陈俊杰

（中铁十四局集团大盾构工程有限公司，江苏 南京211800）

1 概述

城市地铁区间隧道一般要穿过城市主要干道，邻近区域内存在大量楼房与管道线路，因地下空间限制和周边环境复杂，极大的增加了盾构施工难度。城市地铁隧道发生施工事故往往带来严重的后果，对城市以及人民群众造成巨大危害，开展行之有效的施工风险管理，对潜在风险进行识别与评价，并制定风险控制施工方案，具有很强的现实意义[1-3]。侯艳娟等[4]对北京地铁施工安全事故进行原因归纳和措施分析，提出了城市地铁施工安全控制和风险管理的具体措施；胡群芳等[5]统计了我国地铁隧道的施工事故数据，提出了控制和减低事故发生的对策与建议；马欢欢等[6]针对南昌地铁2 号线盾构施工过程中的工程难点，提出了相应的改良措施；屈克军[7]结合南通世纪大道站矩形顶管过街通道工程，基于现场监控、数值模拟和理论分析等手段，探讨饱和砂层中流固耦合效应对浅埋矩形顶管隧道开挖面稳定性的影响，提出了相应的施工建议。

本文以某地轨道交通1 号线为工程背景，分析该该线路两盾构区间施工时的重难点问题。并制定了解决方案，为施工顺利进行提供技术支持。

2 工程概况

虹桥路站- 洪江路站区间里程范围右线SK25+728.250～SK26+544.850（长度816.6m，共681 环）、左线SK25+728.250～SK26+544.850（长度816.6m，共681 环）；本区间采用一台盾构机，从虹桥路站上行线井口先行始发，盾构到达洪江路站后，进行拆解，转场至虹桥路站下行线井口推进下行线隧道，最后在洪江路站进洞接收。洪江路站- 世纪大道站区间里程范围右线SK26+835.750～SK27+556.700（长度720.95m，共601 环）、左线SK26+835.750～SK27+556.700 （长度720.95m，共601环）；本区间采用一台盾构机，从洪江路站上行线井口先行始发，盾构到达世纪大道站后，进行拆解，转场至洪江路站下行线井口推进下行线隧道，最后在世纪大道站进洞接收。

3 工程地质及环境条件

本工程地层有16 个亚层，工区地质剖面图如图1 所示。区间隧道埋深10.3～14.1m，隧道主要穿越粉砂夹粉土层、粉细砂层；该地层土主要是青灰色的饱和土，较密，压缩性中等，在局部夹杂少量的粉质黏土。隧道上覆土层为①1 层回填土、②层黏质粉土夹粉质砂土、③-1粉砂夹粉土，其中回填土是杂色，湿，松散不均，以杂填土为主，上部一般为混凝土或沥青路面；下卧层地层主要为③-2 粉细砂层、④-1 粉质粘土层。③-1、③-2 粉土、粉砂层透水性强，在一定的动水压力下易产生流砂；④1层土体相对软弱，具有一定触变特性，易破坏。

图1 地质剖面图

4 盾构施工重难点分析

4.1 盾构穿越富水砂层

该地区地表水资源丰富，对本工程有明显影响的地下水类型为潜水和第I 承压水。

4.1.1 潜水

潜水主要赋存于①层杂填土至③-4 层粉细砂层中。潜水的补给来源主要为大气降水、管道渗漏和场外含水层的侧向补给，以蒸发、侧向径流为主要方式排泄。

潜水稳定水位埋深1.3～3.8m(标高0.7～2.7m)，其对本工程施工影响较大。

4.1.2 承压水

承压水主要赋存于⑥层粉砂层中。隔水顶板为④-2粉质黏土与砂质粉土层，隔水效果一般，两水层之间有一定的水力联系。根据区域水文资料，承压水埋深为2～5m。

本工程区间穿越主要地层由于土层含水量丰富，渗透性强，盾构掘进过程中土体在动水压力作用下易发生螺旋机涌水、涌砂，造成出土超量，导致地面坍塌事故，危及盾构施工安全[7]；同时刀盘刀具等机械损伤较为严重。主要对策措施为：

