盾構機長距離下穿停機坪的施工難點及應對措施

唐 堃

（中電建成都建設投資有限公司，四川 成都 610212）

0 引言

隨著人們對出行便捷性的要求越來越高，城市軌道交通與機場的連接和換乘已逐漸成為“剛需”和“標配”。在涉及機場的城市軌道交通的建設過程中，隧道下穿機場設施，給飛行安全帶來一定影響，同時也會給施工過程帶來風險和不便。對于大直徑盾構機長距離穿越停機坪的施工，在外部環境受限的情況下，問題顯得更為復雜，必須重點把控施工難點，采取針對性的施工措施，才能起到節約資源和事半功倍的效果。

1 工程概述

成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站～龍港站區間，以盾構法隧道穿越成都雙流機場停機坪。盾構機為土壓平衡型，刀盤直徑8.63m，停機坪結構為混凝土路面結構，由上至下依次為380mm混凝土路面、20mm石屑、400mm水泥碎石穩定基層、壓實度大于95%的土基。盾構機穿越地段地層為中風化泥巖層、密實砂卵石層以及泥巖地層及砂卵石地層組成的復合地層，最大埋深41m，最小埋深19.2m，最大穿越長度1961m。

2 盾構機長距離下穿停機坪施工難點

（1）成都雙流機場為4F級國際航空樞紐，是中國西部區域性樞紐機場之一，盾構機穿越停機坪期間機場不允許停運，對地面變形要求極其嚴格（不超過±10mm），不允許地面打孔，無法通過地面注漿加固等方式對盾構通過地段進行地面加固，只能通過洞內注漿的方式對周圍地層進行加固，增加了施工難度和風險。

（2）盾構機穿越停機坪最大長度達1961m，必須開倉換刀。開倉換刀容易造成掌子面坍塌，土方超挖，地面沉降加大，需要避免在停機坪下方頻繁開倉換刀。

（3）穿越段地質變化復雜，泥巖地層、砂卵石地層、復合地層變化加大了結泥餅、噴涌、卡機等風險，連續掘進難以保證。

3 盾構機長距離下穿停機坪施工應對措施

3.1 加強組織體系構建

項目部組織體系力求鏈條簡短，指令接口統一，由施工單位項目經理作為現場總體負責人，統一接受外部指令，使各方信息能夠直接反饋到現場施工；項目經理之下由盾構經理對各盾構具體施工負責，由機長負責單臺盾構機的人員、安全、質量、進度、文明施工管理以及盾構施工中的各項參數、出渣量、地面沉降等數據收集和整理工作并進行數據分析，及時反饋給參建各方。

3.2 重視施工準備工作

3.2.1 建構筑物及管線調查

下穿停機坪前，對隧道沿線的管線、建構筑物進行調查，形成調查報告，所有管線、建構筑物情況均經過產權單位確認。

3.2.2 設備維保工作

在盾構正式穿越停機坪前，對盾構機各系統進行全面的檢查和維護保養，對刀盤所有刀具進行更換，同時統計磨損量，根據地層分布分析磨損規律。正式掘進前對電瓶車、漿車、拌漿系統、龍門吊等配套設備進行保養維護，對盾構機進行全面檢修，確保各項參數、功能正常，配合完善。

3.2.3 試掘進與施工參數獲取

參考相鄰區間類似地層掘進施工經驗，借鑒成都地鐵單位泥巖地層、砂卵石地層掘進參數，在相鄰盾構區間，選擇地質條件接近的100m作為試驗段，充分利用試掘進段，獲取盾構機掘進參數、渣土改良配比、注漿及沉降數據等，為正式下穿停機坪提供依據。

3.3 合理優化施工技術

3.3.1 優選盾構機

提高刀盤的破碎能力和耐磨性：為充分適應砂卵石地層、泥巖地層掘進，盾構機選用37%開口率的復合式結構刀盤，配備寬刃的滾刀，實現較強的卵石破碎能力。同時，進一步對刀盤進行了耐磨改進，增加雙刃滾刀數量，在刀盤的耐磨鋼板、耐磨環上合金塊之間、刀座保護塊和刮刀刀座等部位均進行耐磨焊絲補強。

提高螺旋輸送機的防噴涌能力：螺旋輸送機配置防涌門和后部雙閘門，在斷電時可緊急關閉，尾部配置保壓泵渣接口。

提高渣土改良系統的注入能力、防堵通堵能力，改進改良作用點位：在刀盤、盾體和螺旋機分別設置改良劑注入口，并在盾體設置多處預留，配置改良劑注入口、高壓沖洗通路。

3.3.2 優設掘進參數

盾構穿越停機坪前，實施試掘進，對控制參數進行總結，確定正式穿越停機坪的掘進控制參數。正式掘進過程中，根據地質變化、渣土狀態，盾構機工作狀態、參數等動態地調整及優化。在復合地層掘進段，通過觀察和估算渣土卵石含量，對掘進參數進行調整。經過實踐驗證的掘進參數如表1所示。

