辛書杰/XIN Shu-jie

（中鐵隧道集團有限公司 專用設備中心，河南 洛陽 471000）

隨著國民經濟的發(fā)展,越來越多的城市地鐵及地下工程采用先進的盾構法施工,因為盾構刀盤和刀具對地層的適應范圍很窄,當遇到地質情況發(fā)生突變時,掘進會受到很大的影響,甚至會造成設備的嚴重損壞。隧道施工還要盡量減少對周圍環(huán)境(地表及建筑物)的影響。

1 工程概況

1.1 工程范圍

深圳市地鐵11號線車紅區(qū)間線路沿深南大道和白石路布設，主要包括1個中間風井、左右線盾構區(qū)間隧道6 871.356單線延米、1座聯(lián)絡通道兼廢水泵房、7座聯(lián)絡通道（其中6號位于中間風井、8號位于中間始發(fā)井）、洞門8個、端頭加固4處、農林南人行天橋加固區(qū)、鳳塘河干渠加固區(qū)及下穿地鐵1號線竹僑區(qū)間加固區(qū)各1處（圖1）。線路最小曲線半徑600m，線間距13～37.6m；隧道最大縱坡28‰，最小縱坡4‰，隧道軌面埋深13.0～28.65m。車紅區(qū)間全長約5 448m，隧道內徑6 000mm，擬采用4臺?6 980mm盾構施工，區(qū)間穿越主要不良地質和特殊巖土，沿線緊鄰或穿越1號線、竹子林車輛段等多處建（構）筑物及歡樂海岸人工湖等重要建（構）筑物和地表水體，且為深圳首次采用?6 980mm盾構施工，盾構性能及可靠性備受關注。

1.2 工程地質

區(qū)間擬建場地原地貌為剝蝕殘丘（臺地）間沖溝以及濱海灘涂地貌單元，現已填筑或推平，現狀為道路、住宅區(qū)等，地形平坦。該地段建筑不多，交通繁忙。區(qū)間隧道主要穿越地層為：<4-11>礫砂、<7-1>礫質粘性土、<8-1>全風化粗?；◢弾r、<8-2>強風化粗?；◢弾r、<8-3>中風化粗?；◢弾r。

不良地質：①區(qū)間多處揭示有風化球，共有12個孔揭示，風化球厚度在0.4～4.1m之間，區(qū)間內花崗巖風化球十分發(fā)育；②基巖突起里程K 5+083～K 5+480范圍地質圖顯示有微風化巖層突起，基巖突起附近，基巖面起伏較大，軟硬不均現象嚴重；球狀風化體：區(qū)間在MKZ2-SZZ-03（YCK 4+515）揭示有球狀風化體（孤石）發(fā)育，厚度1.8m；③拋填片石部分地段為拋石擠淤形成，塊石直徑0.20～1.50m，主要零星分布在濱海灘涂地貌人工造海區(qū)（YCK 6+320m～YCK 6+919m），厚度最大約6.0m；④區(qū)間范圍內揭露到3條斷層，受斷層擠壓、張扭等影響，巖體較破碎且風化不均，殘積土及全風化巖中常夾塊狀強風化及中等風化巖塊，里程K 6+520～K 6+700范圍有斷層穿越。

本工程沿線場地普遍分布有軟土、填石、液化砂土、球狀風化、基巖突起、斷裂破碎帶等不良地質，對施工造成較大困難。若處理不當，可能引起基坑及隧道坍塌、地面沉陷等工程災害，進而危及鄰近建筑物、管線等周邊環(huán)境及人員安全。

1.3 地表及建筑物

本標段下穿、上穿多眾多既有建構筑物。區(qū)間下穿地鐵1號線車竹區(qū)間、鳳塘河干渠、豐盛町過街道、農林南人行天橋、廣深高速立交橋、竹子林過街道；上穿地鐵1號線竹僑區(qū)間、1號線竹子林車輛段、歡樂海岸別墅等。

2 工程重難點及對策

2.1 球狀風化、基巖突起地層施工對策

盾構區(qū)間球狀風化、基巖突起分布十分廣泛，且探測難度非常大，是施工中的高風險點，如何提前發(fā)現并預處理是本工程的重難點。本工程地處深圳市沿海，根據設計地質資料，11號線盾構隧道花崗巖風化球十分發(fā)育，風化球厚度0.4～4.1m，天然抗壓強度為92.5～131MPa，平均值108MPa，盾構強行掘進勢必造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、刀具卡死、刀盤開裂甚至盾構損壞等許多難以預料的問題。

對策:①采用物探和鉆探相結合的手段，對沿線地層進行勘探，爭取最大限度的發(fā)現球狀風化體和基巖突起地層；②根據地質勘查結果，針對不同情況，采用地面預爆破、人工開挖、掘進通過等手段，達到有計劃、有預案的通過此類地段；③在球狀風化預處理階段，指定合理方案，強化方案的執(zhí)行力，加強現場施工管理，步步為營，做到徹底處理；④在盾構制造階段充分考慮盾構的掘進性能、強化并增加相關附屬設備，從設備方面滿足要求；⑤編制多套“過球狀風化、基巖突起施工方案”，做到組織到位、管理有序、分工明確，并按照決策層、管理層、作業(yè)層的順序逐級培訓，先從思想上認識到位，再從操作上執(zhí)行到位，達到“徹底發(fā)現、提前預判、處理到位、掘進有序”的目標。

