盾構(gòu)下穿既有地下通道施工技術(shù)

施德佳

摘 要：現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與信息手段現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在實(shí)際對地下通道進(jìn)行施工時間注意與科學(xué)技術(shù)以及實(shí)際情況的有機(jī)結(jié)合，這對相關(guān)工程的順利施工有促進(jìn)作用，同時對社會發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有積極意義。本文主要結(jié)合工程實(shí)例實(shí)現(xiàn)對地下通道施工技術(shù)的探究。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；地下通道；施工技術(shù)

一、工程概況

1.工程簡介

我們主要結(jié)合某地鐵地下直徑線工程對地下通道施工技術(shù)進(jìn)行分析。該項(xiàng)工程從前門東大街開始，直道小馬場出地面，其中包括其前門大街、白云路橋以及天寧寺橋等。（如表1）

2.前門廣場地下通道概況

明挖法是前門區(qū)域在實(shí)際進(jìn)行施工時所采用的主要施工方法，c30現(xiàn)澆鋼架混凝土作為其主體存在，底板最適宜的厚度為40-60cm，還要注意對防爆層進(jìn)行設(shè)計，其適宜厚度為70-100cm。現(xiàn)澆鋼筋混凝土是樓梯踏板的主要材料，注意在通道內(nèi)部設(shè)一個3m寬的變形縫。

3.直徑線與地下通道的關(guān)系

盾構(gòu)在里程DK2+767.92-DK2+268.42依次對前門進(jìn)行穿越，其路過街道順序依次為6#、5#、3#以及2#。隧道與街道水平之間存在的距離為4米到13米。隧道穿越的位置為3#過街道下方，前門區(qū)域還有多個位置穿越街道，但因距離較遠(yuǎn)所以沒有造成較大影響。

二、盾構(gòu)下穿對通道的影響分析

1.沉降機(jī)理及沉降槽形成分析

盾構(gòu)掘進(jìn)是引起地面沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因，進(jìn)而引發(fā)地層損失、周圍地層受擾動以及剪切被破壞等現(xiàn)象。地層損失以及地下水流失引起的地面沉降是在施工期間最為常見的兩種方式。在固結(jié)引起的沉降再砂土以及黏土中有不同的表現(xiàn)形式，在砂土中呈現(xiàn)出速度較快的特點(diǎn)，但在黏土中則較慢。我們可將派克公式作為主要依據(jù)實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)檢測信息的模擬計算，盾構(gòu)沉降槽寬度是盾構(gòu)直徑的3倍，其中盾構(gòu)中線兩側(cè)是影響最為強(qiáng)烈的區(qū)域，大約在10米范圍內(nèi)，10米到15米之間為顯著影響區(qū)，超過15米則為一般影響區(qū)。

2.前門過街道影響分析

我們可將盾構(gòu)沉降槽的寬度作為主要依據(jù)對地下通道與下隧道的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的分類，過街道所處的影響區(qū)域可通過表1進(jìn)行體現(xiàn)。3#處于顯著影響區(qū)域內(nèi)，因此在實(shí)際施工時具有較高的風(fēng)險，相對于3#來說，6#施工風(fēng)險最小，5#以及2#是受到影響最小的區(qū)域。

三、盾構(gòu)下穿地下通道實(shí)施的總體思路及方法

1.泥水平衡式盾構(gòu)通過調(diào)節(jié)氣墊倉的壓力控制掌子面的泥水壓力，可實(shí)現(xiàn)泥水壓力微調(diào)。合理控制掘進(jìn)參數(shù)減少地層超挖，加強(qiáng)設(shè)備維修保養(yǎng)以降低施工風(fēng)險。

2.控制地層損失控制沉降，通過洞內(nèi)注漿予以實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)同步注漿管理，選擇填充性能較好的惰性漿液回填壁后空隙減小地面沉降，重視二次注漿及二次加強(qiáng)深孔注漿。

四、下穿實(shí)施過程的方法及措施

1.下穿前的準(zhǔn)備

盾構(gòu)下穿前門過街道區(qū)域，除過街道外還臨近前門地鐵站出入口及箭樓，此區(qū)域停機(jī)風(fēng)險性較大，粘土、粉質(zhì)粘土比例增高，因此施工前停機(jī)3～5天，帶壓進(jìn)倉對刀盤刀具全面檢查更換，并進(jìn)行調(diào)整。利用停機(jī)期間對泥水處理系統(tǒng)、盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行全面檢修保養(yǎng)。

2.掘進(jìn)參數(shù)控制

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時的切口泥水壓力介于計算值上下限，根據(jù)地表情況和地質(zhì)條件適當(dāng)調(diào)整，減小波動。根據(jù)理論計算，綜合考慮各種因素影響，掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定如下：