表1 各地層掘進參數

3.3.3 渣土改良

渣土改良采用膨潤土加泡沫的方式，泡沫采用大氣量干泡沫，泡沫氣量350L/min左右，混合液流量20L/min左右。膨潤土選用優質的鈉基膨潤土，每環總量控制在3m3，掘進時進行勻速均流量的注入。各地層渣土改良配比如表2所示。

表2 各地層渣土改良配比

3.3.4 同步注漿及二次注漿

砂巖地層一般同步注入砂漿；為抑制管片上浮現象，泥巖地層采用雙液漿進行同步注漿，同步注雙液漿時砂漿和聚丙烯酰胺水溶液由獨立的泵組供液，兩種管路在尾盾進漿管處“Y”型合流，實現雙液注漿功能。

二次注漿材料采用P·O42.5級水泥漿液。機場段全部采用增設注漿孔的管片，在標準塊與鄰接塊上單塊增加2個注漿孔，具備多次注漿的功能，根據地質及掘進出渣情況，在管片脫出盾尾后4～5環時進行二次注漿。

3.3.5 沉降防治

（1）增設中盾注泥。由于盾體直徑小于刀盤開挖直徑，在同步漿液還未填充前，為避免沉降，在中盾上方90°范圍內，預留4個注泥孔進行中盾注泥。泥漿配比為鈣基膨潤土∶水∶水玻璃=（750～800）∶（400～450）∶（35～55）（kg/m3），注入量為每環1.2～1.8m3。

（2）改進加固方式。鑒于停機坪地面無法打孔，將地面注漿改進為深孔注漿，以應對超方或地面沉降。洞內深孔注漿采用全孔一次性注漿，注漿漿液主要為PO.42.5普通硅酸鹽水泥單液漿，隧道每環上半部開設3m深孔3個，底部0.5m深孔3個，環孔間距4m，隧道縱向間距1.8m，漿液擴散半徑為2m，并避開封頂塊。

3.3.6 改進地層監測

由于停機坪區域無法鉆孔，對停機坪地面沉降監測改進為地層微動監測結合常規監測。微動觀測系統采用正六邊形圓形臺陣，地震儀按六邊形6個頂點和1個圓心排列，半徑4m，測點間距5m,生成二維橫波速度剖面,觀測陣列覆蓋整個隧道范圍，能及時準確反映盾構掘進前后地層變化情況。

盾構掘進過后，每月進行一次的微動監測，獲取地層橫波速度隨著時間推移的差異，對比施工前后的地層變化情況，對盾構線路地層的長期跟蹤監測。

3.4 強化應急管理體系

3.4.1 協調指揮層面

建立施工協調指揮中心，協調小組由機場方、空管部門、民航行政主管部門、工程建設、施工、監理、監測等單位派專人組成。應急體系依托施工協調指揮體系建立，由機場方主導，建立應急預案，落實應急措施，各單位建立24h聯絡和應急聯動機制，形成聯動的協調組織體系，如圖1所示。

圖1 施工協調組織體系

（1）機場方負責機場保護標準的制定，審核涉及機場的施工方案，負責提供機場現狀資料，施工過程中提供必要協助，主持機場內部應急工作；對涉及不停航施工工程進行管理。

（2）空中管制部門負責空中指揮、航行情報及通信方面協調。

（3）民航行政主管部門負責審核涉及機場的施工方案，審核應急預案；對涉及不停航施工進行審批和監管。

（5）工程建設單位負責參建單位的綜合協調與統一對外接口，督促施工方案的制定和實施；與機場及空管部門等保持24h聯系。

（5）總包單位/施工單位負責制定不影響飛機安全運行條件下的施工方案；按照施工方案及施工計劃實施，并在發生突發事件時，無條件服從機場應急救援指揮中心統一指揮。

（6）監理、監測、設計單位根據其職責負責各自施工服務和應急工作。

3.4.2 應急實施層面

由于停機坪屬于特殊設施，當沉降引起停機坪開裂等意外情況時，為保證停機坪的修復速度及質量，應提前與有資質的單位簽訂協議進場綜合處置，施工單位應提前準備應急物資，建立應急隊伍，做好機場外的應急工作和資源保障。

4 盾構機長距離下穿停機坪施工效果分析

成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站～龍港站盾構區間施工采取了前述施工難點應對措施，盾構機于2021年11月成功穿越雙流機場停機坪，最高月進尺529.2m。地表最大沉降值為3.7mm，最大隆起值為1.9mm，均小于機場方提出的設計控制值±10.0mm。停機坪滯后沉降收斂于6mm左右，未超過設計控制值。停機坪地表及周邊環境巡視無異常，未發生因施工沉降超限引發的機場運營事故和安全事故，實現了平穩、安全穿越。

5 結束語

成都雙流機場為4F級國際航空樞紐，是中國西部區域性樞紐機場之一，運營管控十分嚴格，沉降控制要求高，監測和加固措施受到限制，這對施工單位的組織協調能力、技術能力、應急能力提出了全方位的要求。本文從加強組織體系構件、重視施工準備工作、合理優化施工技術、強化應急管理體系四個方面出發，闡述了大直徑盾構機長距離下穿停機坪施工難點的應對措施。實踐證明：這些措施是行之有效的，對類似工程有一定的參考和借鑒價值。