構獨立進行凍結、水土回填以及井內掘進的施工方案，總體施工流程如圖2。

2.1前期準備工作

(1）洞門處加固。本次江北進出洞地基加固均采用垂直凍結法進行加固。

(2）中隔墻澆注。為確保左、右線盾構在獨立回填水土后可以直接穿越江北風井，在江北風井左、右線隧道間澆注1道臨時鋼筋混凝土中隔墻，中隔墻長15 m，高19.13 m（高出下1層中板0.5 m），厚度底部為0.5 m，頂部為0.4 m，同時，設置4道609鋼支撐用于支護回填水土所產生的側向壓力。待左、右線盾構均完成進出洞施工，回填土清理及洞圈封堵完成后，最后將臨時鋼筋混凝土中隔墻鑿除。

(3）洞圈復測。待風井結構施工完成后，在風井回土之前應完成對左、右線洞圈的復測工作，以確保盾構后續進出洞順利進行。洞圈復測前應先完成過江水準點和錢塘江兩岸導線控制點的聯測工作。

(4）風井底部基座鋪設?；捎盟鼗炷僚c自拌砂漿相結合，先澆注混凝土（C20）至洞門圈底部；然后在洞圈底部澆注至盾構機底部之間澆注自拌砂漿，高度15～18 cm，砂漿強度為≤1 MPa(28天抗壓強度)。這樣既能保證盾構機在風井內的姿態控制，也不用擔心混凝土基座強度太高影響盾構機井內的推進。

(5）風井井內回填。待洞門處地連墻鑿除后，進行井內回土。左、右線風井井內的水土回填深度為15 m左右（回灌水土壓密實后深度下降至下2層中板附近，盾構中心覆土8 m左右），左、右線風井水土總計回填量分別約為2 320、2 250 m3（圖3）。井內每回土3 m左右應進行整平夯實，整平夯實采用挖機進行。考慮到盾構進出洞時穿越原狀土易于控制隧道軸線，故待井內全部回填后，凍結停止施工，拔除進出洞洞圈范圍內的凍結管，并及時回填密實。為避免風井外地下水通過洞圈滲入井內，回填后在井內回灌水，保持回填土含水量，回灌水至下1層中板處。

(6）支撐設置及安裝。所有支撐均采用Φ609 mm鋼管，并根據支撐位置布置預埋鋼板。支撐從上到下共布置4道，每道支撐的數量根據側向水土壓力進行設計布置?？紤]到右線盾構穿越江北風井后，底部2道支撐被成形隧道擋住無法設置水平支撐，因此，在右線底部2道支撐采用斜撐的方式。具體過程為：①右線盾構進出洞期間共布置5道支撐，左線布置4道，右線布置最底部1道斜撐。由于右線盾構進出洞完成后，右線最底部1道支撐將沒有足夠空間進行安裝，因此將右線最底部1道斜撐預先安裝；②右線盾構進出洞完成后，對右線風井進行清理并逐步拆除左線4道支撐，左線盾構的回填土從右線翻運至左線，同時根據回填土土位從下到上完成剩余3道支撐的安裝；③左線盾構進出洞完成后，對左線風井進行清理并逐步拆除右線4道支撐（圖4）。

圖2　施工流程圖

圖3　水土回填示意圖

圖4　盾構進出洞期間支撐布置圖

2.2盾構進洞

(1）盾構進洞時，先核準里程，及時調整盾構姿態，安排好管片排列。在地連墻前、后（含地連墻），設置5環設有注漿孔的管片。在江北風井內緊靠進出洞區域，再分別設置2環設有注漿孔的管片。