（1）泥水壓力：隧道埋深25.3～28.1米，水位線地下22～23米，計算構(gòu)切口環(huán)刀盤中心泥水壓力：1.8～2.0bar

（2）泥水指標(biāo)的調(diào)整及新漿拌制

施工中，試驗(yàn)員進(jìn)行跟蹤檢測。每一環(huán)推進(jìn)前測試調(diào)整槽內(nèi)泥漿指標(biāo)，及時調(diào)整至滿足施工要求。持續(xù)5環(huán)后，可得出泥水指標(biāo)的變化趨勢，在指導(dǎo)配比的基礎(chǔ)上再作調(diào)整。每2環(huán)拌制一次新鮮泥漿。保證泥漿指標(biāo)利于盾構(gòu)掘進(jìn)，廢棄的泥漿泵送至小馬廠第二泥水工廠沉淀池內(nèi)沉淀后消納。

3.掘進(jìn)過程的出土量管理

觀測理論與統(tǒng)計出碴量的變化。出碴量失衡時，對相應(yīng)的因素進(jìn)行調(diào)整，以獲得最佳的掘進(jìn)模式。發(fā)現(xiàn)掘削量過大時，立即檢查泥水密度、粘度和切口水壓并進(jìn)行調(diào)整。

4.糾偏及掘進(jìn)方向控制

由于各種因素的影響，盾構(gòu)推進(jìn)可能會產(chǎn)生一定偏差。偏差超過一定限界就會使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小、管片局部受力增大，并造成地層損失增大而使地表沉降加大。因此，必須采取技術(shù)措施控制掘進(jìn)方向。

5.糾偏及掘進(jìn)方向控制

由于各種因素的影響，盾構(gòu)推進(jìn)可能會產(chǎn)生一定偏差。偏差超過一定限界就會使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小、管片局部受力增大，并造成地層損失增大而使地表沉降加大。因此，必須采取技術(shù)措施控制掘進(jìn)方向。

（1）掘進(jìn)方向控制

PPS系統(tǒng)和人工輔助：PPS導(dǎo)向系統(tǒng)配置了導(dǎo)向、自動定位、掘進(jìn)程序軟件和顯示器，能在主控室動態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)的各種姿態(tài)、線路和位置關(guān)系?？杉皶r根據(jù)系統(tǒng)提供的信息對掘進(jìn)方向及姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。隨著盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)后視基準(zhǔn)點(diǎn)需要前移，通過人工測量來精確定位，以校核自動導(dǎo)向系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)并復(fù)核盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)。

（2）姿態(tài)調(diào)整與糾偏

盾構(gòu)下穿過街道期間應(yīng)合理糾偏，禁止強(qiáng)行糾偏，每環(huán)糾偏量不得大于5mm，防止糾偏量過大造成地層擾動過大導(dǎo)致的地層沉降量加大，危及過街道結(jié)構(gòu)安全。

6.同步注漿及二次注漿

掘進(jìn)時進(jìn)行同步注漿，采用膨潤土水泥砂漿，雙活塞注漿泵在盾尾分六路同時注漿，充分填充管片壁后空隙。同步注漿會產(chǎn)生收縮，為防止?jié){液回填不密實(shí)，管片脫出盾尾后，通過管片上預(yù)留的注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿，采用水灰比1：0.8普通水泥漿。二次注漿應(yīng)緊跟同步注漿，特別加強(qiáng)拱部施工，并在沉降監(jiān)控反饋信息下實(shí)施。

7.周邊深孔加強(qiáng)二次注漿

根據(jù)直徑線全線風(fēng)險評估報告，按照設(shè)計要求在穿越前門過街道區(qū)域時增加二次加強(qiáng)注漿。針對前門3#、6#過街道實(shí)施全斷面二次加強(qiáng)注漿。注漿材料采用水泥-膨潤土漿液，注漿管采用PVC管，注漿壓力1.2～1.5Mpa，并根據(jù)施工情況具體調(diào)整。

8.下穿過程可能的意外停機(jī)及進(jìn)倉實(shí)施

如遇設(shè)備故障意外停機(jī)，立即拌制90秒以上高粘度泥漿對刀盤倉內(nèi)舊漿進(jìn)行置換，隨后進(jìn)行3小時保壓，使得掌子面形成穩(wěn)定的泥膜，停機(jī)期間須時刻保持開挖倉液位飽滿，隨時補(bǔ)漿并向氣墊倉內(nèi)補(bǔ)氣以保證泥水壓力與前方水土壓力平衡。密切關(guān)注補(bǔ)氣量的變化，如補(bǔ)氣量增大，立即向中、尾盾部位注入高粘度堵漏泥漿進(jìn)行堵漏，必要時重新置換高粘度泥漿。如掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)刀具損壞或前方出現(xiàn)障礙物，立即停機(jī)組織人員帶壓進(jìn)倉進(jìn)行處理，進(jìn)倉作業(yè)須嚴(yán)格遵循帶壓作業(yè)指導(dǎo)書組織實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 穆斌.盾構(gòu)隧道下穿施工對既有地下通道的影響分析[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（8）.

[2] 鄭浩龍.盾構(gòu)隧道下穿施工對既有地下通道的影響分析[J].鐵道勘測與設(shè)計，2016（1）：66-69.