摘要：近年來，我國城市地鐵建設發(fā)展迅猛，盾構法是目前應用最為廣泛的地鐵施工方法。地鐵施工中如果遇到地下障礙物，尤其是盾構隧道遇到障礙物會影響盾構正常施工，甚至帶來安全隱患，必須提前處理。當?shù)叵麓嬖诖笾睆?、高強度的錨管群侵入隧道限界時，如何利用盾構快速、經(jīng)濟、高效地穿越錨管群影響區(qū)域成為盾構施工面臨的一個亟待解決的問題。本文結(jié)合實際案例，介紹了一種利用旋挖鉆機清除大直徑、高強度錨管群的施工方法，為相關施工提供參考。

Abstract： In recent years， China's urban subway construction has developed rapidly， and the shield method is currently the most widely used subway construction method. If encounter underground obstacles during subway construction， especially when the shield tunnel encounters obstacles， it will affect the normal construction of the shield and even bring potential safety hazards， so it must be dealt with in advance. When a large-diameter and high-strength anchor pipe group invades the tunnel boundary， how to use the shield to quickly， economically and efficiently pass through the affected area of the anchor pipe group has become an urgent problem for shield construction. Based on actual cases， this article introduces a construction method of using a rotary drilling rig to remove large-diameter and high-strength anchor pipe groups， to provide reference for related construction.

關鍵詞：盾構;穿越;錨管群

Key words： shield;crossing;anchor pipe group

中圖分類號：TM75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0117-02

1 ?工程概況

哈爾濱市軌道交通2號線一期工程土建工程中央大街站～尚志大街站區(qū)間為雙單洞單線隧道，全長719.98m。區(qū)間采用盾構法施工，左、右線均為6m外徑圓斷面隧道。

經(jīng)緯360大廈基坑按照1：0.20進行放坡開挖，采用4層錨管垂直開挖面與水平方向成15°進行支護，錨管按照間距2.5m梅花形布置，起始位置第一層埋深3.5m，第二層埋深6m，第三層埋深8.5m，第四層埋深11m。每層錨管長度均為18m，直徑75mm，壁厚5.5mm，經(jīng)檢測材質(zhì)為Q345B鋼管。

從第440環(huán)位置開始，盾構機刀盤進入第四層錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為13.3m;從508環(huán)位置開始，盾構機刀盤同時進入第三層與第四層錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為11.4m;直至549環(huán)，盾構機刀盤脫離錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為10.5m，影響范圍約130m。侵入左線隧道范圍的第四層錨管共計53根，第三層錨管共計23根，合計76根。

2 ?施工方法

首先采用旋挖鉆機在隧道中線對應地表位置縱向鉆孔探測，鉆孔按照Φ800@750咬合布置，以確定侵入隧道范圍的錨管具體位置，然后利用大功率并配備合金鉆頭的旋挖鉆，通過鉆頭的反復切削、旋轉(zhuǎn)將錨管切、扭斷并壓入隧道限界以下，然后采用M5低標號砂漿對鉆孔進行回填，確保地層回填密實。完成后鉆機移位，依次類推直至全部完成，達到清除隧道限界內(nèi)錨管群的目的。清除完成后，盾構機正常掘進通過該區(qū)域。

2.1 施工準備

2.1.1 物探、走訪調(diào)查 ?①聘請具有專業(yè)資質(zhì)的物探單位對本工程地下錨管進行詳細探查;②采用地質(zhì)鉆機進行現(xiàn)場鉆探，鉆探深度以達到隧道底部為準，探孔間距根據(jù)錨管設計間距而定;③要深入與建筑物原設計和施工單位負責人對接，主要了解建筑物的建筑年代、基坑支護形式、錨管材質(zhì)、布設間距等。

2.1.2 管線遷改、交通導改 ?①利用人工探坑方式探明錨管區(qū)域的地下管線走向和埋深，與管線產(chǎn)權單位確定管線遷改方案和遷改時間;②向交通管理部門上報施工圍蔽范圍示意圖，確定交通改行方案和時間，向建設主管部門申領施工許可證。

