淺析杭紹城際鐵路工程盾構區間穿越密集重大風險源沉降控制措施

沈紅梁

【摘要】杭紹城際鐵路起于杭州地鐵5號線香樟路站，終于紹興地鐵1號線，線路分別位于杭州市和紹興市內，全長20.3km，其中地下線10.53km;設站10座，最高速度目標值為100km/h。本項目香樟路站至衙前站為盾構區間隧道，由于隧道穿越密集的敏感建構筑物群，并且盾構主要位于深厚淤泥質黏土層中，控制盾構施工引起的地基沉降變形是本項目施工的關鍵，目前該區間隧道已順利貫通，本文對該區間沉降控制措施進行分析總計以供類似工程施工參考借鑒。

【關鍵詞】盾構穿越施工;高富水淤泥質粘土;沉降控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

1、引言

杭紹城際鐵路總體平面布置如圖1所示，項目沿線為沖海積平原區，由于海浪搬運淤積等因素，使海積物形成的平原地形，上部沉積主要與淤泥質粘性土為主，對施工建設有較大影響，區間涉及的淤泥質黏土層（③-1和③-2），呈灰褐色，含水率極高，流塑性強，還具有高蠕變性、壓縮性、觸變性等特點，土體強度易突降。

本文所討論的香樟路至衙前站區間風井～衙前站盾構區間位于蕭山境內，左線隧道總長度約1791m，右線隧道總長度約1766m。隧道最小埋深9.13m，最大埋深20.61m;區間隧道管片外徑6.6m，內徑5.9m，管片寬1.2m，厚0.35m，采用錯縫拼裝形式，盾構機開挖直徑6.76m。區間盾構隧道全線位于淤泥質黏土層中，掘進地層天然含水量平均值為45.4%。盾構姿態控制難，沉降控制更難，為了做好穿越密集重大風險源控制，首先在類似地層建筑較少的的香衙風井～香樟路站區間掘進了1.2km來收集資料和總結經驗，對下穿施工進行了一些研究與探索，最終相關成果在本區間應用，并確保盾構機施工做到了低沉降，高效率的順利穿越，有效降低了施工風險，對今后類似工程的施工具有一定的借鑒作用。

2、下穿風險源梳理及施工控制措施

盾構掘進過程中需要穿越重要風險源依主要包括：正穿滬昆高速公路、DN660省級燃氣管、DN2600原水管、D級危房飄紗紡繡廠、側穿500KV高壓鐵塔等。為了盡可能減小盾構掘進過程中地表沉降及對周邊建筑的影響，本項目先在鄰近場地內進行了試驗。通過實測數據分析，并及時調整盾構掘進參數，經過總結研究，項目提出了盾構姿態控制、同步注漿控制、土壓控制、出土量控制、渣土改良控制、增加盾構機配重等措施可有效控制盾構掘進引起的變形，為盾構隧道下穿建筑提供了指導依據。

通過試驗段的實測數據總結，根據監測數據及現場實際情況逐步調整配合比，漿液的稠度調整為坍落度180～200mm之間，使漿液的和易性、初凝時間、泌水率和后期強度達到了較為理想的狀態，過程中嚴控漿液注入量和注漿速度，最終達到了控制地面沉降的目的。做到“掘進、注漿同步，不注漿、不掘進”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標準來確定同步注漿。

由于本項目盾構機掘進地層為淤泥質黏土，且含水量大，管片脫出盾尾后，其所受浮力遠大于自身重力，會產生上浮趨勢，最終導致姿態難以控制，為解決這一難題，項目通過理論分析和現場實測，提出了采用增加配重的方式來控制盾構管片的上浮變形，并精確計算了增加配重的重量為23t，配重的位置為盾體空隙位置，可以方便有效地解決姿態控制問題。基于本項目的研究針對每一個下穿節點制定了相應的應對控制措施，具體詳見表2.1。

3、盾構下穿施工后沉降監測數據分析

根據設計及規范允許范圍，結合產權單位要求，上述構建筑物的沉降指標為：沉降速率≤3mm/天，累計≤+10～-20 mm，穿越期間每天測量4次，累計沉降達到8mm預警。區間完成穿越各風險源后監測數據如下：

（1）滬昆高速（杭金衢）西側路肩，最大累計沉降3.07mm。

（2）滬昆高速（杭金衢）中間隔離帶，最大累計沉降4.25mm。

（3）滬昆高速（杭金衢）東側路肩，最大累計沉降5.34mm。

（4）φ660mm燃氣管，最大累計沉降4.86mm。

（5）DN2600mm燃氣管，最大累計沉降-4.36mm。

（6）500KV高壓鐵塔，最大累計沉降-3.04mm。

（7）危房杭州飄紗紡繡品有限公司最大累計沉降-5.33mm。

經過上述盾構施工前、施工時的各項措施與參數控制，區間盾構在下穿施工期間測得監測數據均在控制值范圍內，較理想的完成了穿越施工。

結論：

通過有效的組織、管理、技術等方面的施工管控，制定有效的對策措施，降低了施工風險，確保了盾構成功穿越密集重大風險源，保證了工程質量，得出以下結論：

（1）在高富水淤泥質粘土中要對各風險源，在盾構施工前進行有效的安全評估和制定針對性措施，確保過程中安全可控。

（2）盾構穿越時要做好各參數計算，并結合監測數據進行調整，最終摸索出適宜本工程的合理數據。

（3）盾構施工時，對漿液控制要求較高，需經過調配，使漿液稠度在設備允許的條件下盡量做到最稠，同時泌水收縮率要小，已便于控制沉降。

（4）盾構下穿各風險源區域，有條件時建議先對風險源進行加固和補強，最后在施工，在掘進過程中加強刀盤前方土壓控制、盾尾后方保注漿的原則。

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