以工程实例介绍盾构长距离下穿过河涌质量安全控制要点

以工程实例介绍盾构长距离下穿过河涌质量安全控制要点

樊善勇

樊善勇

广州市地铁集团有限公司510330

摘要：本文以广州市轨道交通工程十三号线土建【施工七标】22#盾构井～温涌路站区间右线盾构里程YDK53+294～YDK53+475（第289～422环，长度181m）段下穿河涌为例，详细介绍盾构长距离下穿河涌的施工质量及安全控制要点，为地铁盾构施工类似的情况提供参考借鉴。

关键词：盾构；过河涌；质量控制；安全控制

0引言

目前国内各大、中城市正在进行大规模的地铁建设，绝大多数的区间均采用了盾构法施工，盾构施工相对于传统的矿山法施工有着施工环境相对安全、对不同地质的适应性强、施工精度高、施工速度快、施工干挠小等诸多优势，但盾构施工地下的地质情况复杂多变对过沙层、过硬岩、过河涌等情况还是存在一定的难度和风险，本文针对盾构施工长距离过河道的恣态控制及防冒顶击穿河道等风险控制将进行详细介绍。为今后地铁盾构施工遇到类似的情况提供参考借鉴。

1、工程概况

22#盾构井～温涌路站盾构区间起于22#盾构井，终点为温涌路站，右线里程为YDK52+506.000～YDK53+925.158，全长1419.583m。区间线路出温涌路站后，沿新塘大道西延线敷设，两条单线隧道并行，呈东西走向，途经新塘大道西路口，下穿河涌后经头涌大道路口到达22#盾构井；盾构区间在右线里程YDK53+294～YDK53+475（第289～422环，长度181m）段下穿河涌；下穿河涌段右线隧道顶部覆土厚度10.909m～13.646m，河堤高度为6.6m；下穿河涌线路线由直线段构成，纵坡为4.272‰，单向坡，线间距为12.49m～14.94m；穿越河涌段盾构掘进范围内主要地质为中粗砂、砂质粘性土、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩桥梁段河涌常年水位为5.7m，穿越段水文情况主要为富水层为<2-3>中粗砂，为松散岩类孔隙水，并具有微承压性。

盾构下穿河涌的平面及地质情况见下图

2、盾构下穿河涌段的重、难点分析

盾构在右线里程YDK53+294～YDK53+475（第289～422环，长度181m）段下穿路堤及河涌。河涌常年水位为5.7m，河涌底标高为3.2m，下穿河涌段右线隧道顶部覆土厚度10.909m～13.646m。主要地质风险为隧道顶部中粗砂层在掘进过程中发生喷涌、冒顶，盾构在全风化、强风化混合花岗岩等复合地质掘进中可能引发的结泥饼引起河涌下开仓重在风险，在不同地层交会段掘进因盾构姿态控制不当造成管片错台、上浮超标出现盾构轴线偏位的质量问题。

3、盾构过河涌段的前期准备

盾构在下穿河涌前，事先选定合适的位置（计划在5#联络通道处）对盾构设备进行全面维护和保养，并对设备进行一次全面的检修，包括驱动动力系统、电气系统、注浆系统和运输系统等等，保证所有的设备处于最佳工作状态，杜绝带病作业。同时，结合检查点地面加固情况，进行开仓检查刀具，并根据刀具实际磨损情况，确定是否进行刀具更换作业，为盾构机在河涌下顺利推进做好准备。。

4、盾构下穿河涌过程的质量及安全控制要点

3.1盾构机刀盘开始下穿路堤前，结合管片超前量，推算盾构过路堤段每一环管片的实际埋深，并对照地质勘察报告及实测水深，计算实际的水土压力；在计算当前环的土压时，应特别注意盾构机长度，施工时应明确刀盘、盾尾到达河床与离开河床对应的实际管片环号，以便适时调整土仓压力，掘进过程中严格进行土压管理，以监测点为反馈，不欠压不过压，确保上部河床及堤岸的稳定。

3.2盾构机过河段，本着快速均匀通过的原则，推进速度控制在35～55mm/min之间，以保证盾构迅速安全过河，刀盘转速控制在1.4～1.5r/min，严格控制盾构推进方向，减少大纠偏，本着勤纠偏，小纠偏的原则。

3.3严抓渣土管理工作，设计出土量为46m?/环，结合本标段前期施工地质情况分析，出土松散系数基本为1.2，故出土量控制54～55m?/环，并根据实际地质情况，适当调整松散系数取值。

3.4盾构下穿河涌期间加强同步注浆及二次注浆，同步注浆应以注浆压力、注浆量进行双控，并适当加大注浆量，管片每环同步注浆不少于6m?，压力控制在0.25MPa左右，最大注浆压力设定在0.3MPa；及时进行二次补注浆以填充因超方或塌方造成的孔洞或间隙，二次注浆及时跟进到当前环后5环处，每5～10环进行一次全环封箍，针对存在渗漏水及监测点收敛或拱顶沉降单次形变速率超过1mm的进行针对性二次注浆。注浆采用双控措施，注浆压力为0.25～0.3MPa，终浆压力为0.3MPa，注浆量不少于2m3。

3.5加大盾尾油脂压注量来防止浆液通过盾尾流失（将油脂注入量提升为65kg/环）。

3.6在盾构下穿河涌过程对掘进参数进行严格控制，盾构进入河涌后顶部土压降低0.2bar掘进，以降低泥饼形成风险并提升掘进速度，同时，每环的出土量由跟班技术员根据渣土斗存方实际测量得出，保证出土量测量精度，并对螺旋机出土口处渣温进行量测，渣土温度不超过40℃。出土量的控制通过调整螺旋机转速来实现，与土仓压力直接挂钩，必须由盾构司机、跟班技术员针对刀盘扭矩、总推力、掘进速度等参数进行综合权衡，以盾构掘进刀盘扭矩不超过3000kN?m，总推力原则上不大于18000kN，主轴承温度不大于55℃为主要控制依据。

3.7盾构掘进中一旦发现扭矩加大（高于3000KN?m），应立即采用1：8膨润土浆液按20%掺入量进行渣土改良，降低扭矩并保护刀盘，若发生喷涌现象立即采用高分子聚合物按0.4%掺入量进行渣土改良，消除喷涌影响。

3.8盾构施工的区间隧道，管片衬砌是隧道防水的重要环节。特别穿越河涌地段河道的地层，因此严格控制管片安装质量至关重要，其中特别注意防水等材料的安装、管片螺栓连接的紧固和环面超前量的控制，管片姿态配合盾构姿态的同时，加强管片复紧，降低管片拼装错台和损坏。

5、总结

此次下穿181米长的河涌段盾构施工，自2015年5月13日起，至2015年5月26日止，用时14天，平均13米/天，日最快掘进27米，通过对河涌两侧监测点的量测及安排专人对河面进行24小时巡视，监测点沉降满足要求，河面未见汽泡；通过对盾构拼装完成的管片进行人工测量，隧道成型轴线偏差满足规范要求。

参考文献：

[1]地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）2003修订版

[2]盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008）