摘  要：地铁盾构施工是地铁工程中的重要环节，其中又以下穿河流及桥梁桩基施工难度最大。基于此，本文从开始施工分析、确定施工方案，实施施工监测三方面入手，对地铁盾构下穿河流及桥梁桩基施工提出相关建议，以供参考。

关键词：地铁盾构;下穿;桥梁桩基;监测;技术

中图分类号：U455    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

随着社会的发展，城市人口数量不断增加，城市交通运行压力不断增大，拥堵现象频繁发生。为了有效缓解城市交通压力，有条件的城市实施了地铁工程。在地铁工程施工过程中，盾构施工是其极其重要的一个环节。其中，盾构在桥址处穿越桥梁或桥梁桩的施工难度较大，对整个工程而言显得非常关键。提前做好施工方案，有效开展施工监测是确保这一关键环节顺利完成，降低整体项目風险，促进整体项目顺利推进的重要保障。

1 施工分析和研究

地铁施工中，遇到下穿情况一般会有三种解决方案。其一是拆旧建新。分析施工条件，在可能的情况下，先拆除旧的桥体后在盾构范围内对既有桩一一破除，待盾构通过后，在原来的地址重新建设新的桥梁恢复运行。其二是桩基替换。对现有桩基进行分析，对影响盾构穿越的部分进行替换，再实施穿越，在这个过程中，需要对原桥梁进行观测，并确保其安全。第三是避绕改道。根据现有桥梁桩基的方位，设计规避线路，让盾构区间完全避开阻碍点，即将建设的隧道一般从阻碍位置的两侧通过。三种方案在施工工艺和资金投入上各有优势，在具体工程中，需要通过对施工环境进行分析，因地制宜，对三种方式的可行性进行综合比对和分析，最终按照技术上可行，经济上合理的原则，确认最合适施工方案[1]。

在做好施工方案的初步选择之后，需要对技术难点进行分析，以便制定具体的施工方案。首先，要考虑施工环境中岩石的质地。若发现岩石软硬不一情况，如施工位置位于弱风化的泥质粉砂岩时，其属于软岩，其具有石英含量低，岩层厚度薄，洞顶围岩稳定性差等特点。当钻孔附近有断层时其属于硬质岩，于是盾构施工时需要时刻注意岩石软硬变化，制定遇到不同岩石软硬程度的解决措施。其次，要考虑刀盘易结泥饼等问题，要根据施工所在地河床下地层土质进行具体分析，如其中黏土粒、细颗粒比重高，可推测在具体掘进进程中，刀盘冲击有可能形成泥饼。从而影响刀盘的有效开口率，使出土量难以计算，导致施工异常。第三，要考虑桥的安全问题。具体掘进中，如何提高对盾构机的控制是一大关键。如对土仓内土压控制不当，会对上层结构造成不利影响，表现为造成表面隆起或者下沉，带来安全问题。同时，引起桥桩失稳，周围土体可能会在水压之下冲入土仓，使得土仓压力激增，存在爆仓的巨大隐患，或导致喷涌的发生。最后，要考虑监测难度，在施工中及时进行实时监测，其难点在于输水隧洞位置特殊，监测布点难度较大，因此需要考虑合适的监测仪器，提高工人操作水平，从而保证测量精度，如图1所示。

2 施工方案

在制定施工方案之前，需要明确总体施工思路，预设参数等，并在施工中开展有效监测，边施工边调整，以此提高施工质量。

（1）基础设备的选择。根据土质选好盾构机是施工的关键。一般来说，尽管岩石软硬有变化，但根据国内土壤质量分析，盾构区间需要穿越的主要为中强度风化粉砂质泥岩地层，以及局部的粗砂、砾砂地层。所以，在盾构机的选择上应首要考虑其掘进能力，以及其是否在硬岩和软岩层中都具有作业能力。其次是考虑密封性，盾构机需要具备良好的密封性能，孔隙不漏水且承压能力强。同时，保压泵渣功能以及土压平衡功能要确保性能良好。掘进施工中遇到的岩石强度大，因此对盾构机的耐磨性有较高要求。最后，盾构机还应具备高精确度的控制能力，以保证线路方向的正确性。同时，在确定盾构机后，需要明确刀盘道具，做好其规格和数量的选择[2]。

（2）施工参数的预设。根据前期分析现将参数调整如下：土压力1bar;刀盘扭矩≤2000 kN·m;推力≤1500 t;刀盘转速1.0～1.3r/rain;推进速度20～30mm/min;出土量≤68m3;上部土压波动范围±0.1 bar。以上参数均为初步盾构参数，最终还需要通过施工监测数据结果指导盾构掘进施工参数的改进。

