合肥市軌道交通4號線5標區間盾構工程下穿南淝河施工分析

李丙群

摘 要：本文以合肥市軌道交通4號線5標區間盾構工程下穿南淝河施工項目為例，在明確現場實際情況的基礎上，從重大風險源的分析與應對、穿越段掘進施工多項參數的確定與監控為切入點，分析了施工主要內容，并下穿南淝河施工中的注意事項進行了說明，旨在為其他相似項目的施工提供借鑒。

關鍵詞：軌道交通;盾構工程;穿越段掘進

0 引言

對于地鐵線路施工而言，由于其設置于地下，所以面對的水文地質條件較為復雜，整體施工難度增加。在合肥市軌道交通施工中，南淝河區域地層復雜，所以施工中面對的風險點較高，相應施工技術及要點值得重點探究。

1 項目概述

區間巢湖路站至和平路站區間自和平路站起，沿線下穿螺絲崗變電站地下分壓室、裕溪路高架、南淝河、DN800給水管（南淝河底段）、側穿南淝河新橋、110 kV高壓鐵塔、下穿多條管線等建構筑物后進入巢湖路站，左線全長約1 989.28 m;右線全長約 1 991.67 m，區間線間距 10 m～17 m，隧道拱頂覆土厚度約 14.9 m～25 m;最小曲線半徑450 m，縱向呈“V”型坡，最大坡度27‰，在DK29+212.582和DK30+161.728處設置兩個聯絡通道。區間采用盾構法施工，聯絡通道采用冷凍法加固礦山法施工。

巢湖路站至和平路站區間在ZK29+814.645-ZK29+845.646處設置區間風井，區間風井為地下四層結構，長32.8 m，寬20.2 m，線間距10 m，底板埋深32 m，隧道頂埋深23.4 m。

2 工程項目施工要點探究

2.1 重大風險源的分析與應對

南淝河水深約4.5 m，河面寬約70 m，與該區間隧道基本正交，隧道距河底豎向距離約為13.3 m，河底地質結構主要為粉土、粉細砂及全風化砂質泥巖層，且富含承壓水。在如此復雜的地層下穿越南淝河，需要減少土體擾動對河床的影響，施工難度極大。為確保巢和區間順利穿越南淝河，市軌道集團多措并舉，相關參建單位多方聯動，共同成立了合肥市軌道交通4號線5標段下穿南淝河指揮部。施工前組織參建各方及業界專家召開專題會對施工方案進行多次論證，對地層及風險源信息地反復研討，制定了切實可行的施工方案，確定了最優下穿施工參數。下穿期間，市軌道集團及各參建單位24小時現場值班，優化資源配置，全方位把控施工現場，確保此次下穿任務安全、高效完成。

2.2 穿越段掘進施工

2.2.1 施工參數的確定

巢和區間掘進穿越段施工參數具體如下：千斤頂總推力為15 000 kN～17 000 kN;刀盤扭矩為3 200 kN.m～3 800 kN.m;刀盤轉速為1.2 r/min;掘進速度為40 mm/min～70 mm/min;土倉壓力為1.2 bar～1.8 bar;出土量為54 m3～56 m3;注漿壓力為0.3 MPa～0.4 MPa;注漿量為4 m3～4.5 m3。

2.2.2 施工監測

區間穿越段掘進期間，嚴格按照設計及指導參數施工，地表沉降累計值控制較好，掘進過程中受出土影響導致停機、同步注漿的及時性和充分性等因素影響，單日速率或單次變化量達到-1.87 mm/d，但在調整盾構掘進參數后，變形趨勢得以較好控制。根據業主第三方監測數據，本階段變形趨勢得以較好控制，未發生異常沉降。實踐中，得到的穿越段施工監測數據如下表所示：

2.2.3 土壓力的設定

根據指導參數，將土壓力初步定為1.2 bar～1.7 bar。在施工過程中根據監測數據及時調整、優化土壓的設定值，并根據變形規律的發展及時做出調整。結合對本文項目施工中獲取到的監測數據能夠了解到，這樣的土壓設定較為合理。

2.2.4 掘進速度的確定

在下穿南淝河的過程中，日掘進10環，同時，根據要求盾構掘進速度控制在6 cm左右，本次掘進速度控制在40 mm/min～70 mm/min。從監測數據上反映出本措施配合刀盤轉速可有效減小對土體的擠壓作用有效控制沉降。

2.2.5 出土量的計算

每環理論出土量（按1.5 m環寬進行計算）為：

[（π×D2）÷4]×L=[（π×6.282）÷4]×1.5=46.44m3/環

盾構推進出土量松散系數按1.2～1.22考慮，即現場理論實際出土量按54 m3～57 m3進行控制。實踐中，要在盾構推進過程中嚴格把控出土量，派專人負責。現場值班技術員根據推進油缸行程觀察渣土車的容量情況。在本次施工中，每環出土在55 m3～57 m3左右，出土情況正常。

2.2.6 同步注漿壓力及注漿量的計算

同步注漿是盾構施工的重要工序，注漿飽滿、均勻是控制地表沉降的有力保證。同步注漿壓力設定為0.3 MPa～0.4 MPa，注漿量按照理論計算為4.03 m3/環～4.26 m3/環。穿越過程中根據設計要求適當增加注漿量為0.5 m3/環～1.0 m3/環。

2.3 注意事項

巢和區間盾構掘進完成穿越段709環～790環，現結合施工及監測沉降參數，提出如下施工中的注意事項：第一，在盾構穿越建筑物前做好穿越建（構）筑物施工準備，對前期施工的參數設定及地面沉降變化規律進行總結，了解盾構所穿越土層的地質條件，掌握本地質條件下土壓平衡盾構推進施工的方法。第二，根據土體變形情況不斷對施工參數（尤其是同步注漿量）的設定進行優化，以期達到最佳效果控制好地面沉降，保證盾構以最合理的施工參數順利安全的穿越建（構）筑物。第三，增加刀盤轉速，降低掘進速度，減小盾構對周邊土體的前切擠壓作用。第四，適當增加盾尾同步注漿壓力來增加注漿量以盡可能地減少盾尾初始間隙，減少盾尾脫空后的地表沉降。第五，嚴格控制盾構設計軸線的正確性，盡量避免穿越建（構）筑物時進行糾偏。第六，盡量地減少停機時間及頻率，以最快最優的方式完成掘進。

3 總結

綜上所述，面對復雜的地層情況，依托重大風險源的分析與應對、穿越段掘進施工多項參數的確定與監控，結合土壓平衡盾構推進施工、地面沉降優化控制等工作的落實，實現了對南淝河的良好穩定穿越，降低了地鐵施工對河床的影響，確保了工程施工順利完成。

參考文獻：

[1]魏超，武崇福，徐雙軍.考慮刀盤結構形式影響的盾構施工引起的地表沉降分析[J].應用力學學報，2020，37（6）：2446-2454+2698.

[2]羅浩威，余保汶.盾構施工地表沉降計算方法及掘進參數優化研究[J].粉煤灰綜合利用，2020，34（6）：11-16+58.