盾構(gòu)隧道穿越雜填土地層風險控制技術(shù)

曹志偉/ CAO Zhi-wei

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 101116）

盾構(gòu)法隧道施工以安全、快速、機械化程度高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于城市軌道交通建設(shè)中，但與其它隧道施工方法一樣，盾構(gòu)隧道施工同樣受地層環(huán)境和周邊構(gòu)建筑物等影響。雜填土地層具有成分復(fù)雜、性質(zhì)不均、壓縮性高、地層承載力低等缺點，盾構(gòu)在推進過程中不僅要解決由于地層不穩(wěn)定帶來的施工風險，還要對其它風險及時采用控制措施。本文以西安地鐵15 號線細柳站～府君廟村站盾構(gòu)區(qū)間為工程背景，通過介紹幾類典型的風險控制技術(shù)，在保障盾構(gòu)安全掘進的同時，為類似地層環(huán)境的盾構(gòu)施工提供工程參考。

1 工程概況

西安地鐵15 號線細柳站～經(jīng)三十八路站區(qū)間隧道左線長697.601m，右線隧道長750.406m，隧道拱頂覆土10.128～15.673m。經(jīng)三十八路站～府君廟村站區(qū)間隧道左線長969.996m，右線長885.857m，隧道拱頂覆土9.4～16.8m。兩段區(qū)間均采用盾構(gòu)法施工，由經(jīng)三十八路站始發(fā)，推進至府君廟村站后吊出，隨后2 臺盾構(gòu)轉(zhuǎn)場至經(jīng)三十八路站再次始發(fā)，推進至細柳站后吊出。

細柳站～經(jīng)三十八路站區(qū)間地層主要為第四系堆積物，由全新統(tǒng)人工填土、上更新統(tǒng)風積新黃土、殘積古土壤、沖洪積粉質(zhì)黏土、粗砂中更新沖湖積粉質(zhì)黏土及粗砂等組成（圖1）。擬建場地西段及中段地形較平 坦，東 部YDK23+216～YDK23+424 段（ZDK23+216～ZDK23+426 段）地形起伏較大，該地段原為取土坑，現(xiàn)回填堆積高出周邊地面2～5m。

圖1 細柳站～經(jīng)三十八路站區(qū)間地質(zhì)剖面圖

經(jīng)三十八路～府君廟村區(qū)間地層主要為第四系堆積物，由全新統(tǒng)人工填土、沖洪積黃土狀土和粗砂，上更新統(tǒng)風積新黃土、殘積古土壤、沖洪積粉質(zhì)黏土、粗砂及中更新沖湖積粉質(zhì)黏土及粗砂等組成（圖2）。擬建場地整體地形較平坦，局部起伏較大，其中YDK24+165～YDK24+458段原為取土坑，低于周邊地面4～7m，且該段局部挖有5.5～8.0m 的取土坑。

圖2 經(jīng)三十八路站～府君廟村站區(qū)間地質(zhì)剖面圖

2 風險源分析與風險控制技術(shù)

2.1 盾構(gòu)始發(fā)、到達風險控制

盾構(gòu)始發(fā)位置隧道埋深約9.6m，自上而下依次為素填土、新黃土、古土壤、粉質(zhì)黏土，地下水位于隧道腰線位置附近；盾構(gòu)接收位置隧道埋深約9.2m，自上而下依次為素填土、新黃土、古土壤、粗砂，地下水位于拱頂附近。如盾構(gòu)端頭加固效果不佳，始發(fā)、到達端頭因地層應(yīng)力損失嚴重，地層穩(wěn)定性差可能發(fā)生洞門涌水涌沙，地表沉降開裂，洞門坍塌的風險，故采取如下控制技術(shù)。

1）加強端頭地層加固質(zhì)量控制，府君廟村站、細柳站接收端均采用?800mm@600mm 水泥漿地面三重管旋噴樁加固。加固縱向范圍均按8m，深度為結(jié)構(gòu)下方3m，寬度為結(jié)構(gòu)側(cè)邊3m，上部加固范圍為結(jié)構(gòu)上方3m。經(jīng)三十八路站始發(fā)端頭加固采用樁型?800@600mm 雙重管旋噴樁加固C20 素樁加固，樁型為?800@1000mm。端頭加固范圍：隧道結(jié)構(gòu)外輪廓外3m，縱長8m。

2）確保盾構(gòu)以良好的姿態(tài)始發(fā)與到達。當盾構(gòu)到達盾構(gòu)頭部靠上洞門后，從盾尾1～2 環(huán)管片的注漿孔向外層土層注入雙液漿，及時截斷地層中的水向前面洞門涌入，從而形成第一道環(huán)箍擋水。當盾尾處在加固體位置，即盾構(gòu)前體和中體步上接收托架時，進行二次盾構(gòu)注漿，形成第二道環(huán)箍擋水。

