林廷松，謝 坤

（杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，浙江 杭州 310005）

0 引言

隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，盾構(gòu)隧道在城市中交錯從橫，穿越現(xiàn)有盾構(gòu)區(qū)間及兩臺盾構(gòu)互穿的現(xiàn)象也越來越普遍；既有頂管施工時已經(jīng)對周圍土體產(chǎn)生了擾動，新建隧道下穿施工將對土體產(chǎn)生二次擾動，加劇土體的變形和沉降。任何一項重要交通基礎(chǔ)設(shè)施工程都是社會公共安全的基礎(chǔ)領(lǐng)域，為保證每個工程的安全有質(zhì)量地完成，為此采用合適的防護措施，保障既有頂管的安全，將風險控制在可控范圍內(nèi)，是新建隧道施工必須解決的問題。

1 工程概況

杭州地鐵 6 號線江漢路站～江陵路站區(qū)間主要位于江南大道下方，區(qū)間北線隧道在管片 645～659 環(huán)穿越 2-3 頂管位置，707～721 環(huán)穿越江暉路過街通道 4-1 頂管；南線隧道尚未穿越。江南大道改造提升工程盾構(gòu)區(qū)間線路位于江南大道下方，與杭州地鐵 6 號線平行走向，區(qū)間北線隧道在管片 292～390 環(huán)穿越江暉路過街通道，南線隧道尚未穿越。為了降低風險，大盾構(gòu)在穿越 2-3 頂管前停機等待 2-3 頂管完成施工后再進行穿越；地鐵小隧道在穿越江南大道人行過街通道工程時頂管工程均已完成施工，江南大道改造提升工程、地鐵 6 號線及江暉路過街通道平面位置關(guān)系如圖 1 所示。

圖1 大小盾構(gòu)與過街通道頂管平面位置圖

江暉路段下穿江南大道人行過街通道工程位于杭州市濱江區(qū)江暉路與江南大道交叉口綠化帶內(nèi)，四條過街通道呈“回”型。南北向兩道通道橫穿江南大道，長約 72.1 m，東西向兩道通道橫穿江暉路，長約 64.1 m。采用矩形頂管法工藝施工，通道截面內(nèi)徑尺寸為 6 m×3.3 m（外徑 6.9 m×4.2 m），管節(jié)長度為 1.5 m，管壁厚為 0.4 5m。

江南大道改造提升工程大盾構(gòu)穿越段地層為 ⑥ 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧3粉砂、121中砂土層，上覆 ①2素填土、③3砂質(zhì)粉土加粉砂、③4-1砂質(zhì)粉土、③4-2砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③6粉砂，下伏124卵石；地鐵小盾構(gòu)穿越段地層為 ③6粉砂、⑥ 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，上覆 ①2素填土、③3砂質(zhì)粉土加粉砂、③4-1砂質(zhì)粉土、③4-2砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；江暉路過街通道頂管主要在 ③4-1砂質(zhì)粉土、③4-2砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，上覆 ①2素填土、③3砂質(zhì)粉土加粉砂，穿越地質(zhì)圖如圖 2 所示。

圖2 大小盾構(gòu)與過街通道頂管剖面位置圖

2 工程風險分析

盾構(gòu)區(qū)間下穿過街通道施工時會引發(fā)土體沉降。地層沉降會對新建的過街通道頂管工程產(chǎn)生顯著影響。過街通道頂管工程是用管節(jié)形成的，如果盾構(gòu)區(qū)間下穿過街通道施工時地層沉降會造成管節(jié)沉降，頂管的軸線就會發(fā)生變化，致使頂管發(fā)生變形，滲水發(fā)生的可能加大甚至造成碎裂。

大直徑泥水盾構(gòu)長距離穿越砂性土層及圓礫層對土體擾動較大，若施工控制不當容易造成已建地鐵隧道沉降、滲漏水、管片碎裂、位移、錯臺等風險。大盾構(gòu)在富水含砂層中施工，將不可避免地造成不同程度的正面泥水后竄現(xiàn)象，且隧道覆土較淺，易造成隧道上浮，若大隧道上浮較大則對地鐵區(qū)間隧道易造成較大影響。在超深埋段需穿越高承壓水圓礫層、砂層，盾尾易發(fā)生滲漏。

