裘志堅(jiān)

（杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310016）

0 前言

地鐵換乘車站多位于人流較大，周邊建構(gòu)筑物較多，基坑開挖較深地段，盾構(gòu)施工下極易引起地層變形，產(chǎn)生涌水、涌砂及失穩(wěn)等風(fēng)險[1-2]，如何采取有效措施在盾構(gòu)掘進(jìn)、盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物、明挖法深基坑施工等方面確保安全施工成為關(guān)鍵。

石慶能等[3]通過對換乘節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)改進(jìn)并結(jié)合實(shí)時檢測數(shù)據(jù)分析，提出換乘節(jié)點(diǎn)的施工方案。楊世東等[4]運(yùn)用有限元對換乘節(jié)點(diǎn)在盾構(gòu)施工下進(jìn)行受力分析，總結(jié)換乘車站結(jié)構(gòu)實(shí)際及施工技術(shù)。熊竺[5]借助計算分析及現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，提出運(yùn)用抽條分塊開挖法對車站換乘節(jié)點(diǎn)施工。

但是針對換乘車站且盾構(gòu)長距離穿越建構(gòu)筑物復(fù)雜環(huán)境下施工研究較少，本文依托杭州地鐵7號線多換乘車站且盾構(gòu)長距離穿越建構(gòu)筑物復(fù)雜環(huán)境下施工進(jìn)行研究，本線路全長約47.481km，全為地下線，設(shè)車站23座，其中換乘站9座，是換乘較多的線路之一。

1 工程概況與特點(diǎn)

1.1 工程概況

坎山站～蕭山機(jī)場站含兩站兩區(qū)間兩風(fēng)井，為坎山站/坎山站～機(jī)場西站區(qū)間（含中間風(fēng)井）/機(jī)場西站/機(jī)場西站～蕭山機(jī)場站區(qū)間（含中間風(fēng)井）。區(qū)間線路出坎山站后以550m半徑轉(zhuǎn)向北，沿北塘河側(cè)穿行至中間風(fēng)井，繼續(xù)以700m半徑平曲線向北下穿杭甬高速、三岔路村密集民房群后到達(dá)機(jī)場西站；后以460m半徑轉(zhuǎn)向東下穿機(jī)場高速后至中間風(fēng)井，沿機(jī)場范圍內(nèi)浙航大道穿行后以800m、700m半徑曲線進(jìn)入蕭山機(jī)場站。其中坎山站長299.3m，機(jī)場西站長526.2m，均為兩層站，區(qū)間左右線全長10.95km。

圖1 坎山站～蕭山機(jī)場站線路及周邊環(huán)境圖

1.2 工程地質(zhì)與水文條件

1.2.1 工程地質(zhì)條件

坎山站～蕭山機(jī)場站主要土層為砂質(zhì)粉土、粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和圓礫。土體參數(shù)見表1。

表1 土層參數(shù)表

1.2.2 水文條件

地下水類型主要分為松散巖類孔隙潛水和松散巖類孔隙承壓水。

孔隙性潛水主要賦存于表層填土、③層砂質(zhì)粉土、粉砂中，由大氣降水徑流補(bǔ)給以及地表水的側(cè)向補(bǔ)給，潛水與地表水水力聯(lián)系較好，潛水水量較大，地下水位隨季節(jié)變化?？碧狡陂g測得水位為1.20～2.95m，

承壓含水層分布于深部的?1層粉砂、?4層圓礫中，水量極為豐富，隔水層為上部的粉質(zhì)粘土層（⑥、⑧層）。承壓水水位高程1.60m（埋深4.00m）。

2 多換乘車站盾構(gòu)長距離穿越建構(gòu)筑物施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 盾構(gòu)長距離掘進(jìn)施工技術(shù)

機(jī)場西站～坎機(jī)風(fēng)井區(qū)間長1520m，長距離掘進(jìn)不僅后期單環(huán)掘進(jìn)時間長，且對后期盾尾刷密封效果有嚴(yán)峻考驗(yàn)，施工組織難度大，后期盾構(gòu)下穿建構(gòu)筑物風(fēng)險高。針對性措施如下：

