盾構穿越重大風險源風險及對策分析

吳嘉彬

南通城市軌道交通有限公司，江蘇 南通 226000

0 引言

本工程位于南通市港閘區，包含1 站2 區間，車站為永興大道站。永興大道站～深南路站區間起于永興大道與長泰路交叉的永興大道站南端頭，呈直線型和曲線型在長泰路和永和路下穿。區間隧道周邊存在建（構）筑物、道路、河流、交通管線等，環境復雜。

1 穿越重要建（構）筑物引起的沉降變形

1.1 風險分析

①盾構區間下穿南通威和船用配件有限公司辦公樓，其結構為地上2 層，磚混結構。盾構區間左線側穿220kV 高壓電塔，與隧道水平距離2.80m。盾構區間右線側穿十里坊大橋，橋樁基與隧道水平距離約3.7m。盾構施工時主要以粉砂為主，穩定性較差。盾構掘進過程中引起的地層擾動，建（構）筑物結構將產生沉降和差異沉降，故對建（構）筑物結構的變形控制是本工程施工的難點［1］。

1.2 風險控制對策

（1）施工前進行沿線周邊建（構）筑物調查，做好監測初始值測定和商品砂漿、管片、螺栓等材料的儲備，確保盾構機能夠連續、平穩地穿越建筑物，避免在建筑物下停機。

（2）盾構穿越建（構）筑物過程控制措施

a.穿越過程加強對土壓、注漿等參數的控制；b.盾構正面土壓力控制；c.推進速度控制；d.出土量控制；e.同步注漿控制；f.嚴格控制盾構糾偏量；g.改良土體。

（3）做好監測初始值測定，穿越前50 環作為模擬段，認真分析掘進數據，作為穿越段掘進參數調整的依據。穿越過程中，加密監測頻率，專人進行巡視。同時根據監測結果，及時優化施工參數及進行二次注漿。

（4）采用優質盾尾油脂，并增加油脂的注入量，注入量為正常地段的1.2～1.5 倍。

（5）做好應急預案、應急物資儲備及應急響應。

2 下穿河流引起的涌水、涌砂

2.1 風險分析

本區間在盾構施工時，隧道頂部存在③1 粉砂夾粉土層、③2 粉砂層，地層水量豐富，可能發生盾尾漏水漏砂、鉸接密封失效漏水以及螺旋機噴涌等現象。同時，若施工控制不當對周圍土體擾動過大，可能上下形成流水通道，一旦滲流至隧道內將危及盾構、隧道及人員的安全［2］。

2.2 風險控制對策

（1）盾構穿越前，全面檢查螺旋機緊急閘門、鉸接、盾尾密封性狀，確保設備運轉正常。

（2）穿越河流前對河流位置、深度、寬度做詳細調查，并把到達水域之前50 環作為試推進段，通過分析掘進數據來反饋指導施工，優化掘進參數。

（3）在掘進過程中根據現場情況，通過膨潤土、泡沫劑、高分子聚合物等進行碴土改良，達到降低碴土內摩擦角及刀盤扭矩、降低土體強度以利于開挖、減少碴土的透水性、增加碴土和易性的目的。

（4）采用優質盾尾油脂并增加油脂的注入量，注入量為正常地段的1.2～1.5 倍。

（5）推進過程中，嚴格控制盾構機姿態，及時進行糾偏，確保盾尾與管片之間的間隙均勻。同時，在推進過程中嚴格鉸接管理，鉸接使用必須征得總工程師同意。

（6）穿越過程中，加強渣土改良，合理調整土壓力，同時降低渣土改良的通氣量，避免出現氣壓沖穿河床，形成水流通道。

（7）確保盾構機同步注漿管路暢通，優化同步漿液的配比。并增大注漿量，充盈系數控制在150%～250%之間。

（8）同步注漿時，4 路注漿管道同時注入，確保周邊注漿壓力均衡。

（9）穿越河流過程中安排專人在地面及隧道內進行巡視。

（10）針對施工過程中可能發生的險情，編制好應急預案并組織演練。

3 穿越重要管線引起的沉降變形

3.1 風險分析

本區間在進行盾構施工時，主要穿越DN1000 雨水管、DN800 污水管、DN500 給水管、DN325 中壓燃氣管，管道主要在道路下方。盾構區間側穿220kV 高壓電塔和十里坊大橋。盾構施工時主要以粉砂為主，穩定性較差。若盾構施工控制不當，對周圍土體擾動過大，建（構）筑物結構將產生沉降和差異沉降，可能引起管道沉降、變形爆裂等破壞。

3.2 風險控制對策

（1）盾構掘進前，對管道的材質、連接方式、埋深等情況再次進行調查，并建立管線產權單位的聯絡機制。

（2）在盾構穿越前設置試驗段，通過試驗確定盾構下穿管線的掘進施工參數。

（3）穿越管線時將同步注漿量提高至150%～200%，并嚴格控制盾構機漿液質量，做到“不注漿、不掘進”。

（4）在掘進過程中根據現場情況通過膨潤土、泡沫劑、高分子聚合物等進行碴土改良，達到降低碴土內摩擦角及刀盤扭矩、降低土體強度以利于開挖、減少碴土的透水性、增加碴土的和易性的目的。

（5）穿越過程中，加強渣土改良，合理調整土壓力，同時降低渣土改良的通氣量，避免出現氣壓沖穿河床，形成水流通道。

（6）嚴格控制盾構機姿態，及時糾偏。

（7）穿越時加密監測頻率，并根據監測結果及時優化施工參數及進行二次注漿。

（8）完善施工預案，針對施工有可能發生的險情，編制好相應的預案，并組織演練。細化安全技術交底，在施工前做到交底到作業層。應急物資準備充足并聯系好相關應急物資廠家，與廠家簽訂協議，保證應急物資能夠及時進場。

4 結束語

本文對某區間隧道盾構下穿引起的復雜周邊環境變化進行了風險分析，并針對不同的風險采取了多項具體風險控制措施。結果表明，通過分析具體風險因素并采取相應的風險控制措施有效，最終盾構區間雙線順利貫通。