3）高質(zhì)量安裝洞門防水裝置，保證防水裝置安裝前、安裝中、安裝后完好。

2.2 區(qū)間下穿給水管風險控制

直徑2m 市政給水管垂直穿越經(jīng)三十八路站，交叉段約與車站中板齊平；給水管遷改后從經(jīng)三十八路站東側(cè)繞行，繞行后給水管距離車站東端頭20m，管底埋深約4m，與區(qū)間隧道平面交叉，豎向距離約7m；管道為焊接鋼管、管徑2000mm、壁厚26mm，采取如下控制技術(shù)。

1）遷改后的供水管采用鋼管，接口盡量避開隧道上方，遷改時與產(chǎn)權(quán)單位做好對接，確保管線基礎(chǔ)和接口防水能夠適應(yīng)盾構(gòu)施工引起的變形。

2）盾構(gòu)施工前，應(yīng)完成盾構(gòu)端頭地層加固和雜填土地層袖閥管加固處理，供水管兩側(cè)各2m范圍袖閥管加固至管底，應(yīng)采取措施對管線標高、地層及加固效果進行核查，確保盾構(gòu)安全穿越。

3）嚴格控制盾構(gòu)掘進參數(shù)，地層損失率控制在1%以內(nèi)，盾構(gòu)推進壓力上不小于0.8 倍理論水土壓力。

4）盾構(gòu)通過后及時做好同步注漿，尤其注意控制同步注漿量和注漿壓力；當盾構(gòu)通過后，及時進行二次注漿。

2.3 區(qū)間下穿出入線明挖區(qū)間風險控制

區(qū)間下穿出入線明挖區(qū)間，最小垂直距離2.83m，下穿長度43m，采取如下控制技術(shù)。

1）提前對下穿區(qū)域?qū)嵭行溟y管加固，穩(wěn)固主體結(jié)構(gòu)下方土體。

2）盾構(gòu)穿越過程中要嚴格控制切口平衡壓力，并對與切口壓力有關(guān)的施工參數(shù)同步進行嚴格控制，盡量減少土壓力的擾動。

3）同步注漿量和漿液質(zhì)量要嚴格控制，使用同步注漿及時充填土體空隙，從而減少施工過程中土體變形。

4）盾構(gòu)盾尾通過后7 環(huán)，使用雙液漿通過管片注漿孔對地層進行二次注漿，防止土體變形。

2.4 區(qū)間下穿四通攪拌站廠房風險控制

四通攪拌站位于經(jīng)～府區(qū)間上方，攪拌站基礎(chǔ)距離隧道頂部9.02m，攪拌站料傳送通道距離隧道頂部5.8m，采取如下控制技術(shù)。

1）盾構(gòu)到達距離攪拌站基礎(chǔ)5m 位置時，將罐中水泥排放干凈；提前對攪拌站基礎(chǔ)下方土體采用注漿加固。

2）確保盾構(gòu)勻速、連續(xù)穿越攪拌站，尤其做好在下穿影響范圍內(nèi)盾構(gòu)的不停機工作；盾構(gòu)下穿過程中，協(xié)商停止攪拌站內(nèi)重型機械和材料的重復(fù)加載、卸載。

3）對水泥罐做對拉線裝置，采用6 根鋼絲繩對拉水泥罐，保證水泥罐不發(fā)生傾斜。

2.5 區(qū)間下穿人為坑洞風險控制

區(qū)間DK24+335～DK24+370 段和右線YDK24+415～YDK24+423 段為人工取土坑，坑深5.5～8.0m，距離隧道頂部1.5～2.0m。盾構(gòu)施工容易坍塌冒頂，采取如下控制技術(shù)。

1）施工前采用放坡開挖，對坑底進行清淤，清淤完成后對拱頂以上7.5m 范圍內(nèi)采用1 ∶6水泥土壓實回填，拱頂7.5m 以上地面采取素土分層夯實回填，回填后壓實度不下于0.95，取土坑處理時應(yīng)對邊坡采用放坡，確保邊坡平穩(wěn)。

2）盾構(gòu)施工應(yīng)嚴格控制推進速度和推進壓力，下穿段采用B 類管片，管片增設(shè)注漿孔，盾構(gòu)施工應(yīng)嚴格控制推進速度和推進壓力，加強同步注漿、二次注漿的控制，及時調(diào)整有關(guān)施工參數(shù)和工藝，并加強監(jiān)測。

3 結(jié)語

本文針對西安地鐵15 號線盾構(gòu)區(qū)間穿越雜填土地層施工過程中的五類風險，通過采用不同的控制措施，在保障盾構(gòu)順利施工的同時，有效控制了各類施工風險的發(fā)生，實現(xiàn)了安全快速施工目的，為類似地層的盾構(gòu)施工提供了工程借鑒，社會、技術(shù)、經(jīng)濟效益顯著。