淺談盾構機穿越河流施工技術措施

陳海東

摘要：盾構法隧道施工在我國地鐵建設中應用為廣泛，其中盾構機穿越河流的情況比較常見。在實施盾構法隧道施工安全工作中施工人員應熟悉和掌握施工安全監控重點及相應措施，從而為業主提供優質的工程產品。本文旨在盾構穿越河流施工技術措施和施工中注意的事項進行簡要論述。

關鍵詞：盾構機；下穿河流；施工措施；安全措施

前言

隨著城市化建設步伐的加快，軌道交通建設的緊迫性也在增加。城市地鐵工程盾構法施工對各種地形的適應性也在施工中日益突顯，如何把對環境的影響減小到最低限度，便成為了盾構施工中的核心問題。地鐵施工以來，盾構法施工在穿越河流過程中已有成熟的經驗。本文結合某區間隧道成功穿越河流為例來探討穿越過程中盾構施工技術措施控制，希望為以后盾構穿越河流施工技術提供一些參考。

1.施工技術措施

為確保盾構機下穿河流時土體穩定，保證盾構機能夠順利地穿越河道，安全地完成盾構施工，指導現場盾構穿越河流施工期間的工作進行。

1.1全面進行設備檢查及維護

在盾構機穿越河流前，準備停止掘進，對盾構機進行專門的檢查和維護保養，目的是保證盾構機無故障地進行24小時連續掘進，快速通過河道，主要項目如下：

1、螺旋輸送機倉門及控制系統。在河道下掘進，為防止在施工過程出現螺旋輸送機倉門密封失效后控制系統失靈，導致涌水涌泥情況。要求對螺旋輸送機倉門及控制系統進行全面檢查，保證螺旋輸送機及倉門的完好。

2、鉸接密封。在穿越掘進期間，為保證盾構機較小的糾偏量，擬開啟盾構機鉸接裝置。為保證鉸接密封效果，在維護檢查過程中，對鉸接裝置的密封情況做重點檢查。

3、盾尾密封。在掘進時保證盾構后部在會發生漏水漏砂現象，做好盾尾油脂的壓注工作，在掘進過程中及時加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停機檢查期間，對電瓶車、龍門吊、拌漿系統、漿車等配套設備做好維護保養，保證完好率。

1.2人員準備充分

盾構掘進實行二班作業運轉，即甲乙兩班每天24小時輪流作業。

1.3保證開挖面穩定的措施

為保證開挖面的穩定和上部土體不開裂，根據所處位置的土質情況、水位、覆土厚度、上部負載等條件計算出土壓力，并作為盾構掘進時的設定壓力。

在盾構掘進過程中，由覆土厚度、土質狀況計算出理論設定值，根據信息反饋數據進行調整，保持掘進中的開挖面穩定，對周邊天然土層的干擾控制在最小限度。

1.4防止河底冒漿

控制同步注漿壓力，保證盾構上方土體穩定，壓漿引起的泥水壓力不大于盾構頂部的垂直壓力。嚴格控制同步注漿壓力，并在注漿管路中安裝安全閥，避免壓力過高而頂破覆土。

施工中加強監控，在覆土層較薄的條件下，超量出土引起河底沉降，形成漏斗通道，危及盾構施工安全。盾構停止掘進時，控制千斤頂位置不后縮，避免因盾構正面土壓力降低造成河底坍塌。

1.5人、機、物等的保證措施

在盾構機進入河流前，組織人員對盾構及相應輔助設備、施工人員及物資儲備等進行充分檢查，以確保在穿越過程中盾構機能24小時連續推進。

在盾構機進入河流床范圍內時，應保持低速運行。為防止由于盾構上部覆土層較薄造成盾構上浮及覆蓋土冒頂，可適當“叩頭”推進，保持24小時連續作業，并適當減少盾構出土量，以減少過程中對河床底部土體的擾動。

2.施工管理

2.1盾構掘進管理

1、推進過程中，嚴格控制好推進里程，將測量結果不斷地與計算的三維坐標相校核，及時調整。

2、盾構應根據當班指令設定的參數推進，推進出土與襯砌外注漿同步進行。不斷完善施工工藝，控制施工后地表最大變形量在允許范圍內。

3、盾構掘進施工全過程須嚴格受控，根據地質變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構機姿態、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測量數據信息，下達每班掘進指令，即時跟蹤調整。盾構機操作人員須嚴格執行指令，謹慎操作，對初始出現的小偏差應及時糾正，應盡量避免盾構機走蛇形，盾構機一次糾偏量不宜過大，以減少對地層的擾動。

