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(lái)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(jī)場(chǎng)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(hào)線火—孵—錦盾構(gòu)區(qū)間施工為背景，針對(duì)下穿既有下穿市政隧道這一重要節(jié)點(diǎn)的施工技術(shù)進(jìn)行討論研究，為盾構(gòu)隧道穿越重點(diǎn)市政項(xiàng)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(xiǎn)控制

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

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

1 工程概述

本工程為成都軌道交通18號(hào)線火車南站—孵化園站區(qū)間、孵化園站—錦城廣場(chǎng)站區(qū)間。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間隧道開(kāi)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(guó)家開(kāi)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(tuán)后到達(dá)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(dá)天府大道西側(cè)的孵化園站。自孵化園站過(guò)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(dá)天府大道東側(cè)的錦城廣場(chǎng)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(chǎng)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(jìn)需求。②組織專家對(duì)區(qū)間重大危險(xiǎn)源安全專項(xiàng)施工方案進(jìn)行評(píng)審，并按照專家的意見(jiàn)進(jìn)行修改完善報(bào)監(jiān)理進(jìn)行審批。③提前對(duì)準(zhǔn)備穿越的建筑物進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，以前期掘進(jìn)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(jìn)行預(yù)加固及降水井布設(shè)。按照監(jiān)控量測(cè)方案完成相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(xiǎn)的重大建筑物期間單位各職能部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)24小時(shí)值班表，同時(shí)傳達(dá)到地面地下的管理人員，確保施工信息的及時(shí)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(jí)交底下發(fā)到作業(yè)班組，讓每一個(gè)參與施工的人員都知道危險(xiǎn)源的情況，提高思想意識(shí)，加強(qiáng)施工中的過(guò)程控制。第二，提前與產(chǎn)權(quán)單位聯(lián)系，取得其對(duì)地鐵施工的理解和支持，在相關(guān)管理部門(mén)辦理好各項(xiàng)施工手續(xù)后再施工。第三，施工掘進(jìn)施工控制上要保證參數(shù)的合理性，在通過(guò)危險(xiǎn)源等重要地段要確保保壓掘進(jìn)，并嚴(yán)格控制出渣量。第四，穿越前對(duì)下穿隧道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)初始值進(jìn)行采集。第五，備足盾構(gòu)施工所需各材料、物資、配套機(jī)械設(shè)備，抓好各項(xiàng)工序銜接，減少盾構(gòu)機(jī)在該段的停留時(shí)間。第六，落實(shí)盾構(gòu)穿越危險(xiǎn)源期間領(lǐng)導(dǎo)值班制度，確保出線應(yīng)急情況第一時(shí)間進(jìn)行處理。第七，機(jī)械設(shè)備全面檢修及維護(hù)。在盾構(gòu)機(jī)穿市政下穿隧道之前必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查，避免在盾構(gòu)機(jī)下穿過(guò)程中因設(shè)備原因停機(jī)。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(cè)點(diǎn)，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)。第九，安排最熟練的拼裝工進(jìn)行拼裝，減少拼裝時(shí)間，縮短盾構(gòu)停機(jī)時(shí)間?？焖俑咝囱b。拼裝結(jié)束后盡可能快地恢復(fù)掘進(jìn)。第十，加強(qiáng)地面監(jiān)控，安排專人對(duì)下穿隧道進(jìn)行巡視。

3 盾構(gòu)下穿施工中的重點(diǎn)控制

3.1 盾構(gòu)掘進(jìn)控制

盾構(gòu)掘進(jìn)應(yīng)堅(jiān)持“控制擾動(dòng)，安全、連續(xù)、快速均衡通過(guò)”的原則，盡量減少盾構(gòu)施工過(guò)程中的地層變形是一個(gè)有效手段，其關(guān)鍵在于通過(guò)控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和注漿參數(shù)來(lái)減少對(duì)地層擾動(dòng)和地層損失。

盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)：①盾構(gòu)推進(jìn)速度控制≯65mm/min，快速通過(guò)減少擾動(dòng)。推進(jìn)過(guò)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(jìn)速度相匹配。②刀盤(pán)轉(zhuǎn)速在1.2～1.6rpm，加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。③嚴(yán)格土量管理，根據(jù)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速確定螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速。每環(huán)（1.5m）出土量控制在117m3以內(nèi)，減少土體擾動(dòng)。④推進(jìn)過(guò)程中每10環(huán)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)測(cè)，盾構(gòu)軸線控制偏離設(shè)計(jì)軸線不大于±50mm，姿態(tài)糾偏過(guò)程中遵循“勤糾少糾”的原則，嚴(yán)禁在通過(guò)時(shí)超量糾偏、每環(huán)糾偏量不大于5mm。⑤加強(qiáng)渣土的改良。一是利用泡沫劑對(duì)刀盤(pán)前面的掌子面原土進(jìn)行改良，二是在土倉(cāng)內(nèi)利用注入泡沫劑和水對(duì)沒(méi)來(lái)得及改良的渣土進(jìn)行二次改良，三是在螺旋機(jī)筒壁上設(shè)置的泡沫和水注入口，注入泡沫劑和水對(duì)渣土進(jìn)行更加充分地改良。通過(guò)三次改良達(dá)到出渣順利的效果。

在盾構(gòu)下穿過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化并調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，不斷完善施工工藝。

3.2 二次注漿

掘進(jìn)過(guò)程中精確統(tǒng)計(jì)出土量，加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)，根據(jù)地表沉降、土層水平位移等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適時(shí)進(jìn)行土體固結(jié)沉降階段管片壁后跟蹤注漿，以補(bǔ)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(jìn)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(shí)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(jì)要求對(duì)穿越市政下穿隧道從洞內(nèi)進(jìn)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(shí)間20s內(nèi)。注漿終壓：0.2～0.3MPa，鉆孔深度2m。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)管控

對(duì)既有建筑物的監(jiān)控量測(cè)，主要采取人員巡視觀測(cè)、設(shè)置地表沉降點(diǎn)觀測(cè)、設(shè)置隧道內(nèi)控制點(diǎn)觀測(cè)、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)數(shù)據(jù)變化觀測(cè)等方法。盾構(gòu)穿越期間加強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)后備維修人手。存在異常立即通過(guò)電話及網(wǎng)絡(luò)通訊工具逐級(jí)反映，確保問(wèn)題最快得到解決。盡量避免盾構(gòu)在穿越過(guò)程中出現(xiàn)停機(jī)情況。將穿越施工風(fēng)險(xiǎn)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(duì)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(duì)于控制淺基礎(chǔ)建筑物沉降作用非常大。②如果由于開(kāi)挖面壓力不夠造成地面建筑物沉降，則提高土倉(cāng)壓力，并改良好倉(cāng)內(nèi)土體，同時(shí)增加同步注漿壓力。③加強(qiáng)施工監(jiān)控量測(cè)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(shí)反饋，必要時(shí)停止施工及對(duì)交通進(jìn)行臨時(shí)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(jìn)行二次補(bǔ)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(duì)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(jìn)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(diǎn)受力變?yōu)槊媸芰Α?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)下穿既有下穿隧道的實(shí)例，對(duì)大直徑盾構(gòu)線路穿越重大建筑物的流程進(jìn)行了整體的論述。明確了各階段準(zhǔn)備工作的事項(xiàng)，盡可能地減少了穿越建筑物這一重大風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)盾構(gòu)施工的影響。同時(shí)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(jìn)行。