富水砂卵石地層盾構穿越房屋及管線密集區施工技術

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

1 工程概況

成都軌道交通10號線二期工程盾構區段總長1km，施工區段位于成都平原南部，地勢較平坦，地貌單元為岷江水系沖積平原Ⅰ級階地，盾構區間主要穿越土層為砂卵石、中等風化泥巖地層，勘察測得地下水位埋深為6.1～6.2m，高程為459.97～460.66m，沿線卵石層滲透系數約22m/d，水量豐富。區間隧道右線沿黃河大道走向，穿越北側房屋群集中在YDK35+300—YDK36+045范圍內，房屋為1～7層框架結構建筑，獨立基礎埋深為2～6m，盾構覆土10.8～16.1m。黃河大道輔路房屋北側存在直徑800mm污水管、直徑200mm給水管、直徑108mm燃氣管、10kV高壓電線桿等。

2 盾構下穿建筑物施工的基本技術措施

2.1 盾構下穿建筑物的技術準備工作

1）嚴格控制工程實施過程中的地質補勘工作，對地層做到精準掌控，確保盾構掘進參數的準確性，為適時調整及預控措施的準備和實施提供有效依據。

2）工程實施前對沿線建筑物、管線的圖紙進行核實和實地復核，做到雙確認，根據實際情況采取預處理、加固措施。

3）結合城區道路、居民建筑物特點制定交通疏解方案并報交通主管部門審批，根據獲批方案進行分區段圍閉，并在封閉圍擋內對盾構掘進影響范圍內的既有管線進行橫斷面的開挖探槽。

4）在盾構機掘進至風險源前80～30環設立試驗段，通過試驗段調整盾構機機械狀態、檢查易損配件的儲備、應急物資的配備情況，并對盾構掘進參數進行進一步總結，確定實際出土量的可控范圍、土倉壓力、較理想的掘進速度、刀盤扭矩的合理范圍、同步注漿的注漿量及壓力等。

2.2 盾構下穿建筑物時的施工參數選擇與控制

為確保建筑物及既有管線的安全，在施工中應嚴格依據試驗段總結確定的參數進行掘進施工，參數包括：推進速度和推力、刀盤扭矩、渣土改良方式、出土量、同步注漿、二次注漿等內容，具體分析如下。

1）推進速度和推力。施工過程中要求盾構掘進速度穩定在40～50mm/min，同時盾構推力應介于1 000～1 200kN。盾構施工應具有連續性，盡可能降低對地層的擾動程度。當盾構推力偏大時，則容易出現地面隆起現象；反之，如果盾構推力偏小，則容易加劇地面沉降現象。此外，當盾構掘進速度超出合理范圍后，則會引發同步注漿量不足的問題。

2）渣土改良是通過盾構機的專用裝置向刀盤面、土倉或螺旋輸送機內注入添加劑，利用攪拌使盾構切削下來的渣土具有良好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力。通過前期工程總結，采用泡沫劑+水+膨潤土3種材料改良后綜合使用。

3）控制出土量。每掘進1.5m，一環的出土量以56m3為宜。盾構推進過程中，每天應及時檢查對應的地面是否存在異常；當出土量超標時，須加大檢查頻率，有專人監控。

4）保證同步注漿材料配比及飽滿度。當開展同步注漿施工時，要求注入率穩定在100%～150%，同時注漿壓力應控制在200～300kPa，同步注漿材料應采用水泥砂漿（可硬性漿液），其具有凝結時間較短、強度高、耐久性好和抗腐蝕性好等特點。采用的漿液配比如表1所示。

表1 同步注漿漿液配合比 kg/m3

該漿液配合比的物理力學指標如下：①膠凝時間 一般為300min；②固結體強度 1d且強度不小于0.2MPa，28d且強度不小于2.5MPa。

5）二次注漿。以同步注漿為基礎，需要兼并展開二次注漿施工，從而提升填充質量。注漿管片的具體位置需要設定為盾尾后3～4環區域為宜。材料選用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為0.2～0.4MPa。

3 盾構穿越房屋及管線密集區施工技術

3.1 盾構穿越房屋施工

經產權調查及現場勘查得知，盾構穿越影響區域建筑層數為1～7層且為框架結構，獨立基礎，基礎埋深為2～6m，盾構覆土10.8～16.1m。為保證房屋安全，在房屋外側施工鋼管隔離樁注漿后形成有效隔離，具體設計如下：

1）在施工圍擋內側0.3m處，距離隧道邊線0.85～2.72m，每間隔0.5m搭設直徑為146mm、壁厚為6mm的鋼管，深度至盾構隧道中心線處，利用鋼管進行注漿，對砂卵石地層進行加固，并且通過注漿后隔離樁間咬合形成整體隔離墻。

2）鋼管分節安裝，分節安裝長度原則上不小于5m。兩節之間用絲扣連接，絲扣螺紋段長大于150mm。相鄰兩根鋼花管的接頭要錯接，其錯接長度不小于1.0m。注漿鋼管上鉆注漿孔，孔徑為10mm，孔間距為200mm，呈梅花形布置。鋼管尾部（孔口段）2.0m不鉆花孔作為止漿段。

3）注漿采用水泥、水玻璃雙液漿，配合比為1∶1.68，注漿壓力0.4～0.8MPa，注漿范圍為管底上0.5m至管頂下2m。

隧道及基礎加固剖面如圖1所示。

3.2 盾構穿越管線施工技術

1）淺埋管線處置措施

管線密集區域進行盾構掘進施工時，為確保安全避免掘進超方、地面沉降對管線的不利影響，除按常規的掘進控制措施進行盾構施工外，對埋深在1m范圍內的既有燃氣、給水、弱電通信管線進行挖探。在分區段圍擋內全斷面開挖槽時應詳細調查各類管線走向，每5m 1處，開挖接近管線時采用人工開挖，暴露后采用懸吊法進行保護，管道施工完畢后在電纜線下回填低強度等級的混凝土、石灰土或砌磚，采用混凝土回填時，混凝土應填至電纜線基礎底部，其間不得有空隙。

分區段開挖保護便于對管線進行變形監測、巡查巡視以及超方后的應急處置。

2）深埋管線處置措施

區間下穿直徑800mm污水管，管線埋深為2.15～7.40m，所在地層為稍密卵石土層，此段盾構覆土為9.8～16.1m，與污水管線豎向凈距在3.95～14.84m。

圖1 隧道及基礎加固剖面示意

盾構隧道掘進方向與污水管流動方向相反，即將污水管分段封堵并抽排至已掘進完成的隧道上方原狀管道內，確定盾構掘進施工時污水管道內無水。

4 結語

在城市軌道建設過程中，盾構下穿建筑物是極為普遍的問題，此時應根據建筑物的實際情況，在此基礎上選定合適的盾構掘進參數并采取可行的加固措施；施工過程中，應密切關注土體沉降值，做好相關監測工作，由此確保盾構施工順利進行。