富水砂卵石地層盾構(gòu)穿越房屋及管線密集區(qū)施工技術(shù)

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

1 工程概況

成都軌道交通10號線二期工程盾構(gòu)區(qū)段總長1km，施工區(qū)段位于成都平原南部，地勢較平坦，地貌單元為岷江水系沖積平原Ⅰ級階地，盾構(gòu)區(qū)間主要穿越土層為砂卵石、中等風(fēng)化泥巖地層，勘察測得地下水位埋深為6.1～6.2m，高程為459.97～460.66m，沿線卵石層滲透系數(shù)約22m/d，水量豐富。區(qū)間隧道右線沿黃河大道走向，穿越北側(cè)房屋群集中在YDK35+300—YDK36+045范圍內(nèi)，房屋為1～7層框架結(jié)構(gòu)建筑，獨立基礎(chǔ)埋深為2～6m，盾構(gòu)覆土10.8～16.1m。黃河大道輔路房屋北側(cè)存在直徑800mm污水管、直徑200mm給水管、直徑108mm燃氣管、10kV高壓電線桿等。

2 盾構(gòu)下穿建筑物施工的基本技術(shù)措施

2.1 盾構(gòu)下穿建筑物的技術(shù)準備工作

1）嚴格控制工程實施過程中的地質(zhì)補勘工作，對地層做到精準掌控，確保盾構(gòu)掘進參數(shù)的準確性，為適時調(diào)整及預(yù)控措施的準備和實施提供有效依據(jù)。

2）工程實施前對沿線建筑物、管線的圖紙進行核實和實地復(fù)核，做到雙確認，根據(jù)實際情況采取預(yù)處理、加固措施。

3）結(jié)合城區(qū)道路、居民建筑物特點制定交通疏解方案并報交通主管部門審批，根據(jù)獲批方案進行分區(qū)段圍閉，并在封閉圍擋內(nèi)對盾構(gòu)掘進影響范圍內(nèi)的既有管線進行橫斷面的開挖探槽。

4）在盾構(gòu)機掘進至風(fēng)險源前80～30環(huán)設(shè)立試驗段，通過試驗段調(diào)整盾構(gòu)機機械狀態(tài)、檢查易損配件的儲備、應(yīng)急物資的配備情況，并對盾構(gòu)掘進參數(shù)進行進一步總結(jié)，確定實際出土量的可控范圍、土倉壓力、較理想的掘進速度、刀盤扭矩的合理范圍、同步注漿的注漿量及壓力等。

2.2 盾構(gòu)下穿建筑物時的施工參數(shù)選擇與控制

為確保建筑物及既有管線的安全，在施工中應(yīng)嚴格依據(jù)試驗段總結(jié)確定的參數(shù)進行掘進施工，參數(shù)包括：推進速度和推力、刀盤扭矩、渣土改良方式、出土量、同步注漿、二次注漿等內(nèi)容，具體分析如下。

1）推進速度和推力。施工過程中要求盾構(gòu)掘進速度穩(wěn)定在40～50mm/min，同時盾構(gòu)推力應(yīng)介于1 000～1 200kN。盾構(gòu)施工應(yīng)具有連續(xù)性，盡可能降低對地層的擾動程度。當(dāng)盾構(gòu)推力偏大時，則容易出現(xiàn)地面隆起現(xiàn)象；反之，如果盾構(gòu)推力偏小，則容易加劇地面沉降現(xiàn)象。此外，當(dāng)盾構(gòu)掘進速度超出合理范圍后，則會引發(fā)同步注漿量不足的問題。

2）渣土改良是通過盾構(gòu)機的專用裝置向刀盤面、土倉或螺旋輸送機內(nèi)注入添加劑，利用攪拌使盾構(gòu)切削下來的渣土具有良好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力。通過前期工程總結(jié)，采用泡沫劑+水+膨潤土3種材料改良后綜合使用。

3）控制出土量。每掘進1.5m，一環(huán)的出土量以56m3為宜。盾構(gòu)推進過程中，每天應(yīng)及時檢查對應(yīng)的地面是否存在異常；當(dāng)出土量超標(biāo)時，須加大檢查頻率，有專人監(jiān)控。

