11號線盾構過竹子林車輛段施工技術淺談

李健

摘 要：盾構施工技術的主要優點在于其施工速度較快、施工安全性高、成型質量好，因而在城市的地鐵隧道工程建設中被廣泛應用。本文結合深圳地鐵11號線11301標車公廟站～盾構始發井盾構區間工程段，對盾構過竹子林車輛段施工技術進行簡要分析。

關鍵詞：地鐵11號線；盾構穿越竹子林車輛段；施工技術

1 工程概述

深圳地鐵11號線11301標車公廟站～盾構始發井盾構區間，右線施工范圍為YDK3+424.002～YDK6+927.695，線路全長3503.963m，左線施工范圍為ZDK3+424.010～ZDK6+923.256，線路全長3499.246m；區間設1個中間風井，7座聯絡通道，其中1#聯絡通道兼做廢水泵房；6#聯絡通道與中間風井合建。

區間自盾構始發井始發向東掘進，過中風井后向北掘進在深南大道與竹子林路交叉處進入地鐵1號線竹子林車輛，段沿深南大道從車公廟站貫通。地鐵隧道下穿竹子林車輛段，左線在里程ZDK5+866.7～ZDK5+405.5，長461.2m，右線在里程YDK5+913.3～YDK5+450.7，長462.6m。

2 盾構穿越竹子林車輛段施工

2.1 合理的掘進模式，保證盾構開挖面穩定

盾構開挖面的穩定可以通過調整掘進參數來控制，盾構機通過時遵循“連續掘進、順利通過”的原則，掘進參數主要有：刀盤和土艙壓力、排土量和推進速度、螺旋機轉速、千斤頂總推力、注漿壓力與時間、注漿量方式、漿體性能、盾構坡度、盾構姿態和管片拼裝偏差等。要調整施工參數，必須熟練掌握盾構機的操作技能，根據地面變形情況進行監測反饋，以驗證選擇施工的合理性或再調整、優化施工參數。通過設定推進速度來調整排土量或者設定排土量來調整推進速度，以求得土艙壓力與地層壓力的平衡。

土壓力要保持均勻性，土壓波動在±0.1bar范圍之內，防止忽高忽低，確保盾構掘進開挖引起的沉降在允許范圍之內；在停機的時候要派人密切注意土壓的變化，超過預定的值要及時采取措施。這就要求盾構司機在操作的過程中要精心操作，推進速度、螺旋轉速、刀盤轉速都要平緩過渡。

土壓的控制要和地面監測密切配合，如果地面監測發現刀盤前的地面總是隆起超過預警值，這時候就要適當降低土壓力；相反就應該提高土壓力。土壓地面監測要形成一個良好的反饋通道，便于盾構司機及時調整土壓力控制參數。

左右線盾構通過淺埋段進入高邊坡擋墻段，雖然進行了袋裝土堆載施工，但仍有將近4m的高差，在此臨界點土倉壓力的調整是控制的重點。淺埋段通過時由于覆土埋深較淺，為防止擊穿地表，土壓的控制僅限于該淺埋深地段，從淺埋深到高埋深的突然轉變，土壓相對要進行提高，以防止用于土壓較小，而造成地面塌陷。故要求刀盤進入高埋深段2環之后土壓相對進行緩慢提高，具體壓力值根據地表監測情況適當調整。

2.2 嚴格的渣土管理，防止超挖

渣土管理主要是通過有效控制出碴量，保持掘進速度與出渣量的相對平衡，按設定土倉壓力進行控制，維護開挖面的穩定。

根據地質情況，以向掌子面、土倉添加泡沫的方式進行渣土改良，適當增加泡沫及水的用量避免堵倉、糊刀盤現象發生，避免加水量過大造成噴渣現象，掘進過程中對出渣量進行動態控制，合理控制每個掘進段落的出渣量，對出渣量進行認真統計，嚴格控制出渣量，盡量將其波動值控制在最小的范圍內，以確保開挖面的穩定。避免渣土的少出、多出為重中之重，根據開挖斷面及地層特點，出渣量應控制在100?（6車內）。

2.3 合理均勻的掘進速度

盾構下穿時，需嚴格控制掘進速度，避免出現速度的較大波動，因為速度過快易造成土壓增大，注漿欠飽滿等一系列問題；速度過慢則延長了對地層的擾動時間。因此掘進時需選擇適宜的速度（根據施工經驗保持在20～30mm/min），保證在下穿時勻速的通過，把對地層的擾動降至最小。

2.4 姿態控制，確保盾尾間隙均勻

對盾構掘進進行嚴格線形控制和姿態控制，姿態調整不宜過大、過頻，減少糾偏，避免較大糾偏造成對土體的超挖和擾動，盾構推進過程中的盾構姿態不好易造成盾尾處漏漿，地面沉降。因此在盾構穿越期間，要確保盾構推進軸線與設計軸線相吻合，姿態調整控制在±50mm范圍內，嚴格控制4個推進油缸分區油缸行程差及控鉸接油缸行程差，合理進行管片選型，確保盾尾四周間隙均勻。

