盾構(gòu)區(qū)間施工中的多風(fēng)險(xiǎn)源控制及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

上海市建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司 上海 200080

1 工程概況

南昌軌道交通1號(hào)線艾溪湖東站—定修盾構(gòu)區(qū)間部分隧道位于艾溪湖東站—太子殿站區(qū)間隧道上方，重疊長度達(dá)50 m，其中豎向最小凈距為4.6 m。艾溪湖東站至定修盾構(gòu)井區(qū)間隧道須穿越多棟建（構(gòu)）筑物，如雨水箱涵、地鐵旁通道以及大型民居等，極具風(fēng)險(xiǎn)。

2 工程地質(zhì)

艾溪湖東站—定修區(qū)間下穿建（構(gòu)）筑物段場(chǎng)地范圍內(nèi)土體自上而下依次為：①2素填土、③1粉質(zhì)黏土、③2細(xì)砂、③3中砂、③4粗砂、③5礫砂，隧道主要穿越的地層是粗砂、礫砂。

3 工程水文

根據(jù)地下水含水空間介質(zhì)和水理、水動(dòng)力特征及賦存條件，擬建工程場(chǎng)地地下水按地下水類型可分為孔隙性潛水、孔隙微承壓水、紅色碎屑巖類裂隙孔隙水3種類型。

經(jīng)勘察，場(chǎng)地內(nèi)的地下水主要為賦存于第四系砂礫層中的孔隙性潛水和微承壓水。地下潛水、微承壓水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長期浸水和干濕交替環(huán)境下無腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，工程區(qū)域內(nèi)地表水體對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，局部具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長期浸水下無腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具侵蝕性CO2中等腐蝕性。

4 重大風(fēng)險(xiǎn)源控制

4.1 對(duì)地下建（構(gòu)）筑物的監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布置

區(qū)間隧道沿線地面沉降、地下構(gòu)筑物、沿線建筑物是本工程重點(diǎn)監(jiān)測(cè)保護(hù)對(duì)象。需在盾構(gòu)推進(jìn)施工影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物上布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以隨時(shí)了解建（構(gòu)）筑物的不均勻沉降情況。

針對(duì)區(qū)間隧道沿線的建（構(gòu)）筑物及地下構(gòu)筑物設(shè)施分布情況，結(jié)合盾構(gòu)推進(jìn)施工工藝及其對(duì)地面沉降的影響機(jī)理，我們開展了地表沉降監(jiān)測(cè)、管線、箱涵沉降監(jiān)測(cè)、隧道收斂、拱頂沉降、建筑物沉降、房屋傾斜、裂縫等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置見圖1～圖3。

圖1 隧道區(qū)間施工主斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

4.2 下穿污水箱涵段的施工及沉降監(jiān)測(cè)

本區(qū)間須下穿創(chuàng)新二路污水箱涵段施工，下穿前對(duì)箱涵四周進(jìn)行袖閥管預(yù)注漿加固，下穿施工過程中加強(qiáng)施工參數(shù)的控制，其中掘進(jìn)速度控制在20～30 mm/min，刀盤扭矩控制在4 000 kN·m以內(nèi)，推力控制在21 000 kN以內(nèi)，同步注漿量控制在6.5 m3/環(huán)，保持在盾尾后8環(huán)及時(shí)進(jìn)行二次注漿，同時(shí)加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)頻率及巡視力度。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，污水箱涵段累計(jì)沉降最大值為-15.11 mm，施工情況良好，安全可控。

圖2 隧道重疊段沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

圖3 下穿創(chuàng)新二路污水箱涵監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

我部對(duì)污水箱涵累計(jì)沉降進(jìn)行了歸納，同時(shí)對(duì)累計(jì)沉降最大的Gxw00-03點(diǎn)沉降速率進(jìn)行了歸納分析，如圖4和圖5所示。

圖4 污水箱涵最終累計(jì)沉降

圖5 Gxw00-03沉降速率分析

從以上累計(jì)沉降分析可知，通過在地表對(duì)箱涵四周進(jìn)行預(yù)注漿加固及掘進(jìn)參數(shù)的控制，盾構(gòu)下穿施工完成后，箱涵累計(jì)沉降值在可控范圍之內(nèi)；另外，從沉降速率分析可知，盾構(gòu)在通過該位置1～3 d沉降速率較大，達(dá)到-1.47～-1.81 mm/d，通過采取及時(shí)進(jìn)行二次注漿等措施，盾構(gòu)通過6 d后，沉降基本達(dá)到了穩(wěn)定，確保污水箱涵安全。

