地鐵盾構(gòu)下穿既有河流施工控制與監(jiān)測技術(shù)研究

高二明

【摘要】本文以石家莊地鐵3號線塔冢站～東王站區(qū)間下穿民心河施工為案例，從盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)管理、注漿控制以及施工監(jiān)控量測三個方面介紹了盾構(gòu)法施工下穿既有河流時(shí)的施工控制措施。實(shí)踐證明，采用本文所介紹的施工控制措施，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中自始至終未出現(xiàn)任何滲漏和涌水情況，可以保障盾構(gòu)自身及周邊施工環(huán)境的安全。本文所總結(jié)的施工控制措施完全可以為以后類似工程提供借鑒及參考。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)施工；下穿河流；施工控制；監(jiān)控測量

一、工程概況

石家莊地鐵3號線塔冢站～東王站區(qū)間，起訖里程DK14+662.478～DKl5+255.878，長度593.4m，盾構(gòu)掘進(jìn)隧道，圓形斷面，采用裝配式鋼筋混凝土單層襯砌，斷面內(nèi)徑5400mm，結(jié)構(gòu)厚度300mm。隧道埋深約為10.42～13.15m。左右線間距為13.7～15.2m，推進(jìn)方向?yàn)樗Ｕ局翓|王站。線路最大縱坡為14.000，坡段長為200m。

二、盾構(gòu)下穿民心河施工風(fēng)險(xiǎn)分析

民心河年代較久，河底防水層會有破壞，防水效果大減，河床以下土層中可能存在滲水現(xiàn)象。盾構(gòu)區(qū)間隧道雙線四次下穿民心河，對民心河擾動較大，且隧道頂部存在透水砂層。在盾構(gòu)下穿民心河時(shí)，可能會引起河底裂縫，造成民心河河水下滲與地下水相通，極有可能引發(fā)盾構(gòu)掘進(jìn)過程中發(fā)生“噴涌”現(xiàn)象，造成盾構(gòu)掘進(jìn)困難。

在穿越民心河過程中，施工人員均在盾構(gòu)內(nèi)部作業(yè)，一旦噴涌、管片上浮、盾構(gòu)機(jī)鉸接密封滲漏事故發(fā)生后，人員涉及的范圍較廣，現(xiàn)場處理困難，救護(hù)周期長，被困受傷人員若得不到及時(shí)醫(yī)治，造成人員傷亡幾率較大，死亡率極高。另外，可能造成機(jī)械設(shè)備損壞，既有結(jié)構(gòu)開裂變形，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，在盾構(gòu)穿越民心河的過程中，應(yīng)制定切實(shí)可行的施工安全保障措施，確保盾構(gòu)施工安全順利地進(jìn)行。

三、盾構(gòu)下穿民心河施工控制措施

（一）盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)管理

盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)民心河之前，應(yīng)嚴(yán)格檢查盾構(gòu)機(jī)刀盤、推進(jìn)千斤頂、注漿系統(tǒng)、密封系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，確保盾構(gòu)機(jī)安全無故障，以避免盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)過程中發(fā)生施工中斷。

盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，必須保證螺旋輸送機(jī)有良好的密封性。特別要注意同步注漿漿液不能凝固盾尾密封刷，同時(shí)要經(jīng)常向盾尾密封內(nèi)注油脂，以保證盾尾密封能正常工作，防止密封失效漏水。嚴(yán)格控制管片的開裂，充分保證推進(jìn)千斤頂撐靴的球形連接鉸接自如，以保證靴板與管片面充分密貼，避免管片環(huán)面局部應(yīng)力集中；拼裝管片時(shí)，環(huán)面平整度嚴(yán)格保證，避免因此造成管片環(huán)面局部應(yīng)力集中開裂；掘進(jìn)過程中應(yīng)避免進(jìn)行過大或過急糾偏。

（二）注漿控制

在盾構(gòu)機(jī)正常穿越民心河的同時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行同步注漿。同步注漿應(yīng)在盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)盾尾形成空隙的同時(shí)進(jìn)行，通過盾構(gòu)機(jī)的注漿系統(tǒng)以及盾構(gòu)尾部的注漿管進(jìn)行，對盾尾空隙進(jìn)行有效填充，從而在管片周圍形成牢固而穩(wěn)定的固結(jié)層，使盾尾周圍土體獲得必要支撐，不但有利于隧道襯砌的防水，而且可以達(dá)到控制地表沉降的目的。

（三）二次注漿

同步注漿難免存在注漿壓力、注漿量不足的情況，注漿效果不足的環(huán)塊一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)注漿，即二次注漿。二次注漿應(yīng)通過管片對周圍土體進(jìn)行注漿補(bǔ)充，從而保證管片與圍巖間隙充分填充。二次注漿對減少地面沉降，保護(hù)沿線影響范圍內(nèi)建構(gòu)筑物的效果顯著。

四、施工監(jiān)控測量

（一）現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容

盾構(gòu)穿越民心河時(shí)監(jiān)控量測項(xiàng)目主要包括隧道內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)與隧道外周邊環(huán)境及巖土穩(wěn)定性監(jiān)測，現(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容包括：地面沉降、地表裂縫監(jiān)測，隧道周邊收斂、拱頂下沉監(jiān)測，地中位移監(jiān)測以及地層接觸應(yīng)力量測。其中，地面沉降以及隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測為主要檢測內(nèi)容。

（二）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

（1）地面沉降點(diǎn)布設(shè)。盾構(gòu)機(jī)下穿民心河在保證勻速、快速掘進(jìn)同時(shí)，地面沉降量和累計(jì)沉降量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，符合相關(guān)規(guī)范。因此，盾構(gòu)在下穿民心河前后，要做好地面監(jiān)控測量。（2）隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測、隧道內(nèi)的管片監(jiān)測，在襯砌成形的管片合適位置處標(biāo)出監(jiān)測標(biāo)志，利用全站儀和水準(zhǔn)儀同時(shí)對管片的三維坐標(biāo)進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測，防止管片的上浮和沉降，同時(shí)對管片進(jìn)行凈空收斂監(jiān)測。

五、結(jié)語

盾構(gòu)法下穿民心河作為石家莊地鐵塔冢站～東王站區(qū)間的關(guān)鍵控制性工程，其施工順利與否嚴(yán)重影響該區(qū)間的順利貫通。通過施工及監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋情況證明，盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)的情況下，采用本文所闡述的施工措施，可以確保盾構(gòu)施工安全成功地下穿民心河，在穿越施工過程中自始至終未出現(xiàn)民心河河水滲漏和涌水情況，整個穿越過程安全平穩(wěn)。盾構(gòu)機(jī)順利下穿民心河為實(shí)現(xiàn)塔冢站～東王站區(qū)間的順利貫通奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為城市地鐵盾構(gòu)施工下穿既有河流提供了寶貴施工經(jīng)驗(yàn)。