盾构下穿河流及桥桩施工技术经验总结

盾构下穿河流及桥桩施工技术经验总结

银征兵

北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司

结合台州市域铁路S1线一期土建施工三工区中间风井～开发大道站盾构区间左线下穿东山河及桥桩施工实际情况，就盾构下穿河流及桥桩施工中应采取的技术措施和注意事项进行了简述，希望能对同类工程起到借鉴作用。

一、工程概况

台州市域铁路S1线一期土建施工三工区中间风井～开发大道站盾构区间左线，左线起讫里程为S1DK5+108.00~S1DK7+216.00，全长2098.695m；共计1312环。线路平面最小曲线半径为1000m，线路纵向最大纵坡-3.021‰；隧道埋深10.1m～16.05m。区间左线在里程S1DK5+400-S1DK5+500范围内下穿东山河，水面宽约50m，水深0.5~2.7m，河底距隧道顶面10.1m，经调査汛期时变化幅度为1.2m左左。

根据勘察资料显示，中开区间范围内土层自上而下依次主要为（1）0层填土（1）层黏土（2）2层淤泥（3）1层黏土（3）2层黏土（4）1层黏土（4）2层黏土。

二、施工技术措施：

1、下穿前的准备

根据台州台中轨道交通有限公司关键节点施工前条件验收管理办法组织施工前条件验收：

(1)、盾构下穿河道及桥桩安全专项方案评审批准、根据方案要求，对周边建构筑物及管线调查及风险源分析评估；

(2)、应急准备、作业人员资质审查及安全、技术交底工作，材料构件进场验收、设备维护。

（3）布设加密监测点，配合防汛墙管理部门做好沉降信息化监测控制；对整套监测系统进行调整，保证所采集数据的正确性。

2、合理设置土压力值，防止超挖和欠挖

盾构推进至距离河道30m起，对土压力值进行严格的控制，并结合环境监测数据对土压力值进行调整。 对由于盾构在河道底部下穿时其上部覆土厚度与下穿前后有所变化，故需要重新计算设置土压力，并结合实际监测数据调整，进行信息化施工。 对每环的实际出土量和理论出土量进行比较，严格保持开挖面的土压平衡，减少对土体的扰动，防止超挖及欠挖， 根据东山河床地质情况和前面掘进经验在淤泥层粘土层拟定掘进参数

施工前，先根据实测的覆土深度及水位情况计算出理论土仓压力，掘进过程中先按照理论土仓压力进行掘进，并根据地面沉降情况实时调整土仓压力。对于出土量采取方量及重量双控，每斗均需要测量，并根据实测结果随时调整同步注浆量。

3、降低推进速度，控制总推力

下穿河道时，要坚持“匀速快速”通过的原则，由于本工区下穿段地层为上软下硬地层，且盾构机在掘进过程中扭距较高，遂决定采取排图、降速的方法，盾构机在下穿河道时，宜采取较低的速度推进，速度一般控制在<20 mm>，严格控制千斤顶总推力，减少土层扰动，以免顶破河底土体，从实际情况来看，掘进效果较好。

4、调整好盾构姿态，减少纠偏次数及纠偏量

在下穿推进过程中，利用“测量导向系统”连续测量盾构机的姿态，并进行人工测量复核，盾构司机根据偏差及时调整盾构机的推进方向，穿河掘进过程中要坚持“勤纠少纠”的原则，尽可能减少大幅度纠偏，特别是铰接的伸缩，减少土体的扰动，从而保证盾构机平稳地从河道下方下穿。

5、优化浆液配比，合理设定注浆量及注浆压力

在下穿施工前，制作浆液试块，并对浆液的性能指标进行测试，实测砂子含水量，严格按照配合比进行同步注浆浆液的配置，性能指标包括稠度、初凝值、泌水率、抗压强度、比重。 在下穿过程中，将每班对浆液取样测试，并根据实际注浆效果，对浆液配比进行调整优化，确保浆液质量。根据以往经验，下穿时注浆量为理论建筑空隙150％，并根据实际情况做适当调整，以保证地表沉降控制在保护要求内。注浆压力小于0.2Mpa～0.3Mpa，以免应压力过大而顶破河底土体。

掘进过程中做好渣土改良，利用泡沫、膨润土、水等多种材料进行改良，保证土的流塑状态，减小盾构机扭距。

同步注浆配比

6、严防盾尾漏水

采用三道密封刷，防止盾尾透水；控制好管片姿态，居中拼装，防止盾构建筑空隙过大形成透水通道。 盾构机采用三道盾尾钢丝密封刷，能有效防止盾尾透水。推进时定期、定量、均匀压注盾尾油脂，有效保护盾尾钢丝密封刷。如遇特殊情况，可按实际情况加大盾尾油脂的压注量。

采取上述措施后，基本可控制盾尾渗漏。如果盾尾发生渗漏，则从管片注浆孔压注聚氨酯，形成环圈，封闭涌水通道。

7、预防措施

（1）提前对施工人员进行交底，做到精心施工，同时加强值班管理、工程监测。

（2）配备足够的机动设备，应急物资到位，一旦发生意外情况，在第一时间投入工作。

（3）盾构下穿河道期间，安排监测人员对河道进行24小时监测。技术人员根据沉降变化数据及时调整施工参数，将指令通过内线电话通知盾构驾驶室，盾构推进后的效果又反映到监测数据的变化。如此循环，做到动态管理，实现信息化施工。

（4）在推进前，一定要对盾构进行足够的调试，确保盾构性能的可靠性。同时，配备足够的值班维修人员，及时处理盾构设备的故障，确保盾构推进顺利进行。

（5）盾构下穿河道时，若河床变形值达到警戒值，盾构机减小土压力，开启超挖刀，还可通过采取在河床上增加附加应力。

三、施工风险分析

风险识别

风险等级根据《台州市域铁路S1线一期PPP项目工程总承包项目部风险评估报告》内的等级确定：

盾构下穿东山河判定为Ⅱ风险，主要风险分析螺旋机喷涌、铰接漏水、盾尾漏水、河床塌陷涌水风险，

盾构穿越期间，存在河底击穿风险，导致河流与掘进开挖面连通，易引起喷涌等，对土仓压力、掘进速度等盾构掘进参数的控制造成较大的难度，严重时地面河底塌陷、桥柱倾斜、河水灌入隧道，导致无法掘进施工。掘进过程中，设备出现故障，缺少主要材料导致无法掘进，长时间在河底停机，增加透水施工风险。

结束语：台州市域铁路s1线地铁首期工程土建三工区中间风井～开发大道站盾构区间左线下穿东山河及桥桩施工过程安全可控、隧道施工质量良好。在盾构掘进过程中，我们也遇到了很多新出现的问题，在参建各方的共同努力下，最终控制解决了在下穿河流及桥桩所遇到的难题，为后续地铁的施工积累了丰富经验。

作者简介：银征兵，男，工程师，本科，主要从事城市轨道交通工程监理工作。