3 風險應(yīng)對措施

穿越前仔細對設(shè)備進行一次檢查和保養(yǎng)，特別是盾構(gòu)機，認真檢修存在的問題，保證以良好的運行狀態(tài)下進行穿越施工。同時，仔細檢查盾構(gòu)機的同步注漿設(shè)備和管路，并保證二次注漿設(shè)備的正常。對行車、電機車、補壓漿設(shè)備等進行徹底檢修清理，排除故障隱患，保證穿越期間設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，避免由于設(shè)備上的原因?qū)е率┕ねｎD，影響過街通道的變形控制。

穿越前在地面對隧道軸線進行放樣，確認隧道與過街通道的相對位置關(guān)系，對穿越環(huán)數(shù)進行復(fù)核；穿越前對過街通道及周邊地面及管線進行監(jiān)測點布設(shè)，并測得初始值；穿越前再次復(fù)核測量盾構(gòu)里程，確認盾構(gòu)與過街通道的實際相對位置，同時明確盾構(gòu)穿越時各個部位的位置，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施。測量復(fù)核也確保盾構(gòu)在穿越前能及時調(diào)整，以良好的姿態(tài)穿越過街通道；調(diào)整地表軸線和頂管內(nèi)的監(jiān)測頻率，嚴密監(jiān)測通過數(shù)據(jù)及時調(diào)整推進參數(shù)，及時查看監(jiān)測數(shù)據(jù)，異常時進而采取保護措施。

3.1 地鐵小盾構(gòu)穿越過街通道頂管風險應(yīng)對措施

3.1.1 停機等待過街通道頂管完成施工

地鐵小盾構(gòu)推進至穿越影響范圍時，過街通道頂管即將完成所有管節(jié)的推進，因此停機等待過街通道頂管完成后進行穿越，避免同時施工土體擾動大而造成頂管管節(jié)沉降、變形、滲水、碎裂等問題的發(fā)生。

3.1.2 調(diào)整推進地鐵盾構(gòu)推進工藝

在盾構(gòu)機穿越過街通道前 50 m（42 環(huán)）進行試驗段推進。在試驗段內(nèi)主要就土壓力、推進速度、出土量、注漿量和注漿壓力設(shè)定與地面沉降關(guān)系進行分析，掌握此段區(qū)間盾構(gòu)推進土體沉降變化規(guī)律以及摸索土體性質(zhì)，以便正確設(shè)定穿越過街通道時的施工參數(shù)和采取相應(yīng)措施減少土體沉降，以保證過街通道的安全。

推進以快速通過、嚴控出土量的原則，減少地層擾動，避免對下穿過街通道造成影響。為增加成型隧道穩(wěn)定性，區(qū)間盾構(gòu)隧道在穿越江暉路過街通道前 10 環(huán)至穿越后 10 環(huán)內(nèi)每一環(huán)同步注漿內(nèi)加入水泥 4 包；為避免刀盤前方水土流失，推進過程不要加水，必要時扭矩過高加水不超過 100 L/環(huán)；同步注漿量也調(diào)整為正常推進量的 180 % 減小因土體擾動造成的沉降。推進過程中，嚴禁超大幅度糾偏，在本工程施工中，擬選用高稠度、大比重配比的單液漿，1 m3漿液配比如表 1 所示，盾構(gòu)推進過程中切口土壓按照表 2 控制。

表1 小盾構(gòu)漿液配比表 kg

表2 切口土壓參數(shù)表

3.1.3 對頂管內(nèi)管節(jié)進行保護

使用槽鋼將穿越影響范圍前后頂管焊接成一個整體（見圖 3），使得穿越段連接成一個整體，避免發(fā)生沉降時單節(jié)頂管發(fā)生沉降，連接成的整體遇到沉降時，單節(jié)頂管的沉降分布在整體上，減小范圍的大幅沉降。