（1）螺旋输送机下口设置闸门，在螺旋输送机检修时使用，出渣口设置双闸门，以防止“喷涌”产生风险；

（2）组织技术人员及盾构机专家针对盾构过富水砂层地段进行分析，确定盾构过砂层掘进参数；

（3）合理控制土仓压力及出土量，确保掌子面的稳定。

4.2 盾构下穿建筑物

隧道区间位于城市繁华区域，周边重要建筑物及居民区密集，隧道盾构施工引起周围土体的扰动，可能会影响邻近构造物的安全，对社会影响极大。主要对策措施为：

4.2.1 盾构施工前，应确定建筑物的基本情况以及与区间隧道的相互关系，对重要建（构）筑物提出相应的保护措施，并布设监测点，如图2 所示。监测必测项目包括地下管线沉降、衬砌环变形及接缝张开量和联络通道处地面及管道沉降等。

图2 下穿建筑物注浆加固示意图

4.2.2 确定合理的注浆压力等诸如此类的施工参数，精确预测这类参数可以减少土体损失。控制管片衬砌壁后注浆注浆量和压力，及时有效且足量地填充衬砌壁后的间隙。

4.2.3 盾构推进过程中加强对邻近地层、桥桩、地下管线的变形监测，如图2 所示，根据监控量测中变形量、变形速率等变化情况，及时调整盾构姿态及施工参数。

4.2.4 下穿风险较大的建筑物段隧道管片增设注浆孔，根据监测情况必要时进行二次注浆（见图3），并做好相关应急预案。

图3 下穿建筑物注浆加固示意图

4.3 盾构下穿地表水体

洪江路站- 世纪大道站区间隧道下穿海港引河，河道跨度约8-20 米，地表水系可能与隧道掘进地层之间存在水力联系，盾构下穿河道过程中控制不当可能造成河道渗漏、存在突水、涌泥沙风险。主要对策措施为：

4.3.1 做好施工准备，落实施工前摸排工作。

4.3.2 选用加泥式土压平衡盾构，选用质量好的盾尾油脂和土体改良剂，确保盾尾密封性和开挖面稳定性。

4.3.3 加强实时监测和信息化监测，及时调整盾构机姿态并控制轴线偏差，保证施工质量。

4.3.4 根据监测结果及时对设定的土仓压力等参数做出调整。在盾构进入过地表水体段时的参数设定将以地表水体段为主，避免土仓压力过高，导致隧道冒顶击穿河道；结合同地层推进的经验，过地表水体段推进过程中可采用膨润土改良措施。

4.3.5 二次注浆环箍止水。在盾构下穿地表水体段岸堤处设两处二次注浆环箍止水，阻断河道补给水与正常段区间隧道管片外的间隙联通。

5 下穿桥梁施工技术

洪江路站- 世纪大道站区间侧穿某高架桥，最小水平净距为8.74m，根据工程施工经验结合1 号线实际情况，穿越桥梁推荐采用注浆加固方案对桥梁进行保护。盾构推进前，可根据管线及现场实际情况适当调整注浆孔布置，沿隧道纵向注浆加固范围为桥桩外侧各3m，盾构穿越时该构筑物前后10 环内布置注浆管片，根据监测数据进行二次注浆加固。加固区平、剖面示意图如图4、图5 所示。

图4 注浆加固平面图

图5 注浆加固横截面图

盾构下穿桥梁具体应对措施见表1 所示。

表1 盾构下穿桥梁应对措施表

6 结论

本文的主要结论如下：

6.1 本工程中盾构施工的重难点问题主要为盾构穿越富水砂层，盾构下穿建筑物及盾构下穿地表水体，针对不同的问题提出了相应的对策措施。

6.2 针对区间内一处下穿既有桥梁的控制节点制定了专项施工方案，从地层加固、盾构掘进参数控制和施工监测的角度，提出了地层加固方案以及盾构下穿桥梁的施工应对措施。