復興路隧道浦西引導段地下連續墻爆破及盾構穿越施工

金宏

摘 要：本文就盾構穿越地下連續墻時，在不影響已建成構筑物使用功能的條件下，利用爆破法對地下連續墻進行破除，盾構再進行穿越的施工工藝、施工過程進行了闡述。

關鍵詞：地下連續墻；爆破；隧道；盾構

1.工程概況

9號線3標浦明路風井～中華路站區間隧道上、下行線盾構分別穿越運營中的復興東路隧道浦西引導段及其地下連續墻。地下連續墻對應區間隧道的具體環號為上行線936～958環、下行線948～969環。在此位置，隧道位于⑤1-1層、⑤1-2層和 ⑤3層土層中。復興東路隧道引導段地板標高-8.641，采用地下連續墻作為圍護結構，地下墻-13.675m標高以下范圍設計采用C30玻璃纖維砼。該穿越處地下連續墻強度在40Mpa左右。為確保盾構能夠順利穿越該處，同時確保工程的施工進度，對地下連續墻采取地下爆破進行預先處理，然后盾構再進行穿越。

穿越段隧道的軸線情況為：上行線平曲線R=349.856m的左曲、坡度為16‰，下行線平曲線為R=354.851m的左曲、坡度為16‰。

2.爆破施工

本次地下連續墻共處理4幅地下連續墻，上、下行線各處理2幅。地下連續墻的處理分四個階段：路面開挖、放樣鉆孔、裝藥爆破和恢復。

2.1地下連續墻爆破流程

地下連續墻爆破孔頂位→預埋炸藥孔鉆孔→采用定位桿法裝藥→填充炸藥孔，對孔口進行防護覆蓋→連接起爆網絡→對四周進行爆破警戒，爆破→對炸藥孔封堵→路面恢復

2.2炸藥用量

（1）最小抵抗線：W取400mm；

（2）起爆形式：采用雙發導爆管雷管并聯、RDX起爆具輔助起爆，孔間采用ms-6延期。

（3）最大一次起爆用藥量：3kg；

（4）炸藥類型：乳化炸藥，按4：1藥量配備起爆具輔助起爆

（5）單孔藥量：（中間孔為最大藥量）Q=KV=3×0.8×8×0.8=15.36kg

K――爆破單位體積巖石的耗藥量，簡稱單位耗藥量（kg/m3）。需要注意的是，單位耗藥量K值的確定，應考慮多方面的因素，經綜合分析后定出。

V――標準拋擲漏斗內的巖石體積（m3），

（分成5個單體藥包，藥包自下而上用ms-6毫秒延期雷管起爆，藥包之間用黃沙隔開）

2.3爆破孔后期處理

爆破結束后對鉆孔進行回填處理。標高-13.675m以下的鉆孔采用惰性漿液進行充填。該標高以下是盾構穿越的位置，不宜采用可硬性漿液進行回填。

地下連續墻-13.675m以上的鉆孔內采用水泥砂漿充填。采用M30的水泥砂漿。

3.盾構穿越

3.1盾構設備及軸線優化

3.1.1盾構機設備優化

對投入施工的盾構根據工況，進行切削能力優化調整，增強刀盤的切削能力、提高刀具的耐磨性能、合理布置切削刀具。針對本次穿越體的情況對盾構刀具的增加制定了方案。共增加各類刀65把。

取消設置盾殼外面的同步注漿注入管裝置。盾尾密封注入管的設置還是有必要的，所以變更為盡可能減少伸出量，變更為20mm并在前方設置保護刀。

3.1.2隧道軸線的優化

由于隧道軸線與地下連續墻之間存在一定的夾角，盾構切削地墻時可能導致切削面軟硬不均勻，所以對軸線進行適當的調整以滿足盾構切削的需要。

3.2正面平衡壓力控制

由于地質條件、地面附加載荷等諸多因素不同的制約，將導致刀盤前方土壓力有所差異，為此需及時調整土壓力值。若盾構切口前地面沉降，則需調高平衡壓力設定值，反之調低。同時對沉降報表進行分析，反饋給推進班組。根據該處隧道中心埋深及土質情況，對穿越段土壓力設定值按照如下公式計算：