2.1.3 施工圍蔽、設備進場 ?①按照經(jīng)批準的施工圍蔽方案進行圍蔽，安排專人配合交通管理部門疏導路面交通，懸掛臨時交通導行方案公示牌;②按照施工先后順序有序組織設備進場，臨時用電和用水接入施工現(xiàn)場。

2.1.4 鉆孔設計 ?首先在隧道中線位置縱向布置單排咬合鉆孔，孔位按照Φ800@750咬合布置，防止遺漏錨管并確定錨管具體位置，然后按照縱向確定的錨管具體位置，橫向以Φ800@1000原則布置清障孔。

2.2 旋挖鉆鉆孔施工

2.2.1 測量放線 ?鉆孔施工前，應首先做好管線探測和交通疏解工作，地表以下3m范圍內(nèi)嚴禁采用機械開挖，以保護不明管線。施工放線時，根據(jù)設計放出隧道中線、邊線，按照清障鉆孔設計圖放出相應孔位，以確保清障范圍滿足盾構掘進要求。

2.2.2 成孔順序 ?為防止旋挖鉆施工時相鄰兩孔施工距離太近或間隔時間太短，造成塌孔，采取分批跳孔施作，縱向旋挖鉆清障施工時按四系成孔，成孔順序為 1→5→9，2→6→10，依次循環(huán)，如圖1所示。

2.2.3 泥漿制備 ?采用膨潤土泥漿護壁。泥漿比重應控制在1.1～1.3，膠體率不低于95%。含砂率不大于5%。

2.2.4 埋設護筒 ?護筒采用板的厚度為4～6mm左右的鋼板焊接，直徑1.0m，護筒長度1.8～2.0m，埋深大于1.5m，且高出原地面30cm。人工開挖，挖坑的直徑要比護筒大0.2～0.4m，坑底的深度與護筒底一樣高且平整。護筒上設2個溢水口。護筒埋設時，護筒中心與成孔中心重合在一起，其偏差要小于20mm。并且嚴格保持護筒的垂直度偏差小于1%，與此同時它的頂部應高出地面0.3m。

2.2.5 鉆進成孔 ?成孔直徑為0.8m，鉆進得時候，需要一邊鉆進一邊注入泥漿護壁，并且保持泥漿面從始至終不低于護筒頂下0.5m，在鉆進的過程中要隨時檢測垂直度，并要隨時調(diào)整。成孔后泥漿比重控制在1.25以內(nèi)，成孔時需要做好記錄。

2.2.6 錨管清除 ?利用大功率并配備合金鉆頭的旋挖鉆，通過鉆頭的反復切削、旋轉(zhuǎn)將錨管切、扭斷，由于錨管剛度大，無法纏繞在旋挖鉆鉆頭上，旋挖鉆機直接取出難度大，利用旋挖鉆機將切斷后的短截錨管壓入隧道底部以下。

2.2.7 回填砂漿 ?將障礙物清除后，采用M5砂漿回填，并加入早強劑，回填時需注意以下幾點：①導管壁厚最好不要小于8mm，直徑為273mm，直徑制作偏差最好不要超過2mm，采用無縫鋼管制作。導管的長度需要按工藝要求確定，兩管之間需用法蘭接頭，底管長度大于6m。②回填前儲料斗內(nèi)必須有足以將導管的底端一次性埋入砂漿中1.5m以上深度的砂漿儲存量。③隨著砂漿的上升，要在適當?shù)臅r候提升和拆卸導管，導管底端埋入砂漿面以下一般保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1.5m。④在砂漿回填的過程中，需要有專人測量導管埋深，并且需要填寫好砂漿回填記錄表。⑤砂漿回填需要連續(xù)進行，不得中斷。因此，回填前應有嚴密的施工組織設計和輔助設施，一旦發(fā)生機具故障或停水停電以及導管堵塞進水等事故時，應立即采取有效措施，并同時作好記錄。⑥回填完成后，鉆機移位，繼續(xù)施工。

