北京八號線二期地鐵盾構施工保壓技術初探

趙 宇 韋宏鵠

(北京工業大學建筑工程學院，北京 100024)

北京八號線二期地鐵盾構施工保壓技術初探

趙 宇 韋宏鵠

(北京工業大學建筑工程學院，北京 100024)

針對盾構施工過程中，常因地面加固、機械維護等因素造成長時間停機等待的情況進行了分析，并以北京八號線二期地鐵盾構保壓施工為例，研究了停機位置的選擇要求，總結了停機前以及停機期間的技術要點，解決了因停機引起的泥漿流失、地表沉降等問題。

盾構施工，保壓技術，地表沉降

0 引言

近年來，隨著我國各大城市市政建設的大力發展，盾構法隧道施工以其獨有的安全、智能、快捷等優勢，越來越得到廣泛的推廣和應用。土壓平衡盾構掘進模式既適用于含水量和粒度組成比較適中的粉土、砂質粉土、砂質粘土等土質，又能適應含砂量過高而不具備流動性的土質[1]，此模式采用通過螺旋輸送機控制排土量以及通過推進速度控制進土量這兩種方式來控制土倉壓力，在掘進過程中不斷轉換以保證開挖面的穩定[2]。

北京地下工程穿越地層復雜，均為第四系全新統人工堆積層、上更新統沖洪積層等，地下水主要為孔隙潛水。根據以往盾構施工經驗，其停機時間不能超過72 h，超過72 h砂卵石地層的穩定能力就會出現問題，存在施工風險。而盾構機在每掘進400 m～500 m左右時必須帶壓進艙對盾構機易損部位進行檢查和維修[3]。因此深入了解盾構機保壓技術要點，歸納總結施工經驗，對今后類似工程施工的預防和應對，對降低盾構施工的風險，保證地鐵工程安全進行，具有借鑒和指導意義。

1 工程概況

什南區間(什剎海站—南鑼鼓巷站)右線盾構起訖里程為YDK19+285.918～YDK20+031.225，長為745.31 m，共計622環。

盾構始發出什剎海站后，偏離地安門外大街折向東南方向，沿線下穿玉河、地安門外大街東側的大量民房和商鋪，絕大部分建筑為平、瓦房，掘進至東不壓橋胡同時，區間折向東下穿地安門東大街北側的部分民房和商鋪，直至南鑼鼓巷站。整條線路基本在房屋下面穿行，沿線房屋多以1，2層平瓦房為主(下穿平瓦房段約占區間全長的90%)，此外還包括3層～5層商業樓及學校辦公樓，另外還下穿或側穿萬寧橋、玉河及暗河等河流或橋梁，地面標高45.95 m～48.29 m。線路上基本無市政管線。

2 停機位置選擇

2.1 地面建筑物調查

根據地面周邊環境的調查，計劃掘進至73環時停機，組織拆除反力架及負環管片。停機位置見圖1。

由于該線路下穿大量古舊老式平房群，40環～100環范圍內無空曠地段，經多次調查，天匯大院胡同地勢平穩，刀盤位于平房與天匯大院胡同道路下方，盾體在A區段9號房屋下方，房屋為磚結構，3個房間，無人居住。因此選擇此處進行停機維護。地表建筑物分布圖見圖2。

2.2 停機段工程地質狀況

停機段埋深16 m左右，隧道底部地層為⑥粉質粘土、⑥2粉土，隧道開挖面主要為⑤9卵石圓礫層、⑥4中細砂層、⑥粉質粘土層、⑥2粉土層，拱頂土層主要是⑤9卵石圓礫層(層厚2 m)、④4中細砂層(層厚2 m)、③2粉土層(層厚4 m)、①人工填土層(層厚3 m)。73環時停機，停機位置拱頂圓礫卵石層、中細砂層較厚，不利于穩定掌子面，應注意沉降。地質剖面圖見圖3。

