大直徑土壓平衡盾構(gòu)穿越下穿市政隧道的研究

肖小亮

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都611130）

1 工程概述

本工程為成都軌道交通18 號(hào)線火車南站—孵化園站區(qū)間、孵化園站—錦城廣場(chǎng)站區(qū)間。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間隧道開挖洞徑為8.63m，管片外徑8.3m，內(nèi)徑7.5m，管片厚度為0.4m；隧道最小曲線半徑為450m，最大坡度為24‰，最大埋深25m，最小埋深為8.3m，管片環(huán)寬為1.5m。區(qū)間隧道自火車南站始發(fā)后，沿天府大道東側(cè)輔道向南前行，穿越三環(huán)路天府立交橋后依次側(cè)穿四川投資大廈、國家開發(fā)銀行四川分行、四川聯(lián)合產(chǎn)權(quán)交易所大廈、三峽大廈后下穿府城大道市政下穿隧道，側(cè)穿旺旺集團(tuán)后到達(dá)火—孵區(qū)間風(fēng)井（左線單線井），之后側(cè)穿首座酒店、成都銀泰中心，以1500m 的曲線半徑向西側(cè)彎轉(zhuǎn)，橫穿天府大道后側(cè)穿成都銀行大廈到達(dá)天府大道西側(cè)的孵化園站。自孵化園站過站后，以曲線半徑600m/800m 彎轉(zhuǎn)向天府大道東側(cè)，途中下穿錦城大道市政下穿隧道，天府大道海洋公園段市政下穿隧道后到達(dá)天府大道東側(cè)的錦城廣場(chǎng)站。

2 盾構(gòu)下穿施工前的組織策劃

①編制完善的工程安全質(zhì)量保證體系及制度。確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)管理人員及勞務(wù)人員數(shù)量可以滿足盾構(gòu)穿越期間的施工掘進(jìn)需求。②組織專家對(duì)區(qū)間重大危險(xiǎn)源安全專項(xiàng)施工方案進(jìn)行評(píng)審，并按照專家的意見進(jìn)行修改完善報(bào)監(jiān)理進(jìn)行審批。③提前對(duì)準(zhǔn)備穿越的建筑物進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，以前期掘進(jìn)渣土樣本及地質(zhì)圖確定本次穿越為全斷面中風(fēng)化泥巖地層，不需進(jìn)行預(yù)加固及降水井布設(shè)。按照監(jiān)控量測(cè)方案完成相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)和初始值采集工作。④提前編排盾構(gòu)穿越存在風(fēng)險(xiǎn)的重大建筑物期間單位各職能部門領(lǐng)導(dǎo)24 小時(shí)值班表，同時(shí)傳達(dá)到地面地下的管理人員，確保施工信息的及時(shí)傳遞。⑤盾構(gòu)穿越前的技術(shù)措施。第一，技術(shù)交底。盾構(gòu)穿下穿隧洞前必須將三級(jí)交底下發(fā)到作業(yè)班組，讓每一個(gè)參與施工的人員都知道危險(xiǎn)源的情況，提高思想意識(shí)，加強(qiáng)施工中的過程控制。第二，提前與產(chǎn)權(quán)單位聯(lián)系，取得其對(duì)地鐵施工的理解和支持，在相關(guān)管理部門辦理好各項(xiàng)施工手續(xù)后再施工。第三，施工掘進(jìn)施工控制上要保證參數(shù)的合理性，在通過危險(xiǎn)源等重要地段要確保保壓掘進(jìn)，并嚴(yán)格控制出渣量。第四，穿越前對(duì)下穿隧道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)初始值進(jìn)行采集。第五，備足盾構(gòu)施工所需各材料、物資、配套機(jī)械設(shè)備，抓好各項(xiàng)工序銜接，減少盾構(gòu)機(jī)在該段的停留時(shí)間。第六，落實(shí)盾構(gòu)穿越危險(xiǎn)源期間領(lǐng)導(dǎo)值班制度，確保出線應(yīng)急情況第一時(shí)間進(jìn)行處理。第七，機(jī)械設(shè)備全面檢修及維護(hù)。在盾構(gòu)機(jī)穿市政下穿隧道之前必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查，避免在盾構(gòu)機(jī)下穿過程中因設(shè)備原因停機(jī)。第八，在盾構(gòu)下市政隧道影響范圍內(nèi)加密布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中進(jìn)行24 小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)。第九，安排最熟練的拼裝工進(jìn)行拼裝，減少拼裝時(shí)間，縮短盾構(gòu)停機(jī)時(shí)間?？焖俑咝囱b。拼裝結(jié)束后盡可能快地恢復(fù)掘進(jìn)。第十，加強(qiáng)地面監(jiān)控，安排專人對(duì)下穿隧道進(jìn)行巡視。

3 盾構(gòu)下穿施工中的重點(diǎn)控制

3.1 盾構(gòu)掘進(jìn)控制

盾構(gòu)掘進(jìn)應(yīng)堅(jiān)持“控制擾動(dòng)，安全、連續(xù)、快速均衡通過”的原則，盡量減少盾構(gòu)施工過程中的地層變形是一個(gè)有效手段，其關(guān)鍵在于通過控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和注漿參數(shù)來減少對(duì)地層擾動(dòng)和地層損失。

盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)：①盾構(gòu)推進(jìn)速度控制≯65mm/min，快速通過減少擾動(dòng)。推進(jìn)過程中同步注漿量控制在每環(huán)（1.5m 管片）不少于7.5m3（泥巖地層），注意洗管，保證不堵管，注入速度與掘進(jìn)速度相匹配。②刀盤轉(zhuǎn)速在1.2～1.6rpm，加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。③嚴(yán)格土量管理，根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)速確定螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速。每環(huán)（1.5m）出土量控制在117m3以內(nèi)，減少土體擾動(dòng)。④推進(jìn)過程中每10 環(huán)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)測(cè)，盾構(gòu)軸線控制偏離設(shè)計(jì)軸線不大于±50mm，姿態(tài)糾偏過程中遵循“勤糾少糾”的原則，嚴(yán)禁在通過時(shí)超量糾偏、每環(huán)糾偏量不大于5mm。⑤加強(qiáng)渣土的改良。一是利用泡沫劑對(duì)刀盤前面的掌子面原土進(jìn)行改良，二是在土倉內(nèi)利用注入泡沫劑和水對(duì)沒來得及改良的渣土進(jìn)行二次改良，三是在螺旋機(jī)筒壁上設(shè)置的泡沫和水注入口，注入泡沫劑和水對(duì)渣土進(jìn)行更加充分地改良。通過三次改良達(dá)到出渣順利的效果。

在盾構(gòu)下穿過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化并調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，不斷完善施工工藝。

3.2 二次注漿

掘進(jìn)過程中精確統(tǒng)計(jì)出土量，加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)，根據(jù)地表沉降、土層水平位移等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適時(shí)進(jìn)行土體固結(jié)沉降階段管片壁后跟蹤注漿，以補(bǔ)充固結(jié)沉降引起的地層損失。二次注漿在已拼裝管片后7～10 環(huán)進(jìn)行。漿材料一般采用水泥漿液，特殊情況下采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比為0.8:1～1:1，水波璃濃度為25～30 波鎂度，水泥漿和水玻璃的體積比為1:1～2:1，初凝時(shí)間20s 內(nèi)。注漿終壓：0.2～0.4MPa。

3.3 洞內(nèi)深孔注漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)穿越市政下穿隧道從洞內(nèi)進(jìn)行深孔注漿加固，加固范圍為管片上部150°范圍，下穿府城市政下穿隧道加固里程段為YDK11+786.886 ～YDK11+850.107/ZDK11+789.2137～ZDK11+852.461，下穿海洋公園下穿隧道加固里程YDK13+624.000 ～YDK13+735.000/ZDK13+709.000 ～ZDK13+714.000。注漿管采用φ42×3.5mm 的鋼花管。注漿材料一般采用水泥漿液，特殊情況下采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比為0.8:1～1:1，水波璃濃度為25～30 波鎂度。水灰比為0.8:1～1:1，水波璃濃度為25～30 波鎂度，水泥漿和水玻璃的體積比為1:1～2:1，初凝時(shí)間20s 內(nèi)。注漿終壓：0.2～0.3MPa，鉆孔深度2m。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)管控

對(duì)既有建筑物的監(jiān)控量測(cè)，主要采取人員巡視觀測(cè)、設(shè)置地表沉降點(diǎn)觀測(cè)、設(shè)置隧道內(nèi)控制點(diǎn)觀測(cè)、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)數(shù)據(jù)變化觀測(cè)等方法。盾構(gòu)穿越期間加強(qiáng)地面與洞內(nèi)的交流，洞內(nèi)增加渣樣取樣頻率，精確加水、出土量，緊盯掘進(jìn)參數(shù)是否正常。地面增加建筑物巡視頻率，提前考慮后配套的存量，加強(qiáng)后備維修人手。存在異常立即通過電話及網(wǎng)絡(luò)通訊工具逐級(jí)反映，確保問題最快得到解決。盡量避免盾構(gòu)在穿越過程中出現(xiàn)停機(jī)情況。將穿越施工風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

4 盾構(gòu)下穿施工的應(yīng)急處置

①如果由于注漿不飽滿造成的地面建筑物沉降，根據(jù)發(fā)生沉降的里程所對(duì)應(yīng)的洞內(nèi)位置，在管片吊裝孔上打孔，加注水泥和水玻璃雙液漿，直至隧道上方可能存在的空間被漿液填充滿。這種方法在控制隧道上方地表沉降最為有效，對(duì)于控制淺基礎(chǔ)建筑物沉降作用非常大。②如果由于開挖面壓力不夠造成地面建筑物沉降，則提高土倉壓力，并改良好倉內(nèi)土體，同時(shí)增加同步注漿壓力。③加強(qiáng)施工監(jiān)控量測(cè)工作，確保施工期間路面沉降控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時(shí)反饋，必要時(shí)停止施工及對(duì)交通進(jìn)行臨時(shí)管控，待分析原因、采取措施后再繼續(xù)施工。④建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生異常情況，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的裂縫，應(yīng)采取以下措施：第一，立即疏散建筑物內(nèi)人員，直至沉降穩(wěn)定；第二，在隧道內(nèi)進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，加注水泥和水玻璃雙液漿，直至隧道上方可能存在的空間被漿液填充滿。第三，立即組織對(duì)建筑物地基加固。在建筑物體周圍5.0m 范圍內(nèi)采用袖閥管注漿進(jìn)行加固土體。⑤發(fā)生地面沉降超限后在車輛通行的地段鋪設(shè)厚度為2cm 的鋼板，使路面從點(diǎn)受力變?yōu)槊媸芰Α?/p>

5 結(jié)語

通過結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)下穿既有下穿隧道的實(shí)例，對(duì)大直徑盾構(gòu)線路穿越重大建筑物的流程進(jìn)行了整體的論述。明確了各階段準(zhǔn)備工作的事項(xiàng)，盡可能地減少了穿越建筑物這一重大風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)盾構(gòu)施工的影響。同時(shí)提出了異常情況下急需的應(yīng)急措施，希望上述可以有助于今后的同類工程順利進(jìn)行。