圖3 頂管內(nèi)管節(jié)槽鋼焊接

3.1.4 二次補壓漿、壓泥

由于盾構(gòu)推進時同步注漿的漿液在填補建筑空隙時可能會存在一定間隙，且漿液的收縮變形也存在地面沉降的隱患，因此為控制土體后期沉降量，決定根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況，采用在脫出盾尾隧道管片補充壓注漿液方法，在隧道內(nèi)對盾構(gòu)穿越后土體進行加固，二次注漿施工流程如圖 4 所示。注漿量根據(jù)地面監(jiān)測情況隨時調(diào)整，從而使地層變形穩(wěn)定，以達到控制盾構(gòu)影響區(qū)域內(nèi)土體沉降的目的。

圖4 二次注漿施工流程圖

在頂管工程內(nèi)準備一臺壓泥機，發(fā)生管節(jié)沉降時，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況，采用對頂管管節(jié)進行壓泥方法，注泥量根據(jù)地面監(jiān)測情況隨時調(diào)整，從而使地層變形穩(wěn)定，以達到控制盾構(gòu)影響區(qū)域內(nèi)土體沉降的目的。

3.1.5 殼體注漿控制

為了保證盾構(gòu)機能夠順利、安全地穿越江暉路過街通道頂管，必須有效地控制土體擾動及土層損失率，必要時進行殼體注漿，地鐵區(qū)間盾構(gòu)殼體注漿孔分布如圖 5 所示。

圖5 地鐵區(qū)間盾構(gòu)殼體注漿孔分布圖

本臺盾構(gòu)機中盾設(shè)有 12 個注漿孔需要注漿時，將盾構(gòu)機殼體的注漿孔處球閥打開，必要時對每個注漿孔進行注漿；根據(jù)地面情況及盾構(gòu)軸線情況適當調(diào)整注漿的位置及方量，使其增加土體對盾構(gòu)機承載的同時，對地面也起到有效的保護作用。

3.2 大盾構(gòu)穿越過街通道頂管風險應(yīng)對措施

3.2.1 對所穿越工作井進行現(xiàn)場查勘

去江暉路過街通道工作井實地查勘，找到會影響盾構(gòu)正常推進的因素，將處于穿越段的降水井進行回填，避免盾構(gòu)推進時造成更大土體擾動及泥漿返涌出地面。

3.2.2 對工作井進行保護

考慮江南大道改造提升工程北線盾構(gòu)將下穿工作井1、2，為防止 1、2 接收井可能出現(xiàn)滲漏水情況，決定于1、2 接收井洞門圈斷面設(shè)置鋼筋混凝土擋墻進行封閉。

3.2.3 對江南大道改造提升工程大盾構(gòu)隧道管片采取保護措施

使用槽鋼將穿越范圍前后管片焊接成一個整體，槽鋼焊接如圖 6 所示，使得穿越段連接成一個整體，避免發(fā)生沉降或者隆起時對大盾構(gòu)盾尾造成影響，從而保證大盾構(gòu)推進姿態(tài)及推進質(zhì)量。

3.2.4 調(diào)整推進工藝

在盾構(gòu)機穿越過街通道前 50 m（25 環(huán)）進行試驗段推進。在試驗段內(nèi)主要就切口壓力、推進速度、出土量、注漿量和注漿壓力設(shè)定與地面沉降關(guān)系進行分析，掌握此段區(qū)間盾構(gòu)推進土體沉降變化規(guī)律以及摸索土體性質(zhì)，以便正確設(shè)定穿越過街通道時的施工參數(shù)和采取相應(yīng)措施減少土體沉降，以保證過街通道的安全。

圖6 江南大道改造提升工程隧道內(nèi)管片槽鋼焊接

推進以快速通過、嚴控出土量的原則，減少地層擾動，避免對下穿過街通道造成影響。推進速度，泥水壓力、泥水指標等適當調(diào)整；同步注漿量為建筑空隙的 110 %～130 %。每環(huán)添加水泥 0.5 t。盾尾共 6 處注漿孔，初定為由上至下注漿量比例為 8∶5∶1，同步漿液配比如表 3 所示；必要時進行殼體注漿及二次注漿，盾構(gòu)推進過程中切口水壓如表 4 所示。

