文/徐亞軍

1 工程概況

盾構(gòu)下穿埋深較大的燃?xì)夤芫€位于常州地鐵1 號(hào)線一期工程延政大道站至長(zhǎng)虹路站區(qū)間（SK12+686.432 至SK13+322.829，上行線貫通里程）范圍內(nèi)，區(qū)間盾構(gòu)埋深范圍為9.5～13.3m，線路中線間距約為14～17.6m。隧道施工采用小松土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，盾體外直徑為φ6.34m，主機(jī)長(zhǎng)8.68m，整機(jī)長(zhǎng)度為58.24m，最大推力3773T。 襯砌管片采用內(nèi)徑為5.5m，厚度0.35m，寬度1.2m。盾構(gòu)區(qū)間地層為：①填土、②3 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②41 粉質(zhì)粘土、③1 粘土、③2 粘土、④1 粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、⑤1 砂質(zhì)粉土、⑤2砂質(zhì)粉土、⑥1 粉質(zhì)粘土、⑥2 粉質(zhì)粘土、⑥3 粘土、⑥4粉質(zhì)粘土；區(qū)間的地下水有淺部土層中的潛水、承壓水，承壓水分第一層承壓水和第二層承壓水。盾構(gòu)施工由長(zhǎng)虹路站始發(fā)，延政大道接收，下行線先行施工[1]。

區(qū)間隧道上、下行線平行下穿燃?xì)夤芫€，盾構(gòu)下穿里程：下行線為XK13+296.92m，上行線為XK13+296.68m，屬于正交下穿，線路下穿段落為直線。下穿管線為：牽引管法施工，燃?xì)猞?60mmPE 材質(zhì)管線，與盾構(gòu)區(qū)間隧道交匯處最大深埋深約8.5m，相應(yīng)盾構(gòu)隧道（頂部）埋深為9.5m，管線處于④1 黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土中，相應(yīng)位置盾構(gòu)機(jī)處于④1 黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土、⑤1 砂質(zhì)粉土、⑥2 粉質(zhì)粘土，隧道位于第一層承壓含水層中，對(duì)工程影響很大。

2 主要風(fēng)險(xiǎn)

盾構(gòu)區(qū)間下穿燃?xì)夤芫€涉及地層有④1 粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、⑤1 砂質(zhì)粉土、⑥2 粉質(zhì)粘土，該層土在動(dòng)水壓力條件下極易發(fā)生流砂或管涌現(xiàn)象。在該類土層中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)若掘進(jìn)面失穩(wěn)，將會(huì)引起突發(fā)性涌水和流砂，對(duì)工程建設(shè)本身及周邊環(huán)境造成重大事故。

盾構(gòu)下穿燃?xì)夤芫€主要風(fēng)險(xiǎn)：管線開裂、破損、泄露等，此燃?xì)夤芫€距離盾構(gòu)隧道頂部最小凈距1m，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，盾構(gòu)下穿此段落施工階段關(guān)閉管線兩端閥門，以降低施工風(fēng)險(xiǎn)[2]。

3 監(jiān)測(cè)分析

3.1 監(jiān)測(cè)布設(shè)

由于燃?xì)夤芫€位于花園街正下方，管線埋深較大，且管線為PE 管材質(zhì)，無法對(duì)管線直接進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，因此在盾構(gòu)施工時(shí)，主要通過管線上方間接監(jiān)測(cè)點(diǎn)及地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析管線的沉降變形。主要影響區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位：燃?xì)夤芫€監(jiān)測(cè)點(diǎn)為MC20、MC21、MC22、MC23，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)為盾構(gòu)施工21 環(huán)監(jiān)測(cè)斷面地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)，管線與隧道位置及主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖1 所示[3]。

圖1 管線與隧道位置及主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)圖

3.2 監(jiān)測(cè)分析

3.2.1 線路于2016年5月17日掘進(jìn)面靠近管線時(shí)，首先進(jìn)入的是XD21 隧道所在的監(jiān)測(cè)斷面，且XD21 監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離MC21 監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離為1.8m，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映XD21、XD21-4、XD21-6 及MC21 監(jiān) 測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)變化速率及累計(jì)變化量超過設(shè)計(jì)控制值，沉降明顯；監(jiān)測(cè)斷面地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化量最大的點(diǎn)為XD21，累計(jì)沉降量為-55.45mm，變化量為-51.55mm；管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)MC21，累計(jì)沉降量為-32.15mm，變化量為-29.85mm；其余主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可控[4]。