2.2 近距離下穿地鐵1號線的施工對策

近距離下穿地鐵1號線區(qū)間是施工難點和高風險點。11號車紅區(qū)間盾構下穿運營中的深圳市地鐵1號線車竹區(qū)間，凈距約1.44m。下穿1號線車輛段時埋深僅為4m，不足1倍洞徑（圖2）。由于地鐵運營對沉降要求高，如果控制不當就有可能對地鐵1號線產生影響，因此順利下穿1號線既有隧道是本工程的一個施工控制重點。

圖2 隧道下穿1號線車竹區(qū)間位置示意圖

對策:①按照“高度重視，充分準備、嚴格控制、加強監(jiān)測、快速通過、補漿加固”的原則進行掘進控制；②提前做好與地鐵運營部門溝通，在對應位置布設監(jiān)測點并測得初始值，并做好協(xié)調工作，保證監(jiān)測工作的實施；③盾構通過前做好姿態(tài)控制、設備維修、物資材料準備、對施工人員進行交底，統(tǒng)一認識，全面做到施工準備，調整好施工計劃，盡量安排在地鐵停止運行階段（夜間）下穿既有隧道；④盾構通過過程中加強掘進參數控制、同步注漿控制、做好碴土改良，控制好出碴量，避免超挖，保證管片背后回填密實；⑤盾構通過后繼續(xù)做好監(jiān)測工作，并及時進行補充注漿，控制后期沉降，對下穿段前后50米范圍內滲漏地段及時處理。

2.3 近距離上穿1號線竹僑區(qū)間的對策

近距離上穿1號線竹僑區(qū)間是施工難點高風險點（圖3）。11號車紅區(qū)間在1號線竹僑城區(qū)間上跨地段為礦山法施工，斷面6.2m×6.605m，初支厚度0.25m，二襯厚度0.3m，結構頂埋深約16m。11號線區(qū)間隧道拱部位于礫砂層中，最小覆土深度約10m，隧道拱頂部位處于砂層中，距離1號線隧道頂凈距離僅1m，盾構掘進過程中土倉壓力容易損失，從而引起地面塌陷，另外，上跨段掘進時盾構自重會對1號線隧道結構帶來巨大的外部荷載。

圖3 隧道上穿1號線竹僑區(qū)間位置示意圖

對策:①結合場地條件，擬對隧道重疊部位的地層采用盾構通過前進行袖閥管注漿，通過改善土體密實度，以降低盾構淺埋段冒頂的施工風險，同時有利于降低盾構掘進時對既有隧道產生的附加應力，袖閥管布孔間距為1m，梅花形布置，加固體距離既有隧道結構凈距按1m進行控制；②車紅區(qū)間上穿1號線竹僑部位，由于1號線施工期間發(fā)生過塌方，進場后需重新補勘，進一步摸清塌方回填的范圍以及孤石的分布情況；③對受影響地段進行全面整修，軌道扣件擰緊，軌距、水平調正、受影響地段每隔3對短軌枕設置1根絕緣軌距拉桿、受影響地段鋼軌內側安裝防脫護軌、受影響地段設置警示標志、采用調高墊板調整軌面標高；④遵循“連續(xù)掘進、順利通過”的原則、選用復合式盾構、選用熟練操作手、動態(tài)優(yōu)化調整主要掘進參數（如土倉壓力、推進速度、刀盤轉速和推力等）、優(yōu)化外加劑配比，改良泥膜、控制出土量、做好壁后同步注漿和二次注漿。

2.4 下穿鳳塘河干渠施工對策

11號線盾構隧道下穿鳳塘河干渠是本工程的重點 (圖 4)。

鳳塘河為2孔6.5m×4.2m的砼箱涵，埋深約5.5m，橫跨于區(qū)間隧道左右線上方，處于素填土（礫質粘性土）層中，涵底處于礫質粘性土層中。距隧道頂部約5.32m。

對策:①盾構過前對鳳塘河干渠下方土體進行雙管旋噴樁加固，采用雙管旋噴樁對鳳塘河干渠底部進行加固，保證加固后的土體具有良好的均勻性、自立性、止水性；②盾構經過時，對建筑物變形加強監(jiān)測，必要時擴大加固范圍和深度，并增加其他有效的保護措施；③為有效控制鳳塘河結構沉降，擬從車公廟站內打設水平向大管棚，間距0.4m。

3 結 論

1）針對該段盾構區(qū)間的重難點提出了相應的控制措施，為盾構掘進施工的安全提供了保障。

2）針對類似復合地層，在盾構施工時加強監(jiān)測，根據掘進的實際情況隨時調整掘進參數。

3）在掘進時，針對不同地層制定相應的渣土改良措施，防止“結泥餅”現象或者“噴涌”現象的發(fā)生，以免造成掘進困難。

4）探究使用復合型土壓平衡盾構在該地層的掘進模式、掘進參數的轉換，以提高掘進效率，降低掘進風險。 O