李永

摘要：文章以盾構(gòu)在密實(shí)細(xì)砂層中長(zhǎng)距離下穿機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)工程為背景，結(jié)合其特有的地質(zhì)特點(diǎn)、復(fù)雜的工況條件，詳細(xì)地分析鄭州地區(qū)密實(shí)細(xì)砂層中盾構(gòu)長(zhǎng)距離正下穿機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)工程技術(shù)措施，為類似細(xì)砂層中盾構(gòu)長(zhǎng)距離的正下穿重要的建（構(gòu)）筑物提供參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；長(zhǎng)距離下穿；密實(shí)細(xì)砂層

中圖分類號(hào)：U455.43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2016）13-70-03

1.工程概況

鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程一期工程土建施工第08標(biāo)段終點(diǎn)盾構(gòu)井一機(jī)場(chǎng)站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。隧道外徑6.2m，管片寬度1.5m，管片厚度0.3m。區(qū)間隧道需下穿機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)工程，且與捷運(yùn)通道凈距8-9.2m，穿越長(zhǎng)度包括一座捷運(yùn)車站及一段捷運(yùn)區(qū)間（總長(zhǎng)約649m，地下一層結(jié)構(gòu)：捷運(yùn)車站長(zhǎng)132m，凈寬35.4m，區(qū)間長(zhǎng)517m，凈寬20.7m，底板厚度均lm）。捷運(yùn)通道上方地面為機(jī)場(chǎng)滑行道。盾構(gòu)下穿捷運(yùn)工程平、剖面圖如圖1所示，捷運(yùn)車站、區(qū)間斷面與隧道的相對(duì)位置如圖2所示。

3.長(zhǎng)距離正下越捷運(yùn)工程施工難點(diǎn)

（1）盾構(gòu)施工隧道軸線控制在±50mm內(nèi)，上方地表沉降控制在-15-+5mm內(nèi)，捷運(yùn)工程的沉降控制在-5-+5mm內(nèi)。

（2）盾構(gòu)砂性地層長(zhǎng)距離下穿捷運(yùn)區(qū)間及車站，雙線下穿長(zhǎng)約649m?？赡芤鸾葸\(yùn)工程結(jié)構(gòu)變形，接縫處漏水，嚴(yán)重時(shí)可能造成捷運(yùn)工程結(jié)構(gòu)裂縫或破壞。隧道與捷運(yùn)工程豎向凈距約8-9m。

4.盾構(gòu)穿越捷運(yùn)工程前的準(zhǔn)備工作

（1）盾構(gòu)區(qū)間穿越前制定完善的穿越捷運(yùn)工程專項(xiàng)方案，嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工參數(shù)，包括正面壓力、推進(jìn)速度、同步注漿量等，以減小盾構(gòu)施工對(duì)上方捷運(yùn)工程的影響，并作好相關(guān)應(yīng)急預(yù)栗。

（2）在捷運(yùn)工程結(jié)構(gòu)底板預(yù)留注漿管，在雙線隧道上方及兩條隧道中間各設(shè)一條，各孔縱向間距2m，共計(jì)預(yù)留3條。預(yù)留孔作為盾構(gòu)推進(jìn)階段的監(jiān)測(cè)及應(yīng)急注漿（如圖3所示），在盾構(gòu)通過(guò)后，根據(jù)變形情況對(duì)捷運(yùn)工程底板下土體進(jìn)行注漿，以填充盾構(gòu)推進(jìn)變形造成的空隙。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)指標(biāo)按以下控制：結(jié)構(gòu)總沉降量不超過(guò)5mm，結(jié)構(gòu)接縫處差異沉降量不大于5mm。當(dāng)變形達(dá)到允許值的80%時(shí)，應(yīng)采取相關(guān)措施以控制變形，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)捷運(yùn)工程底板往下注漿或者利用隧道多孔管片對(duì)上方土體進(jìn)行加固，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

（4）采用預(yù)留注漿孔襯砌環(huán)，在盾構(gòu)通過(guò)后，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值（允許值的80%）時(shí)，對(duì)盾構(gòu)上方土體進(jìn)行注漿加固，減少后期沉降。

（5）盾構(gòu)推進(jìn)前對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)為了使盾構(gòu)掘進(jìn)出土更暢通，將刀盤開(kāi)口率增大到50%，提高刀盤長(zhǎng)距離穿越砂層的可靠性。

5.穿越段施工

盾構(gòu)機(jī)在穿越捷運(yùn)工程過(guò)程中，必須按編制的專項(xiàng)方案指導(dǎo)施工，特別注意每環(huán)出土量、土壓力控制、土體改良及同步注漿等4個(gè)方面。

5.1嚴(yán)格控制出土量

推進(jìn)中尤以出土量的控制為重點(diǎn)，即每掘進(jìn)1.5m的行程，理論算出的出土量為44m³。根據(jù)本標(biāo)段施工的實(shí)際出土量及后期地面沉降數(shù)據(jù)分析，每環(huán)出土4個(gè)16m³的土箱，即64m³，后期沉降穩(wěn)定（64m³包括許多方面的原因：a.土箱剩余的少量土，b.土體改良加入的5-7m³的泡沫和水，c.土體的松散系數(shù)1.2）。在盾構(gòu)穿越捷運(yùn)工程過(guò)程中，嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，即每環(huán)控制在4箱以內(nèi)。當(dāng)出土量出現(xiàn)少量的超挖現(xiàn)象，必須采取下列措施（在施工有這種情況發(fā)生）：掘進(jìn)過(guò)程中加大同步注漿量：將螺旋機(jī)閘門開(kāi)啟一半甚至更小，同時(shí)根據(jù)掘進(jìn)過(guò)程的盾構(gòu)參數(shù)進(jìn)行微弱調(diào)整，以控制出土量減小對(duì)捷運(yùn)工程周圍土體擾動(dòng)。

