□文 /王秀波

地铁工程中，盾构法施工的隧道结构势必会与各类地下管线在空间上形成上跨或下穿的立体交叉。在施工过程中，当盾构机下穿地下管线尤其是遇到压力管道时，施工风险会比较高，需要采取有针对性的技术措施。

1 工程概况

某地铁区间右线总长1430.2m、左线总长1400.71m。车站至中间盾构井段采用盾构法施工，左线长1 034.828 m，右线长1 065.176 m，中间盾构井至U槽段采用明挖法施工。盾构区间设置3处平曲线，半径分别为800、300、250 m，线间距13 m。线路设计2个纵坡，最大坡度32.266‰，最小坡度4‰，隧道顶最小埋深约5.5 m、最大埋深12.5 m。穿越主要地层由②53层细砂、②23层粉质粘土、②22层粉质粘土。盾构隧道管片衬砌环内径为5 500 mm，外径为6 200 mm，厚度为350 mm。

区间地势略有起伏，地面标高在100.30～110.8 m，地貌单元属为黄河冲积一级阶地风积砂丘。区间主要为杂填土、砂土、粉砂和粉质粘土。地下水主要为潜水和承压水，地下水埋深在6.5～12.8 m。隧道上方3.57 m有一道DN508 mm高压燃气管道。

2 主要施工风险分析

盾构机下穿高压燃气管道为本工程的重点风险源之一，如不采用合理的技术与管理措施，一旦高压燃气管道产生不均匀沉降而导致燃气泄漏，将影响周边众多企业的生产、居民的基本生活，严重时还可能造成人员的伤亡，因此，在下穿高压燃气管道施工前必须进行专业技术论证，采取可靠的工程技术措施。

3 主要施工技术

3.1 掘进参数控制

1)土仓压力。施工时必须控制好盾构机的土仓压力，根据盾构机的埋深、地下水位、土质等进行计算，采取措施保证盾构机的土仓压力保持相对平稳，防止土仓压力大幅度波动并根据相关的监测数据适时调整土仓压力值，减少土体的扰动。根据计算数据及相关的经验，盾构计下穿高压燃气管道时，土仓压力控制在0.1～0.15 MPa较为适宜。

2）控制掘进速度。盾构机推进速度直接影响地面的沉降变形，推进速度过快对盾构机周边的土体的扰动较大，有可能带来较大的地表沉降，严重时造成高压燃气管道折断或开裂。因此盾构机下穿燃气管道时要适当降低其推进速度并且尽量恒定、匀速的推进。根据经验，下穿高压燃气管道时盾构机的推进速度控制在20～27 mm/min。

3）刀盘转速、推力。为减小对盾构机对土体的扰动，尽量遵循“低转速，小扭矩，小推力小”的原则，盾构机刀盘转速控制在1.0～1.3 r/min，扭矩控制在1 800～2 300 kN/m，推力控制在12 000 kN以下。

4）出土量控制。盾构施工过程中要严格控制出土量，保证实际出土量与理论出土量的平衡并且要进行严密的观察，避免出土超量。

根据相关的计算，每环出土量

式中：K为土体的松散系数，一般根据土质、盾构掘进参数、土体改良情况等确定，本工程土质为杂填土、砂土，根据相关的经验K取值为1.15～1.2；D为盾构机直径，本盾构机为6.47 m；L为管片的每环长度，本工程为1.5 m。

5）盾构机壳外注浆减阻。在盾构机下穿高压燃气管道的过程中，为减小盾构机壳与周围土体的侧向摩擦力，减小盾构机壳对周边土体的扰动量，降低后期土体的固结沉降，在本工程中向盾构机壳外注入膨润土浆液，使盾构机壳和土体之间保持润滑。

3.2 注浆

1)同步注浆。盾构掘进过程中，要及时足量的进行同步注浆，以便及时将盾构管片周边土体的空隙进行填充。同时为加快同步注浆浆液的凝固，下穿高压燃气管道时，要根据实际情况适当的增加水泥用量，提高浆液的粘稠度，以便更好地填充管片与土体之间的间隙，减少因浆液凝固时造成的不均匀沉降和浆液损失。同步注浆的充填率要达150%，注浆压力控制在0.3～0.35 MPa。同步注浆采取双控措施，以注浆压力控制为主，注浆量控制为辅，确保浆液的饱满度。同时提前对盾尾刷进行检查，增加盾尾密封油脂，保证盾尾密封良好，保证不漏水、不漏浆，以此保证同步注浆效果。在施工时对螺旋输送机进行检查，保证螺旋输送时不发生喷涌工作。根据经验，对所采用的浆液进行试验室配比，见表1。

表1 同步注浆浆液配比 kg

2）二次注浆或多次补浆。为减少不均匀沉降造成高压燃气管道的开裂或折断，在穿越高压燃气管道时要及时进行二次注浆，必要时进行多次补浆，以减少或控制地面的后期沉降。本工程二次注浆采用后方注浆的方法，即在后3～5环的注浆孔进行壁后注浆，注浆压力一般控制在0.3～0.4 MPa，注浆所选用的材料为双浆液，即水泥浆+水玻璃按1∶1的体积比控制，水泥采用425普通硅酸盐水泥。

根据地质情况对下穿的高压燃气管道周边采取袖阀管进行补浆加固，加固时控制好注浆孔的角度及注浆的压力。

3.3 隧道轴线控制

1）控制好盾构掘进的技术参数，土压过低时，不但容易造成地层的沉降，而且影响盾构轴线的控制；注浆压力过大对地层的扰动较大，也会使得盾构机向注浆位置反方向移动，不利于隧道轴线控制。

2）对盾构千斤顶进行合理编组以及分区油压的控制。千斤顶选择是否正确直接关系到盾构轴线的轨迹，因此要对盾构轴线位置，正确的列出了千斤顶编组，对分区油压控制进行严格控制。

3）正确使用盾构机的铰接装置，当调整千斤顶及分区油压控制难以达到目的时，可通过盾构铰接装置进行纠正：根据盾构机轴线的偏离程度计算每一步的转折角度，开启仿形刀进行超挖，严格控制超挖的长度，再根据计算结果调整盾构机的中折装置，利用千斤顶编组及分区油压控制进行辅助施工，最终使盾构机回归设计轴线。

3.4 渣土改良

进行渣土改良措施、改善刀盘前方土体的流塑性、减少泥饼形成，保持进出土顺畅。

通过试验确定合适的膨润土浆液和泡沫添加剂配合比,通过盾构机或者刀盘自带的泡沫系统，向盾构机前方的土体注入泡沫剂，提前对土体进行改良，提高渣土的保水性和稳定性。

3.5 施工监测

为确保下穿时高压管线的稳定，必须对高压燃气管道及周边土体进行监测，同时能及时将监测数据反馈到操作人员及管理人员，使信息化数据共享并真正知道施工。

4 结语

本工程通过采取合理有效的技术措施，精细的管理，在盾构机下穿高压燃气管道过程中进行了严密的监测，及时准确的调整土仓压力，盾构机的推力、扭矩，注浆压力等各项指标并及时下发到盾构机操作手，确保燃气管道未产生沉降、盾构隧道轴线偏移量在设计允许围之内，安全始终处于受控状态。管片的拼装质量也得到了较好控制。