(2）待盾構機前排注漿孔進入地連墻前端靠內襯墻處時（圖5a），暫停掘進，通過盾構機前排注漿孔環圈跳孔壓注同步注漿漿液。

(3）待盾構機后排注漿孔進入地連墻前端靠內襯墻處時（圖5b），暫停掘進，通過盾構機后排注漿孔環圈跳孔壓注同步注漿漿液，并與前排錯開。

(4）待增設有注漿孔的管片進入地連墻并且盾構機脫出盾尾后，及時對管片注漿孔環圈跳孔壓注單液漿和雙液漿（圖5c）。

(5）盾構進江北風井后，對地連墻外管片注漿孔全孔二次壓注單液漿。

(6）盾構機盾尾脫出騎于內襯墻部位的背覆鋼板環管片（圖5d）。

(7）盾構機注漿后在江北風井內時及時疏通好盾構機注漿孔，待出洞時備用。

(8）穿越江北風井時，管片全部閉口環掘進，管片類型盡量采用淺埋直線型。

(9）待盾構進入江北風井后，應對脫出盾尾刷的管片注漿孔進行注漿。漿液以單液漿為主，注漿壓力控制在0.3 MPa以內。

2.3盾構出洞

(1）待盾構機前排注漿孔進入地連墻前端靠內襯墻處時（圖6a），暫停掘進，通過盾構機前排注漿孔環圈跳孔同步注漿。

(2）待盾構機后排注漿孔進入地連墻前端靠內襯墻處時（圖6b），暫停掘進，通過盾構機后排注漿孔環圈跳孔同步壓注注漿漿液，并與前排錯開。

(3）盾構機盾尾脫出騎于內襯墻部位的背覆鋼板環管片（圖6c）。

(4）待增設有注漿孔的管片進入地連墻并且盾構機脫出盾尾后，及時對管片注漿孔環圈跳孔壓注單液漿和雙液漿（圖6d）。

(5）盾構出江北風井后，地連墻外管片注漿孔全孔二次壓注單液漿。

(6）盾構機注漿孔在注漿后及時疏通好，待錢江路站進洞時備用。

(7）穿越江北風井時，管片全部閉口環掘進，管片類型盡量采用淺埋直線型。

(8）待盾構出江北風井后，對風井地連墻外5環管片注漿孔進行注

漿。漿液以單液漿為主，注漿壓力控制在0.3 MPa以內。

2.4井內掘進

(1）盾構進出江北風井時，根據推進參數及盾構姿態等可以進行刀盤轉動。原則上在進出江北風井推進時出土量應略少于理論方量，以盡量對井內土體保持有一定的擠壓效果。

(2）井內掘進期間考慮到回填土可能存在局部不密實，盾構姿態突變的情況，盾構司機需要密切關注盾構機左右、上下千斤頂行程差及盾構姿態等施工參數，有變化及時糾偏并加密監測。

(3）進入風井地連墻前5環和出風井地連墻后5環均應加大同步注漿和壁后注漿量，確保漿液在洞圈附近密實堵塞建筑空隙及滲漏通道。

圖5　盾構進洞流程圖

2.5洞圈封堵

洞圈封堵以注漿為主，待區間隧道掘進至錢江路站后，進行江北風井的回填土開挖。待開挖至隧道頂部后，邊開挖邊用弧形鋼板進行洞圈的封堵。

圖6　盾構出洞流程圖

3　施工監測

盾構出洞后實際最大切口高程偏差僅為26 mm，盾構姿態控制良好，地表累計最大沉降僅為6 mm，近鄰的交通銀行及慶春路隧道雖然在盾構穿越期間有沉降，但沉降基本控制在2 mm以內。

4　結束語

由于工作井洞圈直徑(6 700 mm)與盾構刀盤外徑(6 410 mm)存有一定間隙，盾構穿越風井后，二次開挖風險高。雖然在施工期間，加大了進洞環及出洞環處的同步注漿及二次注漿量，但為了防止盾構穿越期間土體從該間隙中流失，洞門混凝土鑿除后，可以嘗試掛網噴射砂漿進行縮小洞門圈的施工，減小盾殼與洞門的間隙，這樣既能減小二次開挖風險，同時也利于后期的環箍注漿封堵。

參考文獻

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責任編輯 朱開明

Construction Technology of Metro Shielding Directly Passing Riverside Shaft

Shen Feng

Abstract:Hangzhou metro line 2 at Qiantang River section locates in the surrounding environment of deeply buried soil and high water pressure. In shield construction, it uses left and right lines for shield independent freezing, water and soil backfill, and shaft excavating in and out portal construction with earth pressure balance shield crossing construction technology of intermediate air shaft. The construction for the intermediate shaft shield crossing is safely and successfully completed, effectively solving the risk problem of shielding in and out portal.

Keywords:metro, shield directly across air shaft, construction technology

收稿日期2014-06-28

中圖分類號：U455.43