4）保證同步注漿材料配比及飽滿度。當(dāng)開展同步注漿施工時，要求注入率穩(wěn)定在100%～150%，同時注漿壓力應(yīng)控制在200～300kPa，同步注漿材料應(yīng)采用水泥砂漿（可硬性漿液），其具有凝結(jié)時間較短、強度高、耐久性好和抗腐蝕性好等特點。采用的漿液配比如表1所示。

表1 同步注漿漿液配合比 kg/m3

該漿液配合比的物理力學(xué)指標(biāo)如下：①膠凝時間 一般為300min；②固結(jié)體強度 1d且強度不小于0.2MPa，28d且強度不小于2.5MPa。

5）二次注漿。以同步注漿為基礎(chǔ)，需要兼并展開二次注漿施工，從而提升填充質(zhì)量。注漿管片的具體位置需要設(shè)定為盾尾后3～4環(huán)區(qū)域為宜。材料選用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為0.2～0.4MPa。

3 盾構(gòu)穿越房屋及管線密集區(qū)施工技術(shù)

3.1 盾構(gòu)穿越房屋施工

經(jīng)產(chǎn)權(quán)調(diào)查及現(xiàn)場勘查得知，盾構(gòu)穿越影響區(qū)域建筑層數(shù)為1～7層且為框架結(jié)構(gòu)，獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為2～6m，盾構(gòu)覆土10.8～16.1m。為保證房屋安全，在房屋外側(cè)施工鋼管隔離樁注漿后形成有效隔離，具體設(shè)計如下：

1）在施工圍擋內(nèi)側(cè)0.3m處，距離隧道邊線0.85～2.72m，每間隔0.5m搭設(shè)直徑為146mm、壁厚為6mm的鋼管，深度至盾構(gòu)隧道中心線處，利用鋼管進行注漿，對砂卵石地層進行加固，并且通過注漿后隔離樁間咬合形成整體隔離墻。

2）鋼管分節(jié)安裝，分節(jié)安裝長度原則上不小于5m。兩節(jié)之間用絲扣連接，絲扣螺紋段長大于150mm。相鄰兩根鋼花管的接頭要錯接，其錯接長度不小于1.0m。注漿鋼管上鉆注漿孔，孔徑為10mm，孔間距為200mm，呈梅花形布置。鋼管尾部（孔口段）2.0m不鉆花孔作為止?jié){段。

3）注漿采用水泥、水玻璃雙液漿，配合比為1∶1.68，注漿壓力0.4～0.8MPa，注漿范圍為管底上0.5m至管頂下2m。

隧道及基礎(chǔ)加固剖面如圖1所示。

3.2 盾構(gòu)穿越管線施工技術(shù)

1）淺埋管線處置措施

管線密集區(qū)域進行盾構(gòu)掘進施工時，為確保安全避免掘進超方、地面沉降對管線的不利影響，除按常規(guī)的掘進控制措施進行盾構(gòu)施工外，對埋深在1m范圍內(nèi)的既有燃氣、給水、弱電通信管線進行挖探。在分區(qū)段圍擋內(nèi)全斷面開挖槽時應(yīng)詳細調(diào)查各類管線走向，每5m 1處，開挖接近管線時采用人工開挖，暴露后采用懸吊法進行保護，管道施工完畢后在電纜線下回填低強度等級的混凝土、石灰土或砌磚，采用混凝土回填時，混凝土應(yīng)填至電纜線基礎(chǔ)底部，其間不得有空隙。

分區(qū)段開挖保護便于對管線進行變形監(jiān)測、巡查巡視以及超方后的應(yīng)急處置。

2）深埋管線處置措施

區(qū)間下穿直徑800mm污水管，管線埋深為2.15～7.40m，所在地層為稍密卵石土層，此段盾構(gòu)覆土為9.8～16.1m，與污水管線豎向凈距在3.95～14.84m。

圖1 隧道及基礎(chǔ)加固剖面示意

盾構(gòu)隧道掘進方向與污水管流動方向相反，即將污水管分段封堵并抽排至已掘進完成的隧道上方原狀管道內(nèi)，確定盾構(gòu)掘進施工時污水管道內(nèi)無水。

4 結(jié)語

在城市軌道建設(shè)過程中，盾構(gòu)下穿建筑物是極為普遍的問題，此時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況，在此基礎(chǔ)上選定合適的盾構(gòu)掘進參數(shù)并采取可行的加固措施；施工過程中，應(yīng)密切關(guān)注土體沉降值，做好相關(guān)監(jiān)測工作，由此確保盾構(gòu)施工順利進行。