盾構下穿高壓線塔施工質量控制

谷飛翔

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司)

高壓線塔是重要的輸電線裝置，高壓線塔通常包含了數條輸送電力的高壓電線。高壓線塔的高壓線可以輸出10Kv以上的電壓。在地鐵盾構隧道穿越高壓線塔過程中，為了保證電力供給順利，需要通過采取相應的措施對高壓線塔的穩定性進行有效控制，避免高壓線塔發生不均勻沉降，造成電力供應中斷等影響。

1 工程概況分析

為了保障本文的數據真實有效，本文將在分析中擬定汽車西站～古墩路站(汽～古)區間項目。盾構隧道穿越地層經補充勘察，高壓線塔下方地層與勘察設計期間地質相同，區間斷面為3層碎石混黏性土。3層碎石混黏性土：棕紅色、密實、飽和、粒徑為2cm～5cm顆粒約占40%，粒徑為0.2cm～2cm顆粒約占20%，最大粒徑約20cm，含較多黏性土充填。碎石呈棱角狀，分布不均勻，且分選性差，風化強烈，成份主要為砂巖或凝灰巖。局部夾有透鏡體狀粉質黏土，滲透性差，全場分布。

1.1 高壓線塔與盾構區間的位置關系

汽～古區間左線左K21+772.2～左K21+784.5側穿高壓文三一號高壓線塔，隧道邊線與文三一號高壓線塔凈距2.95m；汽～古區間右線右K21+773～右K21+785.5下穿古蕩變電所文三一號高壓、右K21+806.5～右K21+818.5下穿古高一號高壓輸電塔，基礎類型均采用板式基礎，基礎埋深約3m，隧道與基礎最小凈距約7.93m。

1.2 盾構穿越高壓線塔時存在的影響

開挖面土壓不平衡引起的土體損失、盾構蛇行糾偏引起的土體損失、盾尾與襯砌環之間的空間未能及時充填引起的土體損失、注漿材料固結收縮、隧道滲漏水造成土體的排水固結、襯砌環變形和隧道縱向沉降等因素會造成高壓線塔基礎產生不均勻沉降，需要在盾構穿越高壓線塔前、中、后三個階段分別采取相應的措施有效控制高壓線塔的沉降，保證電力供給的順利。

2 高壓線塔基礎變形指標及監控測量

高壓線塔沉降控制指標：速率報警值±2mm/d,累計預警(mm)黃色預警值-7～+3、橙色預警值-8.5～+4，紅色預警值-10～+5。高壓線塔產權單位要求累計預警值(mm)-7～+3。

區間盾構穿越高壓電線期間對高壓線塔重點監測。監測總工期為盾構穿越前50環為起點，盾構區間推進完工，且各項監測數據穩定及監測資料移交完畢日期為終點。具體測點情況見表1。

表1 高壓電塔及周邊環境測點數量及測點編號

3 盾構掘進主要技術措施

3.1 土壓力控制

土倉壓力通過計算得出盾構掘進過程中的理論壓力值，掘進過程中實際土壓略高于理論土壓力，通過設定掘進速度、調整排土量的方法建立，并以維持開挖土量與排土量的平衡為基準。在掘進速度一定的情況下，主要通過螺旋機轉速來調整出土量，以維持土倉壓力的相對平衡[1]。

3.2 出土量計算及出土控制

每環理論出渣量(實方)。

V=[(π·D2)/4]×L×λ

D—指盾構切削外徑(m)(切削外徑6.44m)；L—管片每環長度(預制管片每環1.2m)；λ—渣土松散系數，是理想開挖體積的渣土內應力，釋放后會松散，體積會擴大，一般碎石混黏性土的松散系數為1.2，泥巖為1.5等。

V=[(π×6.442)/4]×1.2=39m3/環；考慮土體松散系數為1.3，在運輸組織設計中，均按1.3×39=50.7m3考慮。電機車編組列車包括4輛容量18m3的渣土車，最大裝載能力為72m3，能滿足施工需要。

每環出土量直接反應了盾構機在掘進施工過程中的超挖情況，當超挖較多時，會使出土量驟增。在掘進過程中，必須嚴格控制每環的出土量，并作好記錄。

3.3 同步注漿、二次注漿

在盾構掘進的同時從盾尾向管片壁后的空腔進行同步注漿，考慮到漿液固結收縮、漿液流失、上層擾動及超挖后的固結沉降等因素，注入率控制在150%～170%[2]。掘進的過程中必須保證同步注漿的及時與連續，漿液供應不及時嚴禁推進。同步注漿過程采用注漿量與注漿壓力雙重控制指標，注漿量不低于理論注漿量150%，注漿壓力不低于2bar，以保證管片壁后空隙的充分填充，有效控制沉降。

