淺析廣佛線右線隧道盾構下穿珠江北航道施工

鄭勝

摘 要：盾構長距離穿越珠江北航道，地質條件和地下水狀況十分復雜，地底軟硬不均，局部微風化砂巖最高抗壓強度達到120mpa以上，珠江北航道結構頂板與中等透水<2-2>砂層最小間距僅為6.2m，與珠江北航道水系有一定連通性，盾構承受水壓高，施工風險大。為了確保過江安全，文章盾構各項掘進參數控制，江底監測等問題進行分析研究。

關鍵詞：盾構過江；江底監測；江底噴涌；軟硬不均地層

1 工程概況

廣佛線施工14標（沙涌站～沙園站）盾構區間從廣州荔灣區沙涌站始發，經芳村大道東，下穿沙涌河、沙涌水閘及珠江主航道，最后穿越光大社區到達沙園站吊出。隧道全長2954.577m，其中右線長1459.737m，左線長1494.84m，隧道線間距12～34m。右線盾構下穿珠江北航道里程YDK23+220～YDK23+615，長395m，平面呈直線。于YDK23+220（202環）開始以-3.466‰下坡穿越珠江，在YDK23+615（465環）完成過江。

2 施工重難點

（1）過江施工，地層水壓大，防止隧道噴涌是一個重難點。（2）盾構長距離穿越強風化、中風化泥質粉砂巖、砂巖，較高土壓下，刀盤易結“泥餅”。（3）過江段上軟下硬地層，施工困難。（4）江底開倉，作業風險大。

3 施工過程控制及主要技術措施

在盾構穿越珠江期間，主要是防地層超挖，防盾構滲漏，同時要保證管片背后注漿的飽滿度。盾構施工對周邊土層影響程度較多，要針對不同的地層選不同的掘進模式和掘進參數。

3.1 土倉壓力控制。盾構區間下穿珠江段右線隧道洞身范圍基本為<7>、<8>以及<9>號泥質粉砂巖地層，三種地層交錯布置，且<8>、<9>所占比例較大，圍巖自穩性相對較好，盾構機可在<7><8>為主的地層采用土壓平衡掘進模式，對<9>地層為主的地層可采取半敞開模式掘進。

3.3 同步注漿控制。（1）同步注漿材料。水泥調控漿液凝固的強度，粉煤灰主要作為調節漿液的初凝時間、漿液和易性的材料，膨潤土用以減緩漿液的離析以及降低漿液泌水率的作用，細砂作為填充材料。（2）同步注漿配合比。根據施工要求，經實驗驗證，采用以下同步注漿配合比：

（3）同步注漿壓力控制。注漿壓力取1.1～1.2倍的靜止水土壓力，下穿珠江北航道施工期間，上部孔的同步注漿壓力控制在3.0～4.0bar。

3.4 二次注漿控制。（1）二次注漿配合比。二次注漿漿液采用雙液漿（水泥漿+水玻璃）。水泥漿液水灰比1：1，水：水玻璃（體積比）=3：1，水泥漿與水玻璃漿液體積比1：1。（2）二次注漿控制標準：注漿壓力達到0.5～0.6MPa；注漿量達到設計注漿量，注漿效果達到注漿的目的；當發現管片有明顯變形，應停止注漿。

3.5 掘進姿態控制。（1）控制管片上浮。盾構過珠江段管片上浮量在60mm～70mm之間。為擬合成型隧道線性，盾構掘進時下壓盾構姿態至-60～-70mm之間。實際操作時，盾構機的姿態控制在：豎直方向-70～- 60mm之間，水平方向±30 mm之間，可有效控制管片上浮。在滲水量大的地段，可適當加大盾構機下放量。（2）同步注漿量的控制。在硬巖地段需保證1.3～1.8倍理論注漿量，即5～7m3/環。在含水量大的地段，容易引起管片上浮，此時應加大注漿量。

3.6 防止刀盤結泥餅措施。（1）采取多次正、反轉刀盤清除刀盤上堵塞的“泥餅”。（2）根據地層情況適當調整掘進模式，在半敞開掘進模式、全敞開掘進模式下采用多加水、泡沫劑等碴土改良措施，減少刀盤泥餅。

3.7 防止螺旋機噴涌措施。（1）發生后立即關閉螺旋機出口安全閘閥，提高盾構密封倉的土壓力，確保開挖面的安全。（2）采用土壓平衡模式掘進，關閉螺旋輸送器及出土口，提高土倉內的土壓及推進速度。（3）在土倉中添加聚合物，改善碴土性狀，減小水的流動性。（4）同步注漿時，加入速凝劑，加快管片周圍土體的固結，減小管片的沉降量。（5）可能發生噴涌的地段，提前采用半敞開平衡模式掘進，嚴密監視分析碴土成分，判斷地質并根據掘進情況及時調整掘進參數。（6）在配備上加排水設備，加強隧道、盾尾排污能力，使積水排到洞外保證管片順利安裝。

4 施工監測

施工監測有成型隧道姿態監測及珠江河床監測。成型隧道監測依靠全站儀及鋁合金尺進行監測，每10環進行一次監測。根據監測結果及時調整盾構掘進姿態，指導盾構施工。

珠江河床監測只要依靠GPS+聲吶的方式進行監測。GPS進行定位，聲吶探測河床距離水面的深度，根據深度的大小，反算出河床的沉降。監測范圍為盾構刀盤前30m，后50m。江面監測由于江面波浪、潮汐等問題，精度較差，實測誤差在30cm左右。對盾構施工指導意義不大，對塌陷范圍的量測有一定指導意義。

5 結語

盾構下穿珠江風險很高，公司領導著重強調保障施工安全，在他們統一指導下監理部對各項監理制定精細化管理，加強過程控制，預防事故發生，做到各工序協調運作，現場監控量測到位，安全質量有序可控。