1）合理組織施工，優(yōu)化施工工序，減少單環(huán)施工時間。

2）加強(qiáng)推進(jìn)過程中管片姿態(tài)控制，盡可能減小管片與盾構(gòu)機(jī)夾角，減少盾尾刷磨損。

3）減小同步注漿漿液稠度，進(jìn)而減小同步漿液對盾尾的壓力。

4）始發(fā)前加強(qiáng)對油脂的質(zhì)量控制，盾尾刷間空隙盡可能塞滿，形成盾尾油脂壓注通道。

5）推進(jìn)過程中加強(qiáng)對盾尾密封質(zhì)量的控制，發(fā)現(xiàn)盾尾漏漿，應(yīng)及時加大對漏漿位置盾尾油脂壓注量，確保盾尾密封性能，避免形成滲漏通道。

2.2 盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物關(guān)鍵施工技術(shù)

坎山站～機(jī)場西站盾構(gòu)側(cè)穿北塘河橋，與橋樁最小凈距1.33m，坎機(jī)區(qū)間與北塘河橋剖面圖見圖2。盾構(gòu)垂直下穿杭甬高速，盾構(gòu)距離路面21.5m。盾構(gòu)垂直下穿D219鋼石油管線，盾構(gòu)頂與石油管線凈距15.4～17m，坎機(jī)區(qū)間與杭甬高速剖面圖見圖3。

圖2 坎機(jī)區(qū)間與北塘河橋剖面圖

圖3 坎機(jī)區(qū)間與杭甬高速剖面圖

機(jī)場西站～蕭山機(jī)場站盾構(gòu)下穿機(jī)場高速公路(路堤段)，盾構(gòu)與高速公路路面最小凈距為14.64m。盾構(gòu)下穿航諧河，河流資料暫缺。盾構(gòu)與河底最小凈距約為13.7m，機(jī)蕭區(qū)間沿線平面圖見圖4。針對性技術(shù)措施如下：

圖4 蕭區(qū)間沿線平面圖

1）加密設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，加強(qiáng)施工監(jiān)測，利用監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)施工，優(yōu)選最佳施工參數(shù)，保證開挖面穩(wěn)定，加強(qiáng)同步壓漿與必要的補(bǔ)壓漿措施，控制順風(fēng)分撥中心結(jié)構(gòu)的沉降，地面沉降控制在+5mm～-5mm。

2）盾構(gòu)穿越前設(shè)定試驗(yàn)段，通過事先計算分析，檢測擬定的盾構(gòu)推進(jìn)主動技術(shù)保護(hù)措施的實(shí)際效果，并對盾構(gòu)穿越房屋的實(shí)施風(fēng)險進(jìn)行評估，規(guī)避風(fēng)險。

3）對刀盤、盾尾密封栓、螺旋輸送器、鉸接、密封油脂系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等進(jìn)行全面檢查、維修，并對盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)狀態(tài)及時進(jìn)行糾偏調(diào)整，確保盾構(gòu)機(jī)的平穩(wěn)穿越，保證施工影響范圍內(nèi)地層損失率≤1‰。

4）下穿前搜集完整的河底、堤岸、水位等基礎(chǔ)資料。盾構(gòu)頂距河床沖刷線的距離保持1D(洞徑)左右；

5）盾構(gòu)下穿時，盾構(gòu)前方壓力發(fā)生突變，須加強(qiáng)推進(jìn)壓力管理，降低推進(jìn)速度，調(diào)整相關(guān)施工參數(shù)；及時同步注漿，提高漿液強(qiáng)度，減小凝結(jié)時間，調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，防止盾構(gòu)上浮，控制注漿壓力，防止擊穿上方土體導(dǎo)致涌水。

6）對盾構(gòu)穿越河流前50m范圍的掘進(jìn)參數(shù)及地面沉降情況進(jìn)行統(tǒng)計，確定合理的土壓力設(shè)定值、排土率及掘進(jìn)速度等，制定盾構(gòu)掘進(jìn)最優(yōu)參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)在距離軌道20m時，加強(qiáng)設(shè)備維修，進(jìn)行刀盤、注漿系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、推進(jìn)千斤頂及監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備的檢修，確保穿越過程中設(shè)備無故障。