二次注漿一般在管片與巖壁間的空隙充填密實性差，而致使地表沉降得不到有效控制或管片襯砌出現較嚴重滲漏的情況下才實施。施工時采用地表沉降監測信息反饋，結合洞內超聲波探測管片襯砌背后有無空洞的方法，綜合判斷是否需要進行二次注漿。

3.4 分階段推進控制區劃分

根據盾構穿越已有建(構)筑物的工況特點，將盾構掘進過程共分為3個階段，分別為盾構穿越前試推進階段，盾構穿越階段和盾構穿越后階段。

在進入高壓線塔區間線路之前，選擇條件相似的區間線路設置試驗段，總結盾構施工參數并進行優化，以便在穿越高壓線塔施工中采取針對性措施。根據埋深、地層條件、地下水位，擬定下穿高壓線塔前60環(約72m)作為盾構隧道下穿高壓電塔的試驗段。掘進試驗段主要項目見表2。

表2 掘進試驗段主要項目

把盾構切口到達高壓線塔前5環開始設為穿越段開始，直至盾尾脫出高壓線塔范圍5環定為穿越段。該控制區段施工時，主要根據穿越試推進段總結的推進參數和施工數據來指導盾構的推進施工。在這個階段主要任務是控制盾構的施工參數，包括控制推進速度、正面土壓力、同步注漿流量、同步注漿壓力等主要施工參數。增加施工監測的頻率，確保穿越過程中的安全。主要施工參數見表3。

表3 穿越段主要參數控制范圍

盾尾脫離高壓線塔范圍后6環～20環定為盾構穿越后階段，共15環，掘進長度30m。

由于盾構穿越后，地面存在一定程度的后期沉降，會對建(構)筑物造成影響。必須在穿越區域的隧道內準備充足的補壓漿材料以及設備，根據沉降監測情況進行后期補壓漿，有效控制滯后沉降。

4 其他技術措施

(1)嚴格控制盾構姿態：水平≤40mm，垂直≤40mm，每環糾偏量不大于4mm/m。

(2)調整同步注漿漿液的凝結時間4h～6h，保證同步注漿質量，并確保漿液稠度。為保證同步注漿質量，擬加大同步注漿漿液中水泥的含量，其砂漿施工配合比為 (kg/m3)：水泥∶162粉煤灰∶385膨潤土∶50細砂∶760水∶395注漿壓力≤3bar，注漿量≥5m3。根據監測情況，對注漿數量進行控制，若監測數據異常，則根據監測數據調整注漿量。

(3)做好管片選型，保證管片拼裝質量。在盾構掘進過程中值班工程師根據盾構機姿態、盾尾間隙、油缸行程等做好管片選型工作，管片供應人員嚴格按指令供應合格管片，在管片拼裝過程中管片拼裝人員認真做好管片拼裝工作，保證管片拼裝質量。

(4)信息化施工，根據監測數據及時調整施工參數，及時進行二次補強注漿。為提高背襯注漿層的防水性及密實度，有效填充管片后的環形間隙，減小地表沉降量，在管片脫出盾尾后進行二次補強注漿。

(5)嚴防盾尾漏水，掘進中加強盾尾密封油脂的注入，確保盾尾密封效果；掘進加強中盾與盾尾鉸接處的密封檢查，及時調節密封壓板螺栓，保證密封效果，防止地下水涌入；控制好管片姿態，居中拼裝，防止盾構建筑空隙過大形成透水通道，必要時在管片外側粘貼海綿用于止水，封堵管片與盾構間的間隙。

(6)加強施工質量，提高隧道自防水能力。在建(構)筑物段掘進時加強盾構掘進姿態控制及管片選型，加強螺栓復緊和盾尾間隙控制，減小管片錯臺、裂縫、漏水，保證較好的隧道線形，提高隧道防水質量。

(7)各設備配置齊全，施工過程中充分發揮機械設備的效率，避免窩工或停產，確保工程順利進行；保證機械設備性能合理，配套完善、狀況良好、技術性能滿足施工要求。

5 結 語

盾構機穿越已有建(構)筑物已成為地鐵隧道施工常態風險，為保證盾構機順利穿越高壓線塔，各階段掘進采取的相應措施至關重要。掘進前的試驗段為整個穿越過程提供了有力的數據支持，通過試驗段掘進，分析各參數對沉降的影響，結合監測數據等總結出穿越時的合理掘進參數。掘進過程中，嚴格控制掘進參數，有效的控制掘進過程中對高壓線塔的影響。盾構機通過后，加強監測并根據數據情況采取相應的措施，保證了滯后沉降得到有效控制，使高壓線塔得到有效的保護，滿足高壓線塔沉降控制要求，為后續盾構穿越類似建(構)筑物提供相應的經驗。