（3）明确掘进模式。分析穿越的地理环境，根据地质土质，建筑物情况以及周边环境，选择合适的掘进模式。一般至少需要两种模式。第一种是针对软层土质的，即使用土压平衡模式，另一种是针对硬岩土质的，需要选择半敞开式模式。这两种模式需要结合施工推进的实际情况及时调整策略，同时可穿插进行，确保掘进的科学合理。

（4）掘进方向的控制与调整。盾构机不可能完完全全的按照设计线路前进，这是由地质软硬不一，存在坡度变换，工人操作不稳定等原因造成的。尽管一定范围内的偏差是可以接受的，但当偏差超过阈值限界会对隧道造成不利影响，严重的会导致地表形态改变等问题。因此，需要在掘进开始时就对轴线方向进行合理把控。同时，在自动模式的前提下，进行人工测量以弥补技术盲区，两者相互辅助进行盾构姿态监测。其次，在选择管片时，以质量与精度为先，力求保持管片端面与计划的掘进方向的垂直。操作盾构机行的方向和位置是其关键，只有对其进行严格的姿态控制，才能确保顺利掘进。一般来说，实际轴线与方案计划的变差有一定的安全区间，其可以在安全区间内设置预警线，触达预警线后马上实行纠偏，通过以上措施可以较为有效的确保掘进方向的正确。但纠偏的过程不宜操之过快，防止纠偏过度。

（5）正确操作注浆。注浆可以分为同步注浆及二次注浆。前者是指在掘进过程中，盾尾空隙形成时同步进行填浆，为周围岩体提供有力支撑。这是有效预防空隙的较好的做法，也可以有效控制出现的地表沉降等问题。在同步注浆时需要选择合适的浆液、注浆参数和注浆工艺。在盾构推进时，盾尾形成空隙，及时填充空隙可稳定地层，防止沉降，同时有利于隧道衬砌的防水。二次注浆是为了在掘进过程中各环块的同步推进。因在同步注浆时，可能存在填浆量不足等问题，因此通过管片预留孔，进行再一次浆液填充可保证管片与围岩间隙之间的充实，保护周围建筑，减少安全事故。一般情况下，二次注浆采用水泥浆，但也存在使用水泥和水玻璃双液浆的特殊情况[3]。

（6）渣土的改良。随着施工的推进，工艺和设备的负面影响或有可能导致发生泥饼的情况将会显现，这需要提前做好预判和处理预案。为了确保盾构机顺利掘进，可以借助外加剂改良土体，例如分散剂、高压水、高分子材料等，使之接近更为理想的状态。

3 施工监测

（1）合理选取和设置监测点。在设置监测点之前，需要针对工程施工特点，对周边环境进行充分的调查和取证，并由专业人员编制专门的监测方案。监测方案通过论证后，需要建立严格的水平及沉降监测控制网，以便于及时掌握盾构施工时和盾构通过后，对周围环境以及隧道的影响，做好数据的实时收集和分析。

（2）合理选取监测设备。选取电子水准仪DINI03和徕卡TS09，使用极坐标的测量方法开始施工监测，全过程按照国家二等水准测量执行。在监测中，为能够保持监测精度，仪器及后视基点均采用强制对中。

（3）合理推进监测过程。为提高监测工作质量，在开展监测前应充分考虑应急措施，制定应急预案。在盾构施工过程中派专人按照《城市轨道交通工程测量规范》对河流、桥梁进行巡视，对一切跑气、涌水或者沉降、隆起等异常现象进行及时记录，如果发生异常，必须第一时间做出应急措施。此外，在隧道内的监测主要包括管片间渗漏水、错台、管片破损以及渗漏水等情况，需要对这些情况认真做好记录。采取水平位移监测，按照相關技术要求和监测方法具体开展相关工作。当安全问题产生并接近限定阈值时，必须加大监测力度，并通过扩大对比范围，进行进一步的数据分析，采取必要措施控制不利影响。

4 结语

盾构下穿河流及桥梁施工是地铁工程施工过程中的一大难点。在施工过程中，需要注重参数的调整、盾构机型和掘进模式的选择，以及注浆与渣土的改良，并按照相关要求规定，进行施工监测，根据监测数据及时调整施工方案，做到边施工边调整，从而确保工程质量和安全，确保整个施工过程中，不会出现任何渗漏、涌水等情况，同时确保桥梁的沉降与最大位移均在合理范围之内，使施工过程安全平稳。

参考文献

[1]李宗豪.地铁盾构施工风险的分析与控制 [J].智能城市，2019，5（20）：175-176.

[2]沙原亭.地铁盾构下穿河流及桥梁桩基施工与监测技术 [J].铁道建筑技术，2015（10）：16-22.

[3]李明华，张娟.盾构下穿桥梁及河流关键技术方案 [J].铁道建筑，2015（7）：54-57.

收稿日期：2020-06-15

作者简介：谢强（1988—），男，四川成都人，本科，工程师，研究方向：水利水电施工管理。