軟土地區盾構長距離下穿群房施工技術

杜玉奇

（天津市地下鐵道集團有限公司，天津 300000）

1 工程概況

天津地鐵4號線某區間段長度為1 342 m，為左右線平行布置區間。該區間段由A站始發、B站接收，區間曲線半徑為2 000 m。左右線相鄰距離11.4～14.5 m，由A至B線路縱斷面整體呈上坡趨勢。線路出A站后，首先以短距離2‰的下坡，左右線先后以3.968‰、8‰的坡度上坡，而后以短距離2‰的下坡到達區間線路設計終點B站。區間結構頂上覆土厚度約為11～17 m。

區間盾構沿規劃均富路，經宜白路、宜趙路、長安道，沿線長距離穿越宜興埠鎮大量老舊平房 （1倍盾構直徑影響范圍內124棟），區間所穿越的平房均為磚砌結構、條形基礎，修建年代較早 （20世紀90年代），區間盾構平面示意圖見圖1。

圖1 天津地鐵某區間盾構平面示意圖

2 工程地質、水文地質

天津地區地下為軟弱土層，本區間垂直方向1.67～-39.9 m主要分布土層見表1。其中盾構區間土質主要為：⑥4粉質黏土、⑦粉質黏土、⑦1黏土、⑧1粉質黏土、⑧11黏土、⑧24粉質砂土、⑨11黏土、⑨1粉質黏土，其地質剖面圖如圖2所示。地層巖性特征見表1。

圖2 天津地鐵某區間段地質剖面圖

續表1

3 重難點分析

（1） 軟土地層穩定性差：本項目區間段大部分位于飽和粉質土地層中，地下水水量富足，地質土層自穩能力較差，觸變性及流變性較高，極易引起盾構頂部建筑發生變形、沉降，為本地鐵盾構區間的主要控制難點。

（2） 區間段內存在特殊地層：區間段貫穿路線局部路段存在夾雜液化地層，盾構施工需特別注重土倉壓力控制及盾構密封性控制，避免液化地層流動引起地面陷穴及突然沉降[1]。

（3） 盾構頂部地面建筑物老舊、密集：區間上方地面為大量密集老舊平房，年代較久且局部房屋破損嚴重，房屋自身結構穩定性較差，對地面沉降敏感，極易發生開裂破壞。

（4） 盾構區間下穿距離較長，施工影響范圍大：區間段距離全長1 342 m，全線上方均為老舊建筑物，影響范圍大，施工全線過程變形控制難度大。

4 軟土盾構施工技術措施

4.1 土倉壓力控制

通過現場試推并結合現場實際條件，現場土倉壓力計算如下式所示：

式中：

P—土倉壓力上限值（kPa）；P1—地下水壓力（kPa）；P2—靜止土壓力（kPa）；

P3—被動土壓力，一般取 20 kPa；γw—水的容重 （kN/m3）；

h—地下水位以下的隧道頂埋深（m）；

K0—靜止土壓力系數，對于粉質黏土，根據巖土工程勘察報告取值0.32～0.64；

γ—土的容重（kN/m3）；

H—隧道頂埋深（m）。

軟土區盾構下穿平房建筑時，施工土倉壓力施工控制在1.2～2.0 bar，根據地面監測情況，及時進行調整盾構相關掘進參數。

4.2 盾構長距離穿越平房建筑物控制措施

（1） 全線盾構機作業前，項目施工單位應調查平房建筑的狀況，必要時進行保全性房屋鑒定，便于后期對比分析；

（2） 嚴格控制盾構機掘進參數：盾構機掘進應保持勻速、連續行駛，驅動速度控制在35～40 mm/min；土倉壓力值不超過0.2 bar；盾構機穿越頂部建筑物施時，土倉壓力值增加0.1 bar；穿越管道的壓力應減小0.1 bar，刀盤扭矩為2 200 N·m。

（3） 為保證盾構穿越液化地層的密封性能良好，應優先選用優質的盾構尾油。盾尾噴油量≥50 kg/圈，盾尾密封壓力≥5.0 bar，以防盾尾泄漏[2]。

（4） 為保證盾構機行駛穩定姿態，實現“認真整改，少整改”，減少因姿態調整引起的地質土層擾動，盾構機在糾偏時偏，糾偏幅度應控制在4 mm/環。

（5） 同步灌漿稠度的現場試驗表明，同步灌漿的水泥含量應≥120 kg/m3，稠度應≤11，灌漿初凝時間≤6 h，灌漿壓力應控制在2.6～3.4 bar。

（6） 將鈉基膨潤土或高分子聚合物材料注入筒倉及掌心面，提高開挖面工作性和穩定性。

（7） 根據地表沉降值及盾構環滲漏情況，在盾尾后5-8圈及時跟進二次灌漿，灌漿方式采用雙槳灌注，灌漿壓力范圍為3～5 bar。

（8） 根據監測資料，及時增加監測頻率，調整土倉壓力、灌漿壓力、灌漿量等開挖參數，對監測點采取保護措施：在監測點設置明顯標志；定期對監測點進行檢查。協調參與方的保護；及時重置和讀取監測點，確保監測正常。

5 安全保障措施

5.1 人員保障

（1） 項目配備有經驗的管理人員和勞務協作隊伍；

（2） 盾構機司機、門吊司機、電瓶車司機、管片拼裝手、同步注漿等關鍵崗位必須進行崗前培訓、考核，取得上崗證書。此外還制定高風險崗位提示卡，讓一線作業人員掌握各自崗位業務知識。

5.2 設備保障

（1） 本區間盾構機采用中鐵裝備CTE6400型土壓平衡盾構機，性能評估合格后方可使用；

（2） 配備2個班組機修人員對盾構機進行檢修、保養工作，保持盾構均速、快速施工，避免非正常停機；

（3） 列車編組為采用1輛電機車 + 4輛渣車 （16 m3） +1輛砂漿車 （8 m3） + 2輛管片，每個盾構機配備2個列車編組，保證盾構機能夠勻速、快速施工；

（4） 盾構機第6節臺車上配備雙液注漿加固機械，運轉正常。

5.3 管理措施

（1） 制定盾構隧道專項應急預案，有針對性地進行演練，提高作業人員的整體應急能力和響應能力；

（2） 盾構機配備項目部技術人員，實時控制推進速度、土壓力、盾構機姿態、分段姿態、同步灌漿量等關鍵參數。如果發現異常，可以在第一時間糾正；

（3） 試驗段取斷面起點200 m，根據施工監測確定盾構機施工參數；

（4） 為加強盾構隧道施工風險控制，成立以項目經理為首的應急領導小組，實行領導班子制度，建立嚴格的管理制度，強調職責分工；

（5） 項目經理負責預警、響應和危險。明確各成員在應急救援項目中的作用和任務，熟悉各自崗位的應急要點。發生風險預警時，應立即召開預警與響應會議，研究處置方案，及時采取處置措施。處置后，被處置人確認處置效果，并按照相關管理規定及時履行消防控制程序。

6 結語

本文詳細介紹了軟土地區盾構長距離下穿平房建筑物施工技術，施工過程關鍵控制點如下：①為確保地表平房建筑的穩定，軟土區土倉壓力應維持1.2～2.0 bar，并根據地面監測情況，及時修正掘進參數；②推進速度控制在30～40 mm/min（ 保持勻速、快速）；③土倉壓力變化值范圍不超過0.2 bar，穿越多層建筑物在理論的基礎上提高0.1 bar左右壓力，穿越有壓管線在理論的基礎上減小0.1 bar左右壓力。