表3 漿液主要材料配比（1 m3）

3.2.5 殼體注漿控制

為了保證盾構(gòu)機能夠順利、安全地穿越江暉路過街通道頂管，必須有效地控制土體擾動及土層損失率，必要時進行殼體注漿。

本臺盾構(gòu)機中盾設(shè)有 7 個注漿孔，殼體注漿孔分布如圖 7 所示。需要注漿時，將盾構(gòu)機殼體的注漿孔處球閥打開，必要時對每個注漿孔進行注漿；根據(jù)地面情況及盾構(gòu)軸線情況適當調(diào)整注漿的位置及方量，使其增加土體對盾構(gòu)機承載的同時，對地面也起到有效地保護作用。

表4 切口水壓參數(shù)表

圖7 大直徑泥水盾構(gòu)殼體注漿孔分布圖

4 穿越監(jiān)測結(jié)果

杭州地鐵 6 號線小盾構(gòu)穿越江暉路人行過街通道1-4 頂管工程過程中，在 1-4 頂管 33 號管節(jié)處最大隆起 1.11 mm；江暉路人行過街通道頂管工程整體最大沉降 3.55 mm，處于頂管 21 號管節(jié)處；頂管工程的變形量處于合理的變化范圍內(nèi)。地鐵 6 號線盾構(gòu)穿越過街通道 1-4 頂管累計沉降如圖 8 所示。

圖8 地鐵 6 號線小盾構(gòu)穿過街通道 1-4 頂管累計沉降曲線圖

杭州地鐵 6 號線小盾構(gòu)穿越江暉路人行過街通道 2-3 頂管工程過程中，在 2-3 頂管 22 號管節(jié)處最大隆起 1.67 mm；江暉路人行過街通道頂管工程整體最大沉降 2.76 mm，處于頂管 27 號管節(jié)處；頂管工程的變形量處于合理的變化范圍內(nèi)，地鐵 6 號線盾構(gòu)穿過街通道 2-3 頂管累計沉降如圖 9 所示。

江南大道改造提升工程大盾構(gòu)穿越江暉路人行過街通道工程 1# 工作井過程中，穿越段最大隆起 1.23 mm，在 1# 工作井西北角處；江暉路人行過街通道頂管工程 1# 工作井整體最大沉降 2.13 mm，在 1# 工作井西 30 m 位置處；頂管工程的變形量處于合理的變化范圍內(nèi)，江南大道改造提升大直徑泥水盾構(gòu)穿越過街通道 1# 工作井累計沉降如圖 10 所示。

圖9 地鐵 6 號線盾構(gòu)穿過街通道 2-3 頂管累計沉降曲線圖

圖10 江南大道改造提升大直徑泥水盾構(gòu)穿過街通道 1# 工作井累計沉降曲線圖

江南大道改造提升工程大盾構(gòu)穿越江暉路人行過街通道工程 2# 工作井過程中，穿越段最大隆起 1.87 mm，在 2# 工作井東南角處；江暉路人行過街通道頂管工程 2# 工作井整體最大沉降 2.55 mm，在 2# 工作井東側(cè) 30 m 位置處；頂管工程的變形量處于合理的變化范圍內(nèi)，江南大道改造提升大直徑泥水盾構(gòu)穿過街通道 2# 工作井累計沉降如圖 11 所示。

圖11 江南大道改造提升大直徑泥水盾構(gòu)穿過街通道 2# 工作井累計沉降曲線圖

5 結(jié)語

1）整個施工過程中過街通道頂管工程最大沉降值為 2.76 mm，處于合理沉降范圍內(nèi)。

2）通過采用同步注漿中加入水泥、對頂管工作井及管節(jié)保護、對盾構(gòu)隧道管片保護、二次壓漿壓泥、調(diào)整監(jiān)測頻率一系列的風險控制措施，本次穿越段順利完成了下穿任務(wù)，最終完成后各項指標良好，確保了地鐵隧道施工、大盾構(gòu)隧道施工與頂管的安全。該工程下穿過程中風險得到有效控制，希望對以后此類的工程累積經(jīng)驗，完善隧道施工技術(shù)。

3）大量的實例和成功的例子證明盾構(gòu)機良好的掘進姿態(tài)和盾構(gòu)的掘進控制參數(shù)的適時調(diào)整是保護建筑物安全的技術(shù)保障。因此在穿越既有建筑物前，也應(yīng)該檢查設(shè)備，確保盾構(gòu)機在穿越中的可靠性，避免在穿越過程中停機，確保盾構(gòu)機在穿越是勻速連續(xù)掘進。Q