鄰近接收端盾構下穿雨水箱涵風險控制技術

秦 榛 （合肥市軌道交通建設工程質量安全監督站，安徽 合肥 230001）

0 前言

隨著我國城市化進程的不斷加速，城市地鐵建設的規模進一步擴大，網格化軌道交通網逐步形成。在地鐵建設施工過程中，盾構區間穿越既有建構筑物的情況時有發生，如箱涵、橋梁、已建成隧道、房屋及河流等，如何保證穿越既有構筑物的安全成為施工中極其重要的工作。

目前，盾構區間下穿雨水箱涵、雨污構筑物等工程案例較多，對下穿施工前、中、后的控制措施要求到位，地表沉降指標要求極高，且土體受到雨水箱涵周邊或上方車輛行駛的影響，如遇到鄰近接收端等地質條件復雜的區域施工風險更大。因此，其施工過程的質量安全尤為重要，特別是一級風險源，須予以足夠的重視。

合肥地鐵四號線某區間盾構施工鄰近接收端下穿雨水箱涵為一級風險源，施工沉降和安全控制難度相當大。

1 工程概況

1.1 區間概況

合肥地鐵四號線某區間呈由西向東行進，區間長度約1065m，采用暗挖法施工，區間線間距為12～17m，平面最小曲線半徑為400m，最大坡度為26‰，覆土深度約 8.7～26.0 m。

盾構施工采用的盾構機為國產的φ6240鉸接式土壓平衡盾構機。盾構管片環外徑6 m、內徑5.4 m、壁厚0.3 m、環寬1.5 m，混凝土強度等級C50，抗滲等級P10。

1.2 雨水箱涵概況

雨水箱涵鄰近區間盾構接收端（一級風險源）約7.5～9.5m，與掘進線路呈84°斜交，位置關系如圖1所示。箱涵部分結構為磚砌結（3.8×1.8m），風險評估等級為一級，因穿越風險和接收風險疊加，施工難度更大，且現場不具備導改條件，加之雨水箱涵改遷費用高，改遷工期長，影響總體施工進度。

圖1 雨水箱涵與區間隧道、端頭井的位置關系圖

2 地質條件

盾構區間隧道直接穿越黏土⑥2層，地下水對工程影響不大，但不排除局部水量較大，盾構法施工時，地下水對結構外墻將產生較大的側壓力，同時需注意地下水位的變化對施工的影響。

圖2 盾構下穿雨水箱涵工程地質剖面

3 施工過程風險控制

3.1 下穿前風險控制

3.1.1 編制專項施工方案

施工前，應編制專項施工方案且經專家論證通過后，按要求報批后方可施工，且應得到相應產權單位的同意。

考慮到本重大風險源位于重要交通路口和國鐵南站附近，為確保施工安全萬無一失，本工程采用了“克泥效工法”抑制地表沉降。要求施工前，各項準備工作要充分，包括專業技術人員（必要時有技術顧問在場）、施工材料（管片、注漿材料等）和應急物資等，保證下穿過程不停機，掘進前應停機檢查，確保盾構機性能良好。

3.1.2 設置控制區域

在盾構下穿雨水箱涵位置前，設置控制區域，控制區域分為模擬控制區和控制區，其中控制區為盾構刀盤到達建構筑物等風險源前30m直至盾尾離開洞門區域，模擬控制區為刀盤到達建構筑物等風險源前70m到30m區域（40m長）。

3.1.3 布設監測點

為控制箱涵變形在允許范圍內，共布置兩種沉降測點對盾構穿越引起土體和箱涵變形情況進行監測。利用鋼套管內插鋼筋在箱涵上部布置直接監測點，反映箱涵接縫處的相對變形量；在箱涵兩側埋設觀測點，反應箱涵兩側土體變形情況。

穿越施工過程采用攝像機器人對箱涵內部結構進行連續觀察，發現錯臺、沉降變化，及時反饋。監測頻率視不同的監測區段而不同：在保護區內推進過程中，要求施工單位24 h全天候跟蹤監測，其中保護區設定6 h/次，箱涵區4h/次，根據監測報表數據適時調整洞內注漿參數。

3.1.4 現場補勘

通過補勘3～9 m為黏土，褐灰色；可塑，9～20 m為粉質粘土，黃褐色，堅硬。補勘結果與地勘報告一致。

3.2 施工中風險控制

3.2.1 施工參數

分析控制區域的掘進參數和監測情況，確定盾構下穿時最佳施工參數，如表1所示。

擬采用盾構掘進參數控制 表1

3.2.2 同步注漿

穿越階段，采用盾構機本體同步注漿，漿液通過試配，適量增加水泥用量，以減少初擬時間，提高漿液初期強度，注漿過程中，根據推進速度，計算壓漿流量，保證漿液均勻壓注；嚴格按照配比進行漿液拌制，確保漿液質量。

經計算，每環管片的理論注漿量為3.75 m3，實際注漿量按1.15～1.3倍考慮，實際注漿量為4.3～4.88 m3，注漿量的調整以下穿過程中監測數據為依據。同步注漿壓力控制為0.2～0.3MPa。

3.2.3 二次補充注漿

在管片脫出盾尾后及時進行二次注漿。二次注漿先采用雙液漿，后根據穿越部位的變形情況選用水泥單液漿，注漿壓力為0.2～0.4 MPa。

3.2.4 盾構姿態控制

在盾構進入箱涵影響范圍內之前，盾構姿態需盡可能地保持良好的姿態穿越箱涵。在穿越箱涵過程中，保證盾構勻速、直線通過，減少盾構糾偏量和糾偏次數。穿越過程中，不得開啟超挖刀。

3.2.5 監測控制值

盾構掘進施工中如遇所測變形數據異常，應及時向業主、設計、施工和監理單位提出報警，當異常嚴重時應實時不間斷監測。依據設計所給出的基坑監測項目的報警值，監測報警指標一般以總變化量和變化速率兩個量控制，累計變化量的報警指標一般不宜超過設計限值。本項目部分監測項目的報警值如下表2所示。

報警指標體系 表2

3.2.6 不間斷安全巡查

除了日常的監測外，應建立地表巡查制度，安排專人沿隧道線路巡視，發現地表有異常變形及時報告。

3.3 施工后風險控制

為保障后續施工過程的安全性，同時驗證此次下穿作業未對雨水箱涵造成擾動影響，施工后仍對雨水箱涵及周邊地表沉降情況定期進行監測。下穿施工結束后3個月的監測數據變化情況，監測表明：最大累計沉降值為-2.59mm，符合設計規范要求。

4 結語

基于合肥地區多為黏土質地層，通過采用有效地施工風險控制措施，合肥地鐵四號線高呈區間盾構鄰近接收端下穿雨水箱涵安全平穩通過，雨水箱涵沉降滿足要求，各項監測控制指標滿足設計和規范要求，累計沉降控制在6mm以內，保證了施工的正常推進和質量安全管控，取得了良好的社會效益和經濟效益。

本工程按照施工“前、中、后”三階段風險控制方法，從技術和管理兩方面著重采取了措施，通過盾構施工參數及工程實踐成效得到了有效驗證，為類似工程提供了借鑒經驗。