2.3 場地恢復

清障施工完成后，必須及時對樁孔進行回填處理，所用材料為M5砂漿。再平整、壓實基面，最后鋪筑瀝青恢復道路交通。

2.4 盾構機通過

錨管區(qū)域地面清障工作完成后，盾構機正常掘進通過該區(qū)域。

①在穿越范圍內(nèi)應該強化施工管理，這其中包括施工參數(shù)的控制、盾構設備的維修保養(yǎng)、應急材料的準備以及相關人員的配備等。

②掘進模式選擇。采用土壓平衡模式，利用土倉內(nèi)的土壓來平衡開挖面的土壓及地下水壓力，以避免掌子面坍塌、失穩(wěn)。

③掘進參數(shù)選擇。

1）刀盤轉(zhuǎn)速設定為1.0～1.3rpm。

2）掘進速度應控制在15～30mm/min之間，掘進過程中應結(jié)合土倉壓力及出碴情況適當控制掘進速度，以減小對土體的擾動。

3）刀盤扭矩不超過2000kN·m。

4）總推力不大于1500T。

5）頂部土倉壓力保持穩(wěn)定，并隨著隧道埋深減少而降低。

④在盾構穿越過程中嚴格控制出土量，避免超挖。盾構掘進每環(huán)理論出土量=π×R2×L，砂層地段每環(huán)理論出土量乘上松散系數(shù)（1.05～1.10）。出土量由盾構操作手、渣土管理員、龍門吊司機三個不同崗位的人員共同控制。施工中將出土量控制在98～100%，保證不超挖。

⑤嚴格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，通過同步注漿及時充填建筑空隙，減少施工過程中的土體變形。根據(jù)隧道所處地層，注漿壓力應控制在0.3～0.5MPa，注漿量應為理論注漿量的140～180%。

⑥根據(jù)地面監(jiān)測情況，必要時進行二次注漿，漿液為雙液漿。根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿量及注漿參數(shù)，從而使地層變形量減至最小。

⑦掘進過程中，若盾構機刀盤絞入未清除徹底的錨管，造成刀具磨損嚴重，掘進參數(shù)異常，甚至無法正常掘進，則編制《開倉作業(yè)專項施工方案》，進行開倉作業(yè)，將絞入刀盤的錨管取出，并將磨損嚴重的刀具進行更換，完成后，盾構機恢復掘進。

3 ?結(jié)語

本施工技術解決了土壓平衡盾構機穿越超厚富水砂層錨管群安全風險高、施工難度大等諸多難題，減少了明挖法大量管線遷改、交通導改和土方開挖對周邊環(huán)境的影響，降低了盾構直接穿越錨管群刀盤刀具磨損嚴重，帶壓開倉換刀、割取錨管所帶來的安全風險，避免了盾構直接掘進導致錨管纏繞盾構刀盤引起土體擾動，導致地面塌陷、建筑物破壞等重大事故的發(fā)生，具有十分廣泛的推廣應用前景。

參考文獻：

[1]陳建.盾構掘進排土量管理技術[J].隧道建設，2005（06）：69-71.

[2]馮義，陳壽根.盾構掘進參數(shù)優(yōu)化研究[D].吉林水利，2010（07）.

[3]李榮祥.復合盾構在縱向錨桿區(qū)的掘進分析及實踐[J].工程建設與設計，2016（04）：199-121.

[4]王淼.城市軌道交通盾構隧道穿越大廈地下室錨索的處理方案比選[J].城市軌道交通研究，2012（06）.

[5]吳亮.西安地鐵二號線洲際廣場錨索拔除方案比選[J].廣東建材，2008（10）.

[6]張志冰.軟弱地層盾構穿越錨索區(qū)域施工技術[J].石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報，2017（04）.

[7]游杰，顏岳.軟弱地層中地鐵盾構區(qū)間隧道穿越周邊基坑錨索的施工技術[J].現(xiàn)代隧道技術，2017（05）.

[8]單巍.高速列車新型齒輪箱箱體強度仿真與試驗研究[D].北京：北京交通大學，2017.

[9]高玉春，王昱.地鐵盾構隧道穿越高速公路及橋梁變形控制施工技術[J].市政技術，2020，38（4）：128-132.

[10]于德海，舒嬌嬌，秦凱凱.盾構地鐵隧道穿越既有鐵路橋的沉降分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2020，47（2）.

作者簡介：劉長迪（1979-），男，滿族，遼寧大連人，本科，工程師，中國電建集團鐵路建設有限公司哈爾濱地鐵2號線工程指揮部市場部主任，研究方向為工程技術。