大直徑土壓平衡盾構(gòu)穿越下穿市政隧道的研究

肖小亮

【摘 要】隨著各地盾構(gòu)施工的日益發(fā)展，越來越多的盾構(gòu)線路需要穿越既有市政建筑。其中，橋梁、既有隧道、河流及機場等關(guān)鍵位置的安全穿越尤為重要。論文以成都軌道交通18號線火—孵—錦盾構(gòu)區(qū)間施工為背景，針對下穿既有下穿市政隧道這一重要節(jié)點的施工技術(shù)進行討論研究，為盾構(gòu)隧道穿越重點市政項目的施工提供參考依據(jù)。

【Abstract】With the development of shield construction in various places， more and more shield lines need to cross the existing municipal buildings. Among them， the safe crossing of bridges， existing tunnels， rivers and airports is particularly important. This paper takes the construction of railway station—incubation garden—Jincheng square shield section of Chengdu rail transit line 18 as the background， discusses and studies the construction technology of the important node of the existing underpass municipal tunnel， and provides the reference basis for the construction of the shield tunnel through the key municipal project.

【關(guān)鍵詞】隧道施工;大直徑盾構(gòu);穿越建筑;施工技術(shù);風(fēng)險控制

【Keywords】 tunnel construction; large-diameter shield; crossing construction; construction technology; risk control

【中圖分類號】TV554? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）10-0191-02

1 工程概述

本工程為成都軌道交通18號線火車南站—孵化園站區(qū)間、孵化園站—錦城廣場站區(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)穿旺旺集團后到達火—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天府大道東側(cè)的錦城廣場站。

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需求。②組織專家對區(qū)間重大危險源安全專項施工方案進行評審，并按照專家的意見進行修改完善報監(jiān)理進行審批。③提前對準(zhǔn)備穿越的建筑物進行現(xiàn)狀調(diào)查，以前期掘進渣土樣本及地質(zhì)圖確定本次穿越為全斷面中風(fēng)化泥巖地層，不需進行預(yù)加固及降水井布設(shè)。按照監(jiān)控量測方案完成相應(yīng)監(jiān)測點的布設(shè)和初始值采集工作。④提前編排盾構(gòu)穿越存在風(fēng)險的重大建筑物期間單位各職能部門領(lǐng)導(dǎo)24小時值班表，同時傳達到地面地下的管理人員，確保施工信息的及時傳遞。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交底下發(fā)到作業(yè)班組，讓每一個參與施工的人員都知道危險源的情況，提高思想意識，加強施工中的過程控制。第二，提前與產(chǎn)權(quán)單位聯(lián)系，取得其對地鐵施工的理解和支持，在相關(guān)管理部門辦理好各項施工手續(xù)后再施工。第三，施工掘進施工控制上要保證參數(shù)的合理性，在通過危險源等重要地段要確保保壓掘進，并嚴(yán)格控制出渣量。第四，穿越前對下穿隧道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測點，并對初始值進行采集。第五，備足盾構(gòu)施工所需各材料、物資、配套機械設(shè)備，抓好各項工序銜接，減少盾構(gòu)機在該段的停留時間。第六，落實盾構(gòu)穿越危險源期間領(lǐng)導(dǎo)值班制度，確保出線應(yīng)急情況第一時間進行處理。第七，機械設(shè)備全面檢修及維護。在盾構(gòu)機穿市政下穿隧道之前必須對盾構(gòu)機及后配套設(shè)備進行一次全面的檢查，避免在盾構(gòu)機下穿過程中因設(shè)備原因停機。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)測點，盾構(gòu)隧道掘進過程中進行24小時不間斷監(jiān)測。第九，安排最熟練的拼裝工進行拼裝，減少拼裝時間，縮短盾構(gòu)停機時間。快速高效拼裝。拼裝結(jié)束后盡可能快地恢復(fù)掘進。第十，加強地面監(jiān)控，安排專人對下穿隧道進行巡視。

3 盾構(gòu)下穿施工中的重點控制

3.1 盾構(gòu)掘進控制

盾構(gòu)掘進應(yīng)堅持“控制擾動，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有效手段，其關(guān)鍵在于通過控制盾構(gòu)掘進參數(shù)和注漿參數(shù)來減少對地層擾動和地層損失。

盾構(gòu)掘進參數(shù)：①盾構(gòu)推進速度控制≯65mm/min，快速通過減少擾動。推進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，注入速度與掘進速度相匹配。②刀盤轉(zhuǎn)速在1.2～1.6rpm，加強地面監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整掘進參數(shù)。③嚴(yán)格土量管理，根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)速確定螺旋輸送機轉(zhuǎn)速。每環(huán)（1.5m）出土量控制在117m3以內(nèi)，減少土體擾動。④推進過程中每10環(huán)進行盾構(gòu)機姿態(tài)復(fù)測，盾構(gòu)軸線控制偏離設(shè)計軸線不大于±50mm，姿態(tài)糾偏過程中遵循“勤糾少糾”的原則，嚴(yán)禁在通過時超量糾偏、每環(huán)糾偏量不大于5mm。⑤加強渣土的改良。一是利用泡沫劑對刀盤前面的掌子面原土進行改良，二是在土倉內(nèi)利用注入泡沫劑和水對沒來得及改良的渣土進行二次改良，三是在螺旋機筒壁上設(shè)置的泡沫和水注入口，注入泡沫劑和水對渣土進行更加充分地改良。通過三次改良達到出渣順利的效果。

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

3.2 二次注漿

掘進過程中精確統(tǒng)計出土量，加強地面監(jiān)測，根據(jù)地表沉降、土層水平位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)，適時進行土體固結(jié)沉降階段管片壁后跟蹤注漿，以補充固結(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)計要求對穿越市政下穿隧道從洞內(nèi)進行深孔注漿加固，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?42×3.5mm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，初凝時間20s內(nèi)。注漿終壓：0.2～0.3MPa，鉆孔深度2m。

3.4 風(fēng)險管控

對既有建筑物的監(jiān)控量測，主要采取人員巡視觀測、設(shè)置地表沉降點觀測、設(shè)置隧道內(nèi)控制點觀測、盾構(gòu)掘進時數(shù)據(jù)變化觀測等方法。盾構(gòu)穿越期間加強地面與洞內(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)停機情況。將穿越施工風(fēng)險降到最低。

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，同時增加同步注漿壓力。③加強施工監(jiān)控量測工作，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)異常及時反饋，必要時停止施工及對交通進行臨時管控，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)進行二次補注漿，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，使路面從點受力變?yōu)槊媸芰Α?/p>

5 結(jié)語

通過結(jié)合施工現(xiàn)場下穿既有下穿隧道的實例，對大直徑盾構(gòu)線路穿越重大建筑物的流程進行了整體的論述。明確了各階段準(zhǔn)備工作的事項，盡可能地減少了穿越建筑物這一重大風(fēng)險源對盾構(gòu)施工的影響。同時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行。