3 停機前技術要點

1)掘進至停機位前10環處，應嚴格控制盾構機姿態，調整盾構機姿態稍微上揚，機頭比盾尾高1 cm～2 cm。減少停機時間過

長造成盾構機栽頭幾率。

2)掘進至停機位(73環)時，應將土壓提高至1.7 bar～1.8 bar，加大掌子面及土倉內的膨潤土注入量，膨潤土注入4 m3～7 m3，膨潤土漿液粘度控制在25 s以上，pH值控制在7～9之間，比重為1.15，刀盤轉速0.3 r/min，使膨潤土漿液與渣土均勻混合，并盡可能使膨潤土漿液向地層內滲透，在開挖面形成較厚的泥層，保證開挖面的穩定。

3)二次注漿及時跟進，第73環拼裝完成之后，再往前推進10 cm～30 cm，推進過程中(停機位前7環～8環處)進行二次注漿，注漿壓力控制在0.3 MPa～0.5 MPa。注漿量根據現場實測進行及時調整。同時利用同步注漿系統壓注膨潤土漿液，使膨潤土漿充分填充盾尾周邊，防止因停機時間過長或二次注漿壓力控制不當造成盾尾被雙液漿卡住或注漿管端頭堵塞等現象。

4)第73環拼裝完成以后，開始第74環掘進。第74環掘進10 cm～30 cm后停機，利用中盾內的管路向盾體外壓注膨潤土漿液。膨潤土漿液粘度控制在25 s以上，pH值控制在7～9之間，比重1.15，壓注壓力2 bar～3 bar，注入量約為3.6 m3；注入膨潤土時嚴格控制注入壓力，以防止因注入壓力過大導致地面隆起。

5)加大盾尾油脂的注入量。

4 停機期間控制要點

1)停機期間，操作室應24 h安排專人值班，檢查停機期間各種參數變化，發現土倉壓力小于1.4 bar或土壓下降速率超0.2 bar/d時，啟動盾構機掘進10 cm～15 cm，提高土倉壓力至1.7 bar～1.8 bar。當地面沉降速率偏大(超過1 mm/d)時，也應進行適當保壓。

2)加強地面巡視，加大監測頻率，根據檢測時報，分析對比每天數據變化，發現異常情況，及時分析查找變形原因，確保停機區域地層穩定。

3)加強盾構機維保工作，定期轉動刀盤并運轉設備，確保盾構機各系統性能保持良好狀態。

4)操作室值班人員應堅持交接班制度，把當班的參數變化或需接班人注意的事項填寫在記錄中。

5)加快停機后負環管片及反力架的拆除進度，合理安排工期，盡快恢復正常掘進，把施工風險控制在最小程度。

5 結語

經過多次實踐研究，通過上述調控方式，停機期間氣壓液位非常穩定，地面沒有出現沉降，完全達到了預期設想的效果，為下一步的施工打下了良好的基礎。另外，這種施工技術可以應用推廣到其他方面，各類型的盾構機可以在需要的情況下采用此種方案來保證地質條件的穩定，為工程施工提供更好的條件，減少工期，提高效率，創造更大的價值。

[1] 竺維彬，鞠世健.復合地層中的盾構施工技術[M].北京：中國科學技術出版社，2006.

[2] 周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].北京:中國建筑出版社，2004.

[3] 張民慶，卓 越，韓忠存.廣州地鐵楊體區間飽和含水砂層施工[J].世界隧道，1998(6)：106-107.

Holding pressure technology of metro shield construction for Beijing No.8 line phaseⅡ

Zhao Yu Wei Honghu

(ConstructionEngineeringInstitute,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100024,China)

According to long downtime waiting caused by ground reinforcement, mechanical maintenance and other factors in shield tunnel construction process and analyzed the situation, taking the holding pressure technology of metro shield construction of Beijing No.8 line phase Ⅱ as an example, researched the selection requirements of downtime position, summarized the technology key points of downtime and downtime period, solved the mud loss, ground subsidence and other problems caused by downtime.

shield construction, holding pressure technology, ground settlement

2015-02-10

趙 宇(1990- )，男，在讀碩士； 韋宏鵠(1960- )，男，副教授

1009-6825(2015)12-0174-03

U455.43

A