李文廣

（北京中航空港建設工程有限公司，北京 101399）

前言

機場建設內容較多，且機場滑行道的質量要求相對較高，由此各種施工技術的出現(xiàn)有效解決機場施工難度高、效率低、安全性差等問題。而在對過去相對較多的穿越建筑物和管線以及隧道建成的案例分析中，發(fā)現(xiàn)其風險性較高，且盾構穿越機場滑行道施工的案例相對較少，由此本文借此背景簡要的探討機場滑行道盾構穿越施工的相關內容。本次工程以南京到南淳城際快速軌道南京南站到祿口機場站工程TA01-1 標祿口機場站-1 號盾構井段施工作業(yè)為例，在前期的準備工作和試驗段施工作業(yè)中進行參數(shù)的獲取，并以下穿段施工作業(yè)和相關監(jiān)測措施來作為本工程研究的重點內容。最終結果表示該技術有著良好的施工成效，已經(jīng)形成一套完整的地鐵盾構區(qū)間穿越機場滑行道的施工技術體系，可供類似工程作為參考案例。

一、工程背景及分析

本工程主要為南京到南淳城際快速軌道南京南站到祿口機場站工程TA01-1 標祿口機場站-1 號盾構井段施工作業(yè)，該區(qū)域區(qū)間隧道中，左線設計的里程起終段為ZDK0+671.000--ZDK2+669.910，總長度為1998.97m；右線起終里程長度為1999.00m，其中隧道拱頂部的覆土為5.60--19.40m。

本段施工線路設計為“W”形式的縱坡，最大縱坡為7.5%，長度為913m，最小的豎曲線半徑為3000.0m（R）。在里程YDK0+671.000--YDK1+041.877、總長度為370.9m 的范圍內進行下穿機場停機坪和滑行道施工作業(yè)，此段覆土的高度為5.6-11.0m。本段地層主要位于粉質粘土、中風化和全風化安山巖層的地質結構中，地質結構條件軟硬布局均勻，上下軟硬不均勻，也有著沿著線路走向的軟硬交替情況，形式復雜多變。

二、施工措施分析

（一）穿越前技術

1.注漿孔增加

在本次工程中，需要將機場道面下的管片增加注漿孔，每一塊增加2 個，共15個[1]。不同注漿孔的增加既保障二次注漿本身的針對性更強，也防止了多次壁后注漿所發(fā)生的注漿孔堵塞的情況，進而對后期的沉降距離控制造成一定的困難。

2.改制刀盤

針對機場段穿越本身的地層結構十分復雜的情況進行分析，決定在盾構機的刀盤上設定三個定向的鉆孔，以此來進行選擇性的取芯和超前注漿等操作。并且將刀盤的轉速進行調整，原有轉速為2.3rpm，現(xiàn)調整到3.0rpm，以此來增加盾構機刀盤切削土體的能力。

3.優(yōu)化盾構機同步的注漿設備

同步注漿過程中，采取2 套SCHWING 雙出料口系統(tǒng)作為注漿作業(yè)的系統(tǒng)。

（1）增設同步注漿孔。將原有通向盾尾的注漿管路和注漿孔進行改造，原有注漿管路為2 套不動，將原有4 個注漿孔改造為現(xiàn)在的5 個注漿孔，減少在實際施工作業(yè)中堵管問題的發(fā)生，可對地面沉降做好有效控制，并且也可減少對機場正常運行的秩序影響[2]。

（2）開孔盾構機。在盾構機的開口環(huán)和盾尾環(huán)的環(huán)向上增加5 個定向鉆孔，以此實現(xiàn)盾構減少摩擦、背土、進出洞止水加固期間向盾構機外部壓注漿液，以及必要時進行多角度的定向超前注漿作業(yè)的目標。

4.優(yōu)化漿液

采取相互適應的單漿液作為同步注漿的漿液形式，該漿液在壓注的初期，其本身得屈服值就相對較高，且有著較小的壓縮性和泌水性，能夠對隧道的上浮進行有效控制[3]。

（二）試驗段施工作業(yè)

1.地質補勘

地質補勘作業(yè)中，需要對盾構軸線兩側、且距離隧道中心線兩側6.0m 的位置各自取1 個孔作為地質補勘點，深度取盾構下部2.0m 的位置，每個勘察點之間需要保持5.0m 的距離。在補勘點位上的補勘孔，其直徑大約在13cm，深度約為21.0m，在隧道的頂部保障10.5m 的埋深深度。結合詳細的地質補勘來細化的了解沿線地質情況。

2.模擬推進

在里程YDK1+041.877 到+141.877（ZDK1+041.741 到+141.742）、且穿越100m的設定區(qū)域定為祿口機場穿越的模擬推進段，在試驗段需要分析土體的壓力、推進的速度、出土量和注漿量以及注漿壓力和地面沉降關系等內容，以此來對該區(qū)間的盾構推進土體沉降變化的規(guī)律以及土體性質進行詳細掌握，對穿越段施工作業(yè)的參數(shù)進行調整，且可利用針對性的措施來減少土體沉降的范圍。

三、改良渣土措施分析

對渣土進行改良的原理為，在渣土中注入15-30L/min 的泡沫原液和150-200L/min 的壓縮空氣，需要保障發(fā)泡率在10-15 倍，此時的效果比較明顯，并且所產生的氣泡也不容易破裂，渣土可被改良，倉內土體的穩(wěn)定性也會得到一定的保障[4]。