4.3 隧道重疊段施工及沉降情況總結(jié)

通過對(duì)下部隧道采用型鋼支撐、施工參數(shù)控制以及二次注漿控制等一系列措施，本區(qū)間出入段線安全順利完成重疊段施工。施工期間，掘進(jìn)速度控制在20～30 mm/min，刀盤扭矩控制在4 000 kN·m以內(nèi)，推力控制在20 000 kN以內(nèi)，同步注漿量控制在6.5 m3/環(huán)，同時(shí)保持在盾尾后6環(huán)進(jìn)行二次注漿，并加強(qiáng)地表及下部隧道管片收斂、拱頂沉降等監(jiān)測(cè)，按時(shí)進(jìn)行地表及隧道內(nèi)巡視，確保了重疊段施工安全可控。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)知，重疊段地表累計(jì)沉降最大值為-23.05 mm，下部隧道拱頂沉降累計(jì)-3.58 mm，管片收斂累計(jì)2.82 mm，隧道內(nèi)未新增管片破損或滲漏水等異?，F(xiàn)象，總體情況安全可控。

4.4 學(xué)校大門段施工及控制措施

本區(qū)間出入段線下穿江西制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院大門段前進(jìn)行袖閥管預(yù)注漿加固，下穿施工過程中加強(qiáng)施工參數(shù)的控制，其中掘進(jìn)速度控制在20～30 mm/min，刀盤扭矩控制在4 000 kN·m以內(nèi)，推力控制在22 000 kN以內(nèi)，同步注漿量控制在6.5 m3/環(huán)，同時(shí)保持在盾尾后6環(huán)進(jìn)行二次注漿，并加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)頻率及巡視力度，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)知，學(xué)校大門累計(jì)沉降最大值為-8.98 mm，施工情況良好，未出現(xiàn)傾斜或房屋結(jié)構(gòu)損壞等異?，F(xiàn)象，安全可控。

根據(jù)監(jiān)測(cè)信息反饋，盾構(gòu)下穿施工完成后，學(xué)校大門累計(jì)沉降滿足要求，安全可控；另外，從沉降速率分析可知，盾構(gòu)在通過該位置1～3 d沉降速率較大，達(dá)到-1.11～-1.77 mm/d，盾構(gòu)通過7 d后，沉降基本穩(wěn)定，通過及時(shí)采取二次注漿等措施，有效控制了土體擾動(dòng)引起的沉降。

4.5 商鋪段下施工及沉降情況總結(jié)

本區(qū)間出段線需下穿忠義路商鋪，下穿前沿房屋基礎(chǔ)四周施工了2排袖閥管進(jìn)行預(yù)注漿加固，袖閥管間距為1 m，并對(duì)加固體進(jìn)行了取芯檢測(cè)，同時(shí)對(duì)盾構(gòu)影響范圍內(nèi)的商鋪內(nèi)人員采取臨時(shí)疏散措施；在下穿施工過程中加強(qiáng)了施工參數(shù)的控制，其中掘進(jìn)速度控制在15～25 mm/min，刀盤扭矩控制在4 000 kN·m以內(nèi)，推力控制在21 000 kN以內(nèi)，同步注漿量控制在6.5 m3/環(huán)，保持在盾尾后6環(huán)進(jìn)行二次注漿；同時(shí)增加房屋段地表及建筑物的監(jiān)測(cè)頻率，每天不定時(shí)進(jìn)行地表、房屋巡視，確保建筑物段施工安全可控。

盾構(gòu)下穿完成后，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得知，該位置地表及建筑物沉降穩(wěn)定，建筑物累計(jì)最大沉降為-4.18 mm，商鋪未出現(xiàn)傾斜或房屋結(jié)構(gòu)損壞等異?，F(xiàn)象。我部對(duì)商鋪段建筑物累計(jì)沉降進(jìn)行了整理，并選取了累計(jì)沉降最大JZ04-06點(diǎn)進(jìn)行了沉降速率歸納，如圖6和圖7所示。

圖6 商鋪各測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)沉降

圖7 JZ04-06沉降速率變化示意

從圖6累計(jì)沉降分析可知，通過在地表對(duì)相關(guān)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行預(yù)注漿加固及掘進(jìn)參數(shù)的控制，盾構(gòu)下穿施工完成后，累計(jì)沉降滿足施工要求，有效保證了相關(guān)建（構(gòu)）筑物安全；另外，從圖7沉降速率分析可知，盾構(gòu)在通過該位置1～3 d沉降速率較大，達(dá)到-0.35～-0.88 mm/d，盾構(gòu)通過7 d后，沉降基本達(dá)到了穩(wěn)定，通過及時(shí)采取二次注漿等措施，有效控制了土體擾動(dòng)引起的地表沉降。

