【摘要】天津地鐵二號(hào)線津赤路站～李明莊盾構(gòu)終點(diǎn)井區(qū)間左線，在DK21+876.362～DK21+906.635處盾構(gòu)機(jī)下穿津漢公路立交橋，如掘進(jìn)參數(shù)控制不好或保護(hù)措施未完善極可能造成橋面不均勻沉降，所以合理的進(jìn)行控制掘進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)等是保證施工安全的有利條件。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)機(jī)；下穿；立交橋；注漿；監(jiān)測(cè)

引言

隨著盾構(gòu)法隧道施工在城市交通工程中的日益發(fā)展和擴(kuò)大，盾構(gòu)隧道將不可避免地近距離穿越城市中一些重要橋梁、房屋、管線、河床及其他復(fù)雜地建（構(gòu)）筑物，稍有不慎，后果不堪設(shè)想。如何順利穿越這些重大建筑物，以避免造成重大事故，是我們今后做盾構(gòu)必須認(rèn)真研究的難題。

1、影響分析

盾構(gòu)過建（構(gòu)）筑物過程中對(duì)地層地影響有四個(gè)階段，即：到達(dá)前階段、經(jīng)過階段、襯砌注漿階段和固結(jié)沉降階段。

到達(dá)前的影響因素有：a盾構(gòu)刀盤旋轉(zhuǎn)地?cái)D壓作用；b推力和土壓力對(duì)地層地?cái)_動(dòng)；c盾構(gòu)與土體地摩擦作用；d盾構(gòu)地超挖。

經(jīng)過階段的影響因素：a盾構(gòu)的非正常超挖造成的地面塌陷；b糾偏和曲線推進(jìn)過程的超挖過大；c盾構(gòu)推力過大速度過快

襯砌注漿階段的影響：a注漿量不足或注漿壓力過大；b管片結(jié)構(gòu)變形。

后期沉降的影響：a同步注漿的漿液凝固收縮；b二次注漿不及時(shí)引起的隧道滲水。

2、主要影響參數(shù)

影響地面變形的主要參數(shù)有：土倉(cāng)壓力、排土量、推進(jìn)速度、千斤頂總推力、注漿壓力、注漿時(shí)間、注漿量、漿液性能、盾構(gòu)姿態(tài)和管片拼裝偏差，合理的選擇以上參數(shù)才是施工中的關(guān)鍵。

3、工程實(shí)例

3.1工程概況

天津地鐵二號(hào)線津赤路站～李明莊盾構(gòu)終點(diǎn)井區(qū)間左線起訖里程為：DK21+333.967～DK22+190，區(qū)間左線長(zhǎng)958.135米（長(zhǎng)鏈98.918米），在DK21+750處設(shè)一聯(lián)絡(luò)通道；線路最大縱坡為25‰，最小縱坡2‰；線間距為11～18m，最小曲線半徑為1500m，隧道覆土厚度8.5～12.6米，本區(qū)間采用一臺(tái)日本小松土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。

3.2區(qū)間構(gòu)筑物及工程地質(zhì)描述

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，本區(qū)間跨越盾構(gòu)線路的重要建（構(gòu)）筑物有DK21+876.362～DK21+906.635處的津漢公路立交橋， 盾構(gòu)區(qū)間左線結(jié)構(gòu)距最近的橋臺(tái)樁基凈距約4米，橋梁樁基底部距隧道結(jié)構(gòu)25.5米，隧道覆土12.5m，隧道掌子面主要位于④3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和④1層粉質(zhì)粘土，都屬高含水量、高靈敏度、中～高壓縮性、低強(qiáng)度、低滲透性的飽和軟弱粘性土，蠕變量大，易引起地面較大變形。施工中應(yīng)考慮其不均勻沉降對(duì)本工程的影響，所以合理的進(jìn)行控制掘進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)等是保證施工安全的有利條件。

圖1 橋墩與線路關(guān)系圖

3.3施工控制措施

3.3.1控制切口土壓力，保持土壓平衡

盾構(gòu)機(jī)在下穿津漢橋的時(shí)候，計(jì)算的理論土壓力在0.22MPa～0.28MPa，根據(jù)試掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)及地面隆沉數(shù)據(jù)，設(shè)定切口土壓力為0.24MPa～0.26MPa，并盡量減少變化，施工過程中視監(jiān)測(cè)情況微調(diào)。

圖2 土壓平衡控制原理如圖

3.3.2推進(jìn)速度和總推力控制

在本區(qū)間地層，正常推進(jìn)時(shí)，推進(jìn)速度為3cm/min～5cm/min，在下穿津漢橋時(shí)，將速度控制在1.5～1.5cm/min，以減小總推力，降低正面土壓力對(duì)管道的影響，減少刀盤扭矩，使刀盤對(duì)土體充分切割，防止偏挖減輕盾構(gòu)機(jī)與地層間的摩擦，降低對(duì)土體的擾動(dòng)，使盾構(gòu)機(jī)均衡勻速地穿越津漢橋處地層，總推力控制在8500～9000KN ，刀盤扭矩3000～3800KN·m。