7）進(jìn)行嚴(yán)格的線形控制和姿態(tài)控制，姿態(tài)調(diào)整不宜過大、過頻，減少糾偏，特別是較大糾偏，姿態(tài)調(diào)整控制在+5mm范圍內(nèi)，同時通過快速管片拼裝方式減小對土體的擾動，減少盾構(gòu)停機(jī)的時間。

8）確保同步注漿質(zhì)量和數(shù)量，防止地層變形，提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性，改善結(jié)構(gòu)受力情況，防止較大沉降的發(fā)生，確保管片圍巖間隙及時充填密實(shí)，同時結(jié)合下穿段地質(zhì)情況確保注漿量及注漿壓力，確保同步注漿量不小于2.0倍的管片外皮與土體間隙的體積。

9）確保盾尾密封，加強(qiáng)盾尾艙的管理。推進(jìn)過程中增加盾尾刷保護(hù)，嚴(yán)格控制盾尾油脂的壓注；安排專人觀察盾尾漏漿情況，確定無漏漿后再進(jìn)行正常掘進(jìn)。

10）加強(qiáng)同步注漿管理，減少盾尾通過后隧道周圍形成的建筑空隙，減少隧道周圍土體的超挖量。同步注漿量壓力數(shù)值動態(tài)調(diào)整，宜控制在盾尾建筑空隙的≥200%，并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)補(bǔ)漿。

11）加快管片運(yùn)輸及拼裝，減少不必要停機(jī)時間。每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后，關(guān)閉螺旋機(jī)閘門方可進(jìn)行拼裝，在螺旋機(jī)出口設(shè)置防噴涌設(shè)施，發(fā)生漏水時關(guān)閉螺旋機(jī)出口，將水堵在盾構(gòu)外。為防止緊急情況下螺旋機(jī)閘門由于被異物卡住或機(jī)械原因無法正常啟閉，在螺旋機(jī)外加設(shè)一道閘門，與原有閘門組成雙保險，在河中段施工時，一旦發(fā)生噴涌現(xiàn)象，立即關(guān)閉閘門。

2.3 明挖法深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

本標(biāo)段車站及風(fēng)井基坑開挖均采用明挖法，其中兩車站最大開挖深度約17m，兩風(fēng)井開挖深度超過25m，基坑開挖過程中易產(chǎn)生涌水、涌砂及失穩(wěn)?；油练介_挖存在高處墜落、機(jī)械傷害、物體打擊、起重傷害、坍塌等風(fēng)險。針對性措施如下：1）地下連續(xù)墻施工時嚴(yán)控泥漿比重，做好泥漿護(hù)壁。2）落實(shí)現(xiàn)場起重吊裝和高處作業(yè)的安全管控措施。3）對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合評估，缺陷位置進(jìn)行預(yù)處理。4）做好接縫止水，盡快封閉基坑底板。5）及時施作支撐體系，保證基坑穩(wěn)定。6）嚴(yán)格高大支架模板驗(yàn)收，確保主體結(jié)構(gòu)施工安全。7）加強(qiáng)監(jiān)測，及時反饋數(shù)據(jù)，做到信息化施工。

3 結(jié)論

1）在多換乘車站盾構(gòu)長距離掘進(jìn)下，對施工工序優(yōu)化，合理化施工時間；實(shí)時控制及調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，降低磨損；確保盾尾封閉性完好，防止?jié)B漏；對盾構(gòu)始發(fā)及到達(dá)存在的風(fēng)險采取針對性措施。

表2 泥漿性能和技術(shù)指標(biāo)

2）盾構(gòu)穿越密集民房、高速公路及河流，需密集化檢測點(diǎn)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時分析及指導(dǎo)施工；盾構(gòu)穿越前，對被盾構(gòu)穿越的建構(gòu)筑物進(jìn)行風(fēng)險評估，規(guī)避風(fēng)險；在盾構(gòu)穿越時，嚴(yán)格控制線形及姿態(tài)控制，保證注漿數(shù)量及質(zhì)量。

3）針對明挖法深基坑施工進(jìn)行泥漿護(hù)壁和支撐體系建立，確?；臃€(wěn)定性；對起吊等高處作業(yè)采取安全管控措施，保證施工安全。