5.2土壓力控制

由于盾構(gòu)機(jī)在砂性土中掘進(jìn)施工，建立平衡土壓力較為困難。所以在施工過(guò)程中，密切注意每個(gè)區(qū)域的土壓力和油壓的數(shù)值變化，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來(lái)控制螺旋機(jī)的開(kāi)啟大小程度，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)終結(jié)，在砂性土中土壓力側(cè)向系數(shù)取0.4-0.5。主要以控制每環(huán)出土量為主。

5.3土體改良措施

盾構(gòu)穿越捷運(yùn)工程中，為減小對(duì)上方土體的擾動(dòng)，保證出土流暢，土體改良極為重要。根據(jù)類似地層施工的掘進(jìn)改良參數(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)，土體改良采用2根泡沫管（邊緣和中心）、1根加泥管（適當(dāng)情況下可采用2根），當(dāng)?shù)侗P扭矩過(guò)大時(shí)，同時(shí)使用第三把泡沫槍，避免盾構(gòu)機(jī)一直處于超負(fù)荷狀態(tài)。土體改良效果如圖4所示。

土體改良控制參數(shù)如下：

泡沫溶液的組成：泡沫添加劑5%、水95%。

泡沫組成：90%壓縮空氣和10%泡沫溶液混合而成。

泡沫用量：每環(huán)15-30L

通過(guò)良好的土體改良控制，盾構(gòu)推進(jìn)效果理想，具體參數(shù)如下：

推進(jìn)速度：30mm/min

推力：<1500t刀盤扭矩：<2500kN·m

5.4同步漿液質(zhì)量及注漿量控制

依據(jù)鄭州地鐵1號(hào)線紫荊山站一燕莊站一民航路區(qū)間隧道推進(jìn)的漿液配比及本區(qū)間的漿液試驗(yàn)結(jié)果，本次推進(jìn)漿液配比能滿足以下條件：①稠度高，足以支護(hù)周邊地層；②注漿材料可以充分填充到盾尾間隙的每一個(gè)角落：③硬化后，體積的縮小量小、止水性好：④能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離壓送：⑤能夠控制壓漿量；⑥施工管理方便。漿液配比如表3所示，質(zhì)量情況如圖5所示。

盾構(gòu)機(jī)每推進(jìn)一環(huán)的建筑空隙為：1.5×3.14×（6.14²-6.00²）/4=2.00m³

穿越期間，同步注漿量控制在3-3.6m³，注漿量為理論建筑空隙的150%-180%左右，注漿壓力范圍0.05-0.08 MPa，以控制捷運(yùn)工程、地表變形與盾尾不漏漿為原則。

6.施工監(jiān)測(cè)

6.1沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

（1）在盾構(gòu)區(qū)間隧道上方布置地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)。地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為：平行于隧道軸線的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和垂直于隧道軸線的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。平行于隧道軸線的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)每7.5m（5環(huán)）布設(shè)一點(diǎn)，垂直于隧道軸線的沉降監(jiān)測(cè)斷面每20環(huán)布設(shè)1組斷面，每個(gè)斷面

（2）在盾構(gòu)區(qū)間隧道上方捷運(yùn)工程內(nèi)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。捷運(yùn)工程內(nèi)沉降點(diǎn)每4m布設(shè)一組斷面，每斷面6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖7所示。

6.2監(jiān)測(cè)結(jié)果

區(qū)間隧道地面監(jiān)測(cè)沉降曲線如圖8所示，捷運(yùn)通道沉降曲線如圖9所示。

盾構(gòu)在穿越捷運(yùn)工程施工過(guò)程中，區(qū)間隧道上方地面沉降控制在內(nèi)-15-+5mm。捷運(yùn)工程沉降累計(jì)變化量控制內(nèi)在-5-+5mm。由隧道軸線偏差（圖10）可見(jiàn)，區(qū)間隧道軸線控制在-50-+50mm內(nèi)。

7.結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)在砂性土層中長(zhǎng)距離的穿越捷運(yùn)工程風(fēng)險(xiǎn)較大，掘進(jìn)參數(shù)、結(jié)構(gòu)變形及地面和建（構(gòu)）筑物沉降都難控制。本工程有效地控制了盾構(gòu)在砂性土層中長(zhǎng)距離的盾構(gòu)穿越對(duì)捷運(yùn)工程產(chǎn)生的影響。通過(guò)本工程順利穿越捷運(yùn)工程進(jìn)行總結(jié)分析，按照“施工前編制詳細(xì)的穿越建（構(gòu)）筑物專項(xiàng)方案、應(yīng)急物質(zhì)落實(shí)到位；施工過(guò)程中優(yōu)化的施工參數(shù)并安排專人對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行巡視、根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)：施工后及時(shí)的補(bǔ)充漿液，利用多孔管片多次少量進(jìn)行注漿的原則進(jìn)行穿越。雙線盾構(gòu)已順利在砂性土層中長(zhǎng)距離的穿越捷運(yùn)工程，捷運(yùn)工程沉降累計(jì)沉降最大值為-3.9mm，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無(wú)裂紋現(xiàn)象，地表累計(jì)沉降最大值-10mm，滿足設(shè)計(jì)相關(guān)要求，為后期類似工程施工提供借鑒。