四、穿越期間的參數(shù)控制方法

（1）所選擇的平衡壓力值為1.2bar。

（2）出土量控制經(jīng)過公式計算為39.67m3。管片的環(huán)寬度為1.2m，在巖層掘進過程中，經(jīng)過盾構所開挖出來的土體需要對其松散系數(shù)進行詳細考慮，保障每一環(huán)的出土量在53m3。

（3）對推進速度進行設定，一般正常推進的速度需要控制每分鐘2 到3cm 之間[5]。

（4）采取高比重的單漿液進行同步注漿作業(yè)，內部原料有粉煤灰、砂、添加劑、石灰和水。在壓注初期就會有著較高的屈服值，且有著較小的壓縮性和泌水性，能夠對地面的沉降和隧道上浮等情況進行有效控制。其盾構的外徑為6.49m，管片的外徑為6.20m[6]。經(jīng)過公式的計算可以了解到，每進行一環(huán)的推進，其建筑的空隙則為3.46m3。其中每一環(huán)的壓漿量需要保持在建筑空隙的150-180%之間，也就是5.1-6.2m3之間。

（5）在施工作業(yè)中如果需要糾正隧道的軸線、環(huán)面的傾斜角度或者是平整度時，需要采取專用的楔料進行糾正處理，以此糾正的量不可超出5mm。

（6）二次注漿。在壁后進行二次注漿期間，需要采取雙液漿進行關注，配重比例為：水∶水泥∶水玻璃=0.5 ∶1.0 ∶0.3，如果襯砌在盾尾位置脫出，此時則需要進行二次補注漿作業(yè)，每相隔3-5 環(huán)，就在隧道的周圍形成一道“環(huán)箍”，這時可促進隧道的縱向位置形成一條止水隔離帶。隨后對其實際的沉降情況進行觀測，每相隔5 到7 環(huán)之間再以具體情況進行適當?shù)难a漿作業(yè)。

五、現(xiàn)場監(jiān)測和沉降分析

（一）布置監(jiān)測點

在地表布置沉降監(jiān)測點，點位應當在盾構穿越祿口機場范圍內的監(jiān)測區(qū)域縱向延伸370m 大約為308 環(huán)，區(qū)域內部沿著中心線，和兩側的6,12,8m 布置監(jiān)測點，共7 排，每一排的間距大約在5 環(huán)（6m）的范圍內，最終可形成方格網(wǎng)狀的監(jiān)測點布置結構。

（二）監(jiān)測儀器布置與方法

利用全站儀三維紅外掃描技術進行全天候的沉降情況監(jiān)測，并且定期采取人工幾何水準來進行對比監(jiān)測。

以平行隧道邊線15m 的范圍內作為監(jiān)測區(qū)域，利用標準測程最長的全站儀進行監(jiān)測，一般所監(jiān)測的范圍不能超出200m。根據(jù)370m 左右的范圍在監(jiān)測區(qū)域的兩端各設置一臺監(jiān)測儀器。

（三）報警值的監(jiān)測

結合《城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范》的內容可以明確以下幾點內容。

（1）地表最大的隆沉量為+10mm 到-30mm 的范圍內，速率需要在3mm/d 范圍以下。

（2）隧道拱頂部的沉降需要在20mm 的范圍下，速率需要≤3mm/24h。

（3）板塊之間的差異沉降不能超出1.5cm。

（四）分析監(jiān)測數(shù)據(jù)

本次選擇3 點典型的斷面數(shù)據(jù)進行分析，3 個斷面管片的編號和對應的地質情況分別為：1460（停機坪區(qū)域中風化安山巖段）、1515（軟硬交接面段）、1570（停機坪區(qū)域粉質黏土段）。每個斷面其最終的橫向沉降槽如圖1 到圖3 所示。

圖1：中風化安山巖段斷面橫向沉降槽

圖2：軟硬交接段斷面橫向沉降槽

圖3：粉質粘土段斷面橫向沉降槽

由圖1 可以明確的是，盾構穿越中風化安山巖地層期間，由于其本身的條件相對良好，因此最大的沉降僅僅為6.4mm，并且在開挖右線過程中對于左線造成的影響相對較小。

由圖2 可以明確的是，盾構穿越軟硬交接段，由于該區(qū)段地表沉降被控制得較好，最大值為10.7mm，和硬巖段地表沉降僅僅相差4.3mm。

由圖3 可以明確的是，在粉質黏土段最大的地表沉降為15.8m，并且橫向上其對距離的影響也隨之增加，但是隨著隧道距離逐漸地變遠，開挖右線對于左線的影響也相對較小。

并且結合沉降槽可明確的是，沉降較大的地方是粉質黏土段，因此選擇該段的右線供頂?shù)乇沓两惦S著時間變化的曲線進行分析。分析后發(fā)現(xiàn)，右線的拱頂位置地表沉降在開挖12 天之后逐漸趨于平緩，最大沉降為15.7mm，日平均最大的沉降速率為2mm。

結合前面所設定的報警值監(jiān)測要求和數(shù)據(jù)分析可以，本工程所設計的內容滿足監(jiān)測設計要求。

結語

綜上所述，結合上述施工技術與措施的綜合應用，能夠有效完成難度十分高的盾構施工作業(yè)，解決了在軟硬不均下穿機場滑行道的盾構施工作業(yè)，并且各項指標均在合理的要求標準范圍內。