正面平衡壓力：P=k0？h+P1

P： 平衡壓力（包括地下水）；？：土體的加權平均重度；h：隧道中心埋深m；k0：土的側向靜止平衡壓力系數；P1：建筑物附加荷載。

盾構在掘進施工中均可參照以上方法來取得平衡壓力的設定值。具體施工設定值根據盾構埋深、所在位置的土層狀況以及監測數據進行實時優化調整。

3.3刀盤扭矩控制

盾構穿越爆破后地下連續墻時，土體中包含著混凝土爆破后的不同粒徑大小的混凝土顆粒，在掘進時應密切貫注刀盤扭矩的變化情況。尤其是在盾構切口剛剛到達時，刀盤扭矩會有一個突變的過程，扭矩值會極具的升高，此時應當降低推進速度控制扭矩，如果降低速度后仍然不能使扭矩降降至正常值時，應當暫停推進待刀盤扭矩值降低后再恢復推進。

3.4出土量控制

由于穿越的土體中包含破碎后的混凝土顆粒，在掘進時會注入一定量的水或其它改良劑，在出土時可能對出土量的判斷受到影響。此時，應當通過結合對每箱土的掘進距離進行綜合判斷分析，確保不超挖、欠挖。

3.5管片拼裝控制

在盾構進行拼裝的狀態下，由于千斤頂的收縮，必然會引起盾構機的后退，因此在盾構推進結束之后不要立即拼裝，等待2～3分鐘之后，到周圍土體與盾構機固結在一起后再進行千斤頂的回縮，回縮的千斤頂應盡可能的少，以滿足管片拼裝即可。

3.6同步注漿和二次注漿控制

通過同步注漿及時充填建筑空隙，減少施工過程中的土體變形。盾構掘進時宜采用多點同時注漿，漿液采用可硬性液漿。多點同時注漿能夠即時填補建筑空隙，不易產生注漿盲點，能夠有效覆蓋整個圓周，對控制建筑物沉降效果顯著。

穿越時同步注漿量為建筑空隙的250%左右，即每推進一環同步注漿量約為4.2 m3。泵送出口處的壓力控制在略高于周圍水土壓力。

4.施工監測

4.1復興東路隧道結構監測

4.1.1監測內容

主要對隧道結構的本體監測，監測內容如下：

下層通道南線、北線垂直位移監測；上層污水泵房垂直位移監測；隧道洞口橫梁垂直位移監測；隧道裂縫監測。

4.1.2測點設置

復興東路隧道結構本體監測：

（1）下層通道南線、北線垂直位移監測：

在復興東路隧道下層南線、北線布設沉降觀測點，分別布設于隧道通道兩側墻體上，共計40個， 編號為Q01～Q40。

（2）上層污水泵房垂直位移監測

復興東路污水泵房位于盾構隧道下行線上方東側，反應其在施工期間受到的影響，在上層隧道污水泵房內布設沉降觀測點，共計4個，編號為WS01～WS04。

（3）隧道洞口橫梁垂直位移監測：

在復興東路隧道入口橫梁上布設沉降觀測點，共計3個，編號為HL01～HL03。

（4）隧道裂縫監測：

為掌握爆破及恢復施工對隧道內裂縫的影響，對污水泵房水池底部裂縫進行調查監測，編號為LF01。

5.結束語

復興東路隧道浦西引導段地下連續墻于2008年7月15日凌晨實施了成功爆破。

地面拾振儀監測值如下：

豎向最大振動值1.4823cm/s，橫向最大振動值1.3999cm/s。均符合國家規定3.5-4.5 cm/s的安全值（參考框架房屋）。

隧道內拾振儀監測值如下：

豎向最大振動值9.73cm/s，橫向最大振動值2.58cm/s。均符合國家規定10-20 cm/s的安全值（參考交通隧道）。

下行線隧道分別于：2008年7月23日穿越第一幅地下連續墻； 2008年8月1日穿越第二幅地下連續墻。

上行線隧道分別于：2008年9月12日穿越第一幅地下連續墻； 2008年9月19日穿越第二幅地下連續墻。

復興東路隧道浦西引導段南北線結構總體沉降變化量為：

北線：-12.77mm～ -16.31mm，南線：-11.23mm～ -15.01mm均滿足沉降要求。

參考文獻：

[1] 楊軍，尚昊，郭志昆. 軟土隧道地震反應的數值分析[J]. 建筑技術開發，2003年11期.