4.6 淺覆土段的土體控制及盾構(gòu)接收

4.6.1 淺覆土階段的土體控制

覆土較淺處盾構(gòu)施工時(shí)，須嚴(yán)格控制盾構(gòu)的掘進(jìn)速度，減少對(duì)土體的擾動(dòng)，同時(shí)加大同步注漿量，及時(shí)進(jìn)行二次注漿，確保盾尾脫出管片后的間隙能得到及時(shí)的補(bǔ)充，以減小地表沉降量[4-6]。

與此同時(shí)，提前對(duì)覆土較淺處地表的建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固，通過預(yù)埋斜向袖閥管對(duì)建筑物基地進(jìn)行加固，確保盾構(gòu)通過時(shí)地表建筑物的穩(wěn)定。

考慮到覆土較淺，盾構(gòu)及管片由于淺覆土可能發(fā)生“上飄”現(xiàn)象，為抵消“上飄”的影響，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)中心與隧道設(shè)計(jì)高程的偏差控制在-10 mm。平面偏差控制在±10 mm之內(nèi)，還應(yīng)加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)及巡視，出現(xiàn)異常及時(shí)反饋。經(jīng)監(jiān)測(cè)分析，本次穿越淺覆土階段累計(jì)沉降最大為-19.3 mm，在可控范圍之內(nèi)。

4.6.2 淺覆土階段盾構(gòu)接收

1）對(duì)端頭地層進(jìn)行加固。針對(duì)端頭地層性質(zhì)，盾構(gòu)端頭井加固采用φ600 mm旋噴樁，咬合150 mm以上。加固長度為8 m，深度為結(jié)構(gòu)下方3 m，寬度為結(jié)構(gòu)側(cè)邊3 m的范圍。加固后的土體應(yīng)具有良好的均勻性、自立性、止水性，且無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（28 d）qu≥0.8 MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s。

2）端頭地層加固施工完畢后，對(duì)加固區(qū)域進(jìn)行垂直取芯并在洞門處均勻布置數(shù)個(gè)水平探孔，用以檢測(cè)加固效果。遇問題及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充加固，確保盾構(gòu)進(jìn)、出洞的安全。

3）做好洞口防水密封。盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)，預(yù)先安裝洞門圈預(yù)埋鋼環(huán)，簾布橡膠板以及折葉式壓板等洞門密封裝置，并確保其能有效使用。

4）盾構(gòu)接收時(shí)，在刀盤推出隧道后立即將洞門密封的折葉式壓板用鋼絲繩牢固地捆綁在盾殼上，在刀盤推出洞門前一環(huán)開始采用快硬性水泥+水玻璃雙液漿對(duì)盾尾空隙進(jìn)行回填。

5）對(duì)到達(dá)洞口的20環(huán)管片采用14b#槽鋼通過管片吊裝孔進(jìn)行拉緊，確保在盾構(gòu)反推力較小的情況下，管片環(huán)間的縫隙不至于加大，避免管片間因密封失效而發(fā)生滲漏。

6）加強(qiáng)盾構(gòu)在始發(fā)和到達(dá)段的掘進(jìn)控制?？刂坪枚軜?gòu)姿態(tài)，在保證出渣量正常、同步注漿回填密實(shí)的前提下，盡量快速完成盾構(gòu)的出洞與進(jìn)洞。同時(shí)，考慮到由于已對(duì)端頭地層進(jìn)行了加固處理，地層物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，掘進(jìn)時(shí)防止盾構(gòu)姿態(tài)突然變化。

5 結(jié)語

通過對(duì)南昌軌道交通1號(hào)線艾溪湖東站—瑤湖定修區(qū)間盾構(gòu)施工過程中穿越污水箱涵、艾溪湖東站—太子殿站區(qū)間隧道及聯(lián)絡(luò)通道，以及小半徑隧道下穿越江西制造學(xué)院大門、側(cè)穿實(shí)驗(yàn)樓、實(shí)習(xí)車間、忠義路淺基礎(chǔ)多層商鋪、淺覆土段等多風(fēng)險(xiǎn)源的控制及分析總結(jié)，確定了盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)和盾構(gòu)掘進(jìn)過程監(jiān)測(cè)頻率的控制，并在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中及時(shí)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)及監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。最后，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，按設(shè)定的技術(shù)、監(jiān)控方案實(shí)施監(jiān)控和管理，使盾構(gòu)安全穿越多風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)段，順利到達(dá)瑤湖定修井段。