3.3.3嚴(yán)格控制糾偏量

盾構(gòu)推進(jìn)中，因軸線走偏或襯砌環(huán)法面傾斜，造成盾構(gòu)機(jī)走“蛇形”，對(duì)周圍土體擾動(dòng)影響很大，因此必須在穿越前確保盾構(gòu)及管片姿態(tài)正常。穿越過程中，盾構(gòu)機(jī)及管片糾偏幅度嚴(yán)格遵守“少量多次”的糾偏原則，每次糾偏量均不大于3mm，這樣對(duì)津漢橋樁基礎(chǔ)的保護(hù)效果更佳。

3.3.4嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量

盾構(gòu)推進(jìn)中的同步注漿是及時(shí)填充土體與管片圓環(huán)間的建筑間隙和減少前期沉降的主要手段，也是盾構(gòu)推進(jìn)施工中的一道重要工序。

1）漿液配比

盾構(gòu)下穿過程中，同步注漿漿液采用可硬性漿液，對(duì)控制地面沉降有很好的效果，漿液配比如下（每立方米）：

表1 同步注漿漿液配比

材料名稱

水泥（kg）

粉煤灰（kg）

石灰（kg）

膨潤(rùn)土（kg）

砂（kg）

水（kg）

數(shù)量

300

165

45

50

600

250

2）注漿量及稠度

在穿越津漢橋時(shí)，注漿量控制在4.7～5.2m3，由于在盾構(gòu)下穿津漢橋段的地層以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，含水量大，故漿液稠度設(shè)定為9.5cm以內(nèi)。

3）注漿壓力

注漿壓力過大時(shí)，管片外的土層會(huì)被漿液擾動(dòng)而造成較大的后期地層沉降及隧道本身的沉降，且易造成跑漿；而壓力過小，填充不充分，也會(huì)使地表變形增大。因此，注漿壓力最佳值應(yīng)在綜合考慮地基條件、管片強(qiáng)度、漿液性能和土壓力的基礎(chǔ)上來確定。另外，還須視監(jiān)測(cè)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)通過前的掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在下穿津漢橋時(shí)，注漿壓力設(shè)定在0.3MPa～0.35MPa之間。

4）二次注漿

由于盾構(gòu)推進(jìn)同時(shí)同步注漿的漿液在填補(bǔ)建筑空隙的同時(shí)也會(huì)存在一定的間隙，且漿液的收縮變形也存在引起地面沉降的隱患，為進(jìn)一步填充空隙并形成密實(shí)的防水層，在津漢橋樁基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)襯砌管片出盾尾5～6環(huán)后，進(jìn)行二次注漿，注漿量每環(huán)壓注0.5～1.0m3，二次注漿壓力控制在0.3MPa以下；注漿流量控制在10L/min～15L/min，以減少地層后續(xù)沉降，同時(shí)也達(dá)到加強(qiáng)隧道襯砌的目的。另外，注漿參數(shù)是根據(jù)地層變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來隨時(shí)調(diào)整的，若地面有隆起，減少注漿或不注漿；若產(chǎn)生了沉降，須及時(shí)進(jìn)行注漿，以防止沉降過大造成對(duì)津漢橋樁基的位移，二次注漿采用雙液漿，以達(dá)到早強(qiáng)和防水的目的，配比如下（每立方米）：

表2 二次注漿漿液配比

A液

B液

凝結(jié)時(shí)間間（s）

壓縮強(qiáng)度/MPa

水泥（kg）

膨潤(rùn)土（kg）

水（kg）

水玻璃（L）

1h

3h

7d

28d

275

55

785

77

7-11

0.05

0.11

0.85

1.8

3.4施工監(jiān)測(cè)

3.4.1津漢公路立交橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)

在每個(gè)承臺(tái)的四個(gè)角設(shè)置4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在墩柱上設(shè)傾斜觀測(cè)點(diǎn)，地面每5m一個(gè)斷面，埋設(shè)地面隆沉觀測(cè)點(diǎn)。

3.4.2加強(qiáng)施工中監(jiān)控量測(cè)

盾構(gòu)施工中，在盾構(gòu)到達(dá)津漢橋橋墩前30米、盾尾后50米內(nèi)每天觀測(cè)3次，盾構(gòu)通過時(shí)，每天8次，盾尾部通過3天后，每天2次，以后每周1～2次，密切觀測(cè)橋梁的沉降、傾斜或裂縫。

4、實(shí)施效果

在盾構(gòu)下穿津漢橋橋墩1個(gè)月后，對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：最大沉降值為-9.1mm，平均值為-5mm左右，小于規(guī)范要求的10mm變形量。由此說明，在盾構(gòu)下穿橋墩時(shí)，各種施工參數(shù)設(shè)定較為合理，其有效控制了地層的變形，減少了對(duì)橋墩的影響，使盾構(gòu)得以順利、安全地穿越危險(xiǎn)段。

5、總結(jié)和建議

通過天津地鐵2號(hào)線津～李明區(qū)間左線成功通過津漢公路立交橋。我們得到以下結(jié)論：

5.1盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)的控制，是保證建構(gòu)筑物安全的關(guān)鍵；

5.2盾構(gòu)機(jī)在建構(gòu)筑物下通過時(shí)，及時(shí)進(jìn)行同步及二次注漿可有效降低地面的沉降量；

5.3嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)糾偏、適當(dāng)減小盾構(gòu)糾偏量有利地面沉降的控制；

5.4在盾構(gòu)穿越重要建構(gòu)筑物時(shí)加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)是保證地面安全的有效途徑。