3.2.2 盾構(gòu)在19 環(huán)至23 環(huán)平均土倉(cāng)壓力及注漿量如表1 所示。

表1 土倉(cāng)壓力及注漿量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行原因分析，盾構(gòu)自長(zhǎng)虹路站始發(fā)，剛出加固區(qū)進(jìn)入?yún)^(qū)間施工，累計(jì)推進(jìn)22 環(huán)（其中加固區(qū)長(zhǎng)度10m），處于盾構(gòu)參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)階段。由于加固區(qū)和非加固區(qū)地層結(jié)構(gòu)不同，在加固區(qū)推進(jìn)過程中土倉(cāng)壓力較大，出加固區(qū)后進(jìn)行掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整，在掘進(jìn)19 環(huán)時(shí)土倉(cāng)壓力凸顯偏低，盾構(gòu)掘進(jìn)土倉(cāng)壓力與掘進(jìn)面前方土體土壓力不匹配，進(jìn)而導(dǎo)致開挖面失衡，出土量過大，且地層損失過大；另外，在下穿管線段落時(shí)降低了土倉(cāng)壓力，導(dǎo)致沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)下沉值較大。

盾構(gòu)法施工中地層損失、盾構(gòu)施工區(qū)域土體受擾動(dòng)或重塑土再固結(jié)是引起地面沉降的主要因素。盾構(gòu)注漿是在管片拼裝完成后，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，管片與洞體之間出現(xiàn)空隙，如不及時(shí)充填，地層應(yīng)力會(huì)得以釋放而產(chǎn)生變形，其結(jié)果發(fā)生地面沉降，鄰近建（構(gòu)）筑物沉降、變形或破壞等。注漿的主要作用就是抑制隧道周邊地層松弛，防止地層變形，及早使管片環(huán)安定，千斤頂推力平滑地向地層傳遞，作用于管片的土壓力平衡，減小作用于管片的應(yīng)力和管片變形，盾構(gòu)的方向控制，形成有效的防水層等作用。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過注漿量統(tǒng)計(jì)表分析，下穿管線段落存在注漿量不足的問題，造成了監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量較大[5]。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)綜合分析，造成沉降的原因?yàn)槎軜?gòu)施工土倉(cāng)壓力、注漿量不足。燃?xì)夤芫€位于21 環(huán)、22 環(huán)上方，MC21 監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量較大，且XD21、XD21-4、XD21-6 沉降量較大。

4 采取措施及效果

結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)綜合分析，采取加強(qiáng)二次注漿，并增大注漿壓力及注漿量等措施。通過加 強(qiáng) 二 次 注 漿，在2016年5月18日，MC21、XD21、XD21-4、XD21-6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)均有不同程度回升；之后，由于土體固結(jié)效應(yīng)，略有沉降，并逐漸趨于平穩(wěn)；地表進(jìn)行探孔檢測(cè)以及注漿加固處理，MC21、XD21、XD21-4、XD21-6 主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化如圖2 所示。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整土倉(cāng)壓力值、嚴(yán)格控制同步注漿壓力、掘進(jìn)速度等措施，后續(xù)施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化圖

5 結(jié)語

本文就盾構(gòu)下穿埋深較大的管線在監(jiān)測(cè)、盾構(gòu)施工等方面進(jìn)行闡述，結(jié)合施工過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)盾構(gòu)施工進(jìn)行指導(dǎo)，總結(jié)如下：

對(duì)于重大風(fēng)險(xiǎn)源，需對(duì)其制定專項(xiàng)施工方案、監(jiān)測(cè)方案，必要時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。本次盾構(gòu)下穿Φ160mm 燃?xì)夤芫€，管線埋深約8.5m，相應(yīng)盾構(gòu)隧道埋深為9.5m，制定專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，并且在盾構(gòu)下穿管線施工階段，關(guān)閉兩端閥門[6]。

盾構(gòu)施工造成地表土層的隆沉主要源于土層損失和土體擾動(dòng)，在下穿施工前應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)風(fēng)險(xiǎn)源與隧道的相互關(guān)系；下穿管線時(shí)，尤其埋深較大的管線，應(yīng)及時(shí)調(diào)整土倉(cāng)壓力，減少管線隆沉，防止管線開裂。

在下穿管線施工中建議：在下穿管線施工前，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)修正掘進(jìn)參數(shù)，保持土壓平衡；在下穿通過時(shí)，應(yīng)至少保持前環(huán)正常掘進(jìn)的土倉(cāng)壓力，也可以根據(jù)管線材質(zhì)，適當(dāng)增加土倉(cāng)壓力。由于管線是允許微小變形的（具體根據(jù)管線材質(zhì)及管線性質(zhì)確定），在施工中稍有隆起，注漿后，由于土體效應(yīng)，之后回落；在下穿管線施工時(shí)，若減小土倉(cāng)壓力等，致使管線下沉，雖然通過二次注漿，即使增大了注漿壓力，也同樣很難恢復(fù)到正常位置。