正確進行盾構千斤頂的編組及分區油壓的控制，推進時對千斤頂選擇的正確與否直接關系到盾構軸線的軌跡。

2.5 同步注漿管理

盾構推進過程中的同步注漿是控制地面沉降的關鍵環節，確保同步注漿砂漿質量和數量。注漿措施主要作用為防止地層變形、提高結構的抗滲性、改善結構受力情況（在不均衡地層中）等，施工時應選用設定合理的注漿量和注漿壓力，確保管片圍巖間隙及時充填密實，本區間每環理論注漿量為4.5m?，基于對地面及建筑物的保護，防止較大沉降的發生，同時結合下穿段具體地質情況，適當增大同步注漿量，注漿量不得少于7m?。注漿過程中必須保證六管同時注漿。

在盾構通過車輛段前，提前1周對同步注漿和二次注漿的配比進行試驗，縮短砂漿初凝時間，以便于盡快填充、凝固；同時要做好生產組織協調工作，防止由于工序耽誤而導致注漿管路堵塞等現象。

要通過加大盾尾油脂壓注量來防止注漿液通過盾尾流失。根據以往施工經驗，盾尾油脂量比正常推進每環多20kg，可以較好地防止盾尾漏漿。

2.6 特殊管片拼裝

根據隧道不同的埋深使用拼裝與之對應配筋的管片。管片拼裝時要求控制好管片拼裝質量，無破損、錯臺和滲漏水，具體要求如下：

（1）首先進行盾尾間隙的測量，然后根據油缸行程、測量系統提供的參數和行進軌跡與趨勢進行管片類型（直環，左轉環，右轉環）選擇及k塊位置的選擇。

（2）推進油缸行程在1750mm以上才能進行管片拼裝，否則會加大k塊的拼裝難度，也可能降低拼裝質量。

（3）管片拼裝操作手在拼裝之前，應檢查管片、止水膠條有無破損情況，如有破損應修復，不能修復的應該更換管片，清理止水膠條上的泥沙等雜物（包括已拼裝和等待拼裝的管片）。清理盾尾內沉積的泥沙和污水。

（4）在拼裝的時候操作拼裝機盡量柔和，防止管片之間劇烈撞擊而損壞止水膠條和管片。縱向和環向管片平面平整，不錯臺。在每拼裝完一塊管片后，及時擰緊螺栓，在整環拼裝完成后要對整環管片的螺栓進行復緊。在管片脫出盾尾（倒數第二環）后再次進行管片螺栓的復緊。

2.7 制作止水環塞

盾構機掘進過程中同步壁后注漿采用水泥砂漿，在地下水作用下，存在初凝時間長，體積損失率大等缺點，可能導致管片背后出現連續空腔，地下水長期沖刷、浸泡巖層加快巖層崩解，導致地層下沉，影響竹子林車輛段基礎，且地下水的持續流失會造成地層的失水固結沉降，故在進行掘進的過程中根據地表監測情況，必要時進行二次注漿，二次注漿采用單液漿和雙液漿。每隔兩環在管片背后全環注入水泥漿-水玻璃雙液漿，在管片背后形成止水環塞，防止管片壁后空腔的連通，使管片、止水環塞、巖壁形成單獨封閉腔室，并防止盾構機掘進通過后地下水的持續損失。

2.8 臨時異常停機措施

（1）為保持開挖面的穩定，防止周圍土體坍塌，將盾構機刀盤抱死，造成刀盤啟動扭拒過大，在盾構機停機后，向刀盤和土倉內注入適量的泡沫及稠膨潤土漿液，膨潤土漿液建議配比為膨潤土：水=300：700（重量比），膨潤土漿需提前制備好并充分發酵。在停機期間，將土倉內的平均土壓力建立在1.3bar以上；在注入膨潤土漿液的過程中，同時旋轉刀盤，使倉內的砂土與漿液充分混合，以利于在開挖面和刀盤四周形成泥皮，達到保持開挖面穩定的要求。

（2）在停機時間超過24h以上時，為防止泡沫的消散，僅通過注入稠膨潤土漿來維持開挖面的穩定，在停機期間應密切注意倉內土壓力的變化，在平均土壓力低于1bar時，特別上部土壓低于0.6Bar時應及時補注膨潤土漿液，以維持整個開挖面的水土壓力平衡。

3 結語

盾構施工的關鍵之一是確定盾構的類型及其配置。盾構的選型是一項綜合性的工作，應根據地質水文情況、工期、經濟性、環境保護、安全、可靠等各種因數綜合考慮。選擇合適的盾構類型，配置合理的輔助設備，才能確保隧道工程施工的順利完成。本文對地鐵某盾構區段的盾構施工技術進行探討，望能為同類工程盾構施工提供參考。

參考文獻

[1]李建設，陳慧超，李政.深圳地鐵11號線車公廟站--紅樹灣站區間盾構隧道小凈距上穿既有線區間隧道施工關鍵技術[J].隧道建設，2014，（4）：374-379.

[2]蔡德慶.地鐵車輛段工程中高支模施工技術探討[J].低碳世界，2014，（5）：204-205.

（作者單位：中鐵建設投資集團有限公司）