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(jiān)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(guī)模進一步擴大，網(wǎng)格化軌道交通網(wǎng)逐步形成。在地鐵建設施工過程中，盾構區(qū)間穿越既有建構筑物的情況時有發(fā)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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)間概況

合肥地鐵四號線某區(qū)間呈由西向東行進，區(qū)間長度約1065m，采用暗挖法施工，區(qū)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(chǎn)的φ6240鉸接式土壓平衡盾構機。盾構管片環(huán)外徑6 m、內徑5.4 m、壁厚0.3 m、環(huán)寬1.5 m，混凝土強度等級C50，抗?jié)B等級P10。

1.2 雨水箱涵概況

雨水箱涵鄰近區(qū)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(xiàn)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(qū)間隧道、端頭井的位置關系圖

2 地質條件

盾構區(qū)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(chǎn)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(jīng)專家論證通過后，按要求報批后方可施工，且應得到相應產(chǎn)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(yè)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(qū)域

在盾構下穿雨水箱涵位置前，設置控制區(qū)域，控制區(qū)域分為模擬控制區(qū)和控制區(qū)，其中控制區(qū)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(qū)域，模擬控制區(qū)為刀盤到達建構筑物等風險源前70m到30m區(qū)域（40m長）。

3.1.3 布設監(jiān)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(jiān)測。利用鋼套管內插鋼筋在箱涵上部布置直接監(jiān)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(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)錯臺、沉降變化，及時反饋。監(jiān)測頻率視不同的監(jiān)測區(qū)段而不同：在保護區(qū)內推進過程中，要求施工單位24 h全天候跟蹤監(jiān)測，其中保護區(qū)設定6 h/次，箱涵區(qū)4h/次，根據(jù)監(jiān)測報表數(shù)據(jù)適時調整洞內注漿參數(shù)。

3.1.4 現(xiàn)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(shù)

分析控制區(qū)域的掘進參數(shù)和監(jiān)測情況，確定盾構下穿時最佳施工參數(shù)，如表1所示。

擬采用盾構掘進參數(shù)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(jù)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(jīng)計算，每環(huán)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(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)。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(jù)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(tài)控制

在盾構進入箱涵影響范圍內之前，盾構姿態(tài)需盡可能地保持良好的姿態(tài)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(shù)。穿越過程中，不得開啟超挖刀。

3.2.5 監(jiān)測控制值

盾構掘進施工中如遇所測變形數(shù)據(jù)異常，應及時向業(yè)主、設計、施工和監(jiān)理單位提出報警，當異常嚴重時應實時不間斷監(jiān)測。依據(jù)設計所給出的基坑監(jiān)測項目的報警值，監(jiān)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(jiān)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(jiān)測外，應建立地表巡查制度，安排專人沿隧道線路巡視，發(fā)現(xiàn)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(xù)施工過程的安全性，同時驗證此次下穿作業(yè)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(jiān)測。下穿施工結束后3個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況，監(jiān)測表明：最大累計沉降值為-2.59mm，符合設計規(guī)范要求。

4 結語

基于合肥地區(qū)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(qū)間盾構鄰近接收端下穿雨水箱涵安全平穩(wěn)通過，雨水箱涵沉降滿足要求，各項監(jiān)測控制指標滿足設計和規(guī)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(jīng)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(shù)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(jīng)驗。