4、施工人員應逐項、逐環、逐日做好施工記錄，記錄內容。

2.2盾構同步注漿

穿越過程中的同步注漿控制，也是保證盾構順利通過河流的重要因素。其目的在于控制盾構通過后的沉降，防止管片上浮。

1、同步注漿配比

盾構穿越時的同步注漿需要保證以下性能：①漿液充填性好，保證盾構機通過后的沉降能夠得到有效控制；②漿液初凝時間適當，后期強度高，漿液硬化后體積收縮率小；③漿液稠度合適，過稠容易造成管路堵塞，過稀容易造成管片上浮。

2、注漿量及注漿壓力

在掘進過程中應結合監測數據，注意注漿施工數據的積累，為穿越河流做好技術準備；主要考慮到盾構在河底的淺覆土內穿越，為了防止漿液擊穿上部的覆土層，注漿量不可過大。

2.3襯壁后二次注漿

為防止掘進后的后期沉降，在盾構機整體（包括設備臺車）通過穿越段后，立即對管片后的空隙進行二次注漿。

2.4監測管理

通過監測，達到信息化施工的目的。根據監測數據及時調整各項施工參數，使施工處于最佳狀態，保障河堤、河床、隧道本身的安全。從進入河堤開始，監測頻率適當增加，做到實時監測、及時反饋監測數據指導施工。

3.施工安全保證措施

3.1穿越前做好盾構設備的維修保養

在盾構機穿越河流前，準備停止掘進，對盾構機進行專門的檢查和維護保養，目的是保證盾構機無故障地進行24小時連續掘進，快速通過河道，主要項目如下：

1、螺旋輸送機倉門及控制系統。在河道下掘進，為防止在施工過程出現螺旋輸送機倉門密封失效后控制系統失靈，導致大量涌水涌泥情況。要求對螺旋輸送機倉門及控制系統進行全面檢查，保證螺旋輸送機及倉門的完好。

2、鉸接密封。在穿越掘進期間，為保證盾構機較小的糾偏量，擬開啟盾構機鉸接裝置。為保證鉸接密封效果，在維護檢查過程中，對裝置的密封情況作重點檢查。

3、盾尾密封。在掘進時保證盾構后部不會改制漏水漏砂現象，做好盾尾油脂的壓注工作，在掘進過程中及時加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停機檢查期間，對電瓶車、龍門吊、拌漿系統、漿車等配套設備做好維護保養，保證完好率。

3.2掘進施工與控制

同步注漿。必須按照要求進行漿液拌制、注入，保證漿液滿足要求、填充飽滿。加強對注漿管的清洗，保持四管同時注入，不得因為注漿管堵塞造成停機等情況。

管片選型。加強管片選型控制，保證管片姿態良好，保持好盾尾間隙，避免導致管片和破損，導致管片接縫滲漏水。

掘進控制。加強盾構掘進控制，在穿越過程中適時掌握出碴量，并對出碴量進行有效的控制。在采取土壓平衡模式掘進時，必須嚴格保持好出碴量與掘進速度之間的關系，避免壓力發生突高突低變化。

加強對掘進施工狀態的監控。監控重點為：碴土狀態、成分及溫度，刀盤前方響聲，及時掌握地質情況，分析碴土改良情況，并綜合施工過程中反映的情況對掘進施工控制參數進行動態管理。

對施工過程中的各項參數和監控對象情況，全面做好施工記錄，由專人進行分析，并根據施工情況對掘進施工參數進行調整與優化。

4.總結語

盾構穿越大型河流等特殊地段作為盾構施工過程中的重點，其施工技術控制措施的合理性影響到盾構隧道的安全性及時效性，將是盾構隧道施工發展最主要的研究方向。本文中所探討的施工技術控制措施確保了該盾構隧道在施工過程中的安全性、快速性，為以后類似工程的施工提供了參考依照。

參考文獻：

[1]盾構機圖紙，盾構機使用維護技術文件；

[2]《地下鐵道設計規范》（GB50157-2003）；

[3]《地下鐵道工程施工及驗收規范》（GB50299-2003）；

[4]《盾構法隧道施工與驗收規范》（GB50446-2008）等。