金 平， 夏童飞， 刘晓阳

(1.中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司, 安徽合肥 230022; 2.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室， 四川成都 610031)

随着我国城市化的推进，基础设施的持续建设，城市轨道交通也呈现快速发展趋势。地铁线路的持续增加，受到既有城市建筑制约的现象也愈发突显。新建地铁线路的建设过程中不可避免的将会穿越大型建构筑物的地下结构部分，例如桩基、地下连续墙等。如何安全的穿过这部分桩基、地下连续墙成为很多工程不得不考虑的施工难题。目前国内类似工程的处理多采用桩基托换、人工挖孔破除桩体、地下连续墙等处理方式，存在施工难度大，风险高，进度缓慢等问题。因此采用盾构机磨除侵限桩体或地下连续墙的施工方法得到越来越多的关注和研究。本文依据深圳地铁10号线下穿4号线福田口岸站既有地下连续墙侵限问题，对土压平衡盾构磨除地下连续墙施工关键技术进行了深入研究。

1 工程概况

深圳地铁10号线福田口岸站—福民站区间隧道垂直近接下穿既有4号线福田口岸站，其平面关系见图1。4号线福田口岸站为地下一层车站，主体结构型式为多跨箱型混凝土结构，结构内设立柱，每根立柱下设置了1～2根支撑桩；其围护结构为地下连续墙叠合结构(图2)，车站底板距隧道顶部6.9～7.8 m，地下连续墙设计600 mm厚，地下连续墙主筋为φ28 mm，采用工字钢接头。

图1 深圳地铁10号线与4号线福田口岸站平面位置关系

图2 下穿4号线福田口岸站地下连续墙位置

由于4号线福田口岸车站地下连续墙及站底4根支撑桩侵入隧道修建范围，隧道穿越时需将其破除。因此福田口岸站—福民站区间隧道采用盾构施工和矿山法施工两种工法，福民站始发至4号线福田口岸站区间采用盾构法施工；区间下穿4号线福田口岸站至接收采用矿山法施工，以便对侵入区间隧道范围地下连续墙进行处理，随后盾构磨除侵入部分地下连续墙(图3)。

图3 福田口岸站—福民站区间隧道施工方案

2 工程重难点分析

在本工程中，矿山法段隧道起着类似于“盾构接收井”的重要作用，而深圳地铁10号线与4号线福田口岸区间段，穿越的主要地层为素填土、淤泥质黏性土、粗砂、卵石、中风化花岗岩和微风化花岗岩等，地下水丰富，不同风化程度岩层的强度沿深度变化剧烈，地层软硬不均表现十分明显，若不进行地层加固和密封直接进行接收，极大可能会造成矿山法隧道内涌水涌沙，威胁洞内作业人员和设施安全，而盾构隧道侧上方则可能发生大量地层损失，造成周围土体和车站过大沉降。

由于地下连续墙内存在钢筋、工字钢接头等构件，盾构磨墙的施工势必会对其造成不同程度的干扰，且其稳定性将直接影响上方结构，因此地下连续墙的安全磨除成为本工程控制的要点。

3 施工方案

为解决上述问题，且充分利用现有条件，工程采用了“暗挖加固+地下连续墙不完全拆除+地层加固”的方案，以确保复合地层条件下的磨除地下连续墙工作安全进行。以下为详细施工步骤。

3.1 地层加固

针对地层加固，首先在盾构侧对第一道地下连续墙外侧与盾构隧道接口处地层，从地面采用后退式注浆工艺进行了注浆加固，加固范围宽6 m，长3 m，深度为隧底至隧顶以上3 m(图4)。

(a)地面加固平面

3.2 暗挖段清障、加固措施

暗挖段采用上下台阶法只开挖上台阶的方法开挖至地下连续墙，并破除隧道内侵限的4根车站桩基，具体施做方法如下。

3.2.1 超前预加固

采用全断面注浆、大管棚和超前小导管等超前加固技术对隧道周边围岩进行预加固。隧道开挖前，对隧道开挖轮廓线外3 m以内进行深孔全断面注浆(图5)，注浆段设计长度为9 m，每个注浆段完成后开挖6 m，预留3 m不开挖作为下一循环的止浆岩盘；在隧道拱部150 °范围内水平打设直径为108 mm、环向间距为330 mm、长度为35 m的管棚，左右线各30根，总计60根；在隧道拱部150 °范围内与管棚相隔布设单排超前小导管；下穿4号线福田口岸站时在隧道拱部150 °范围内布设双排超前小导管(图6)。

图5 全断面注浆平面布置

图6 大管棚和超前小导管布置

3.2.2 半台阶法开挖和桩基破除

区间隧道下穿既有建(构)物段采用半台阶矿山法隧道开挖，设置临时仰拱。先施工左线再施工右线，左右线错开10 m左右开挖。具体施工步骤如下：

(1)半台阶开挖立钢拱架并施作初期支护。

(2)待隧道半台阶施工挖通，侵入隧道桩基范围内下台阶开挖立钢拱架，并施作初期支护。

(3)二衬浇筑，初支及二衬根部落入中风化岩层面0.5 m，二衬长度为桩中心往大小里程各延伸1倍桩径。

(4)自里往外切除侵入隧道内的桩基并回填素混凝土(C20)(图7)。

图7 侵入隧道内桩基破除施工示意

3.3 地下连续墙处理

结合以往工程经验判断，仅需处理盾构无法磨除的工字钢接头和矿山法隧道侧的部分钢筋，则在强度和止水性上均可以满足封堵条件。具体施工方案为：

破除地下连续墙工字钢接头(图8)与暗挖侧地下连续墙内侧钢筋(图9)，地下连续墙外侧钢筋采用水钻取孔切断(图10)，以减小对既有车站扰动，保护刀盘，避免刀盘缠绕钢筋卡死。

图8 工字钢处理

图9 地下连续墙内侧钢筋割除

图10 地下连续墙外侧钢筋切断

3.4 素混凝土回填

盾构机盾构部分长度9 m左右，考虑盾构空推时盾构机千斤顶推力不好控制，姿态不易控制，并且在空推过程中，同步注浆的浆液容易出现跑浆，导致盾构管片与土体之间填充不充分留有空隙，同时考虑回填混凝土的经济性，在地下连续墙端处进行10 m的混凝土回填，保证盾构机在通过该段达到地下连续墙端头处前的盾构机姿态以及管片姿态符合控制要求(图11)。

图11 现场素混凝土回填

3.5 盾构磨墙掘进

磨地下连续墙掘进时总体采用低速、小推力、低扭矩带气压平衡掘进模式。具体措施如下：

(1)盾构掘进过程中将土仓渣土液位控制在半仓(掘进过程根据渣土核算，严格控制出土量)，掘进过程中保持土仓压力，渣土改量和易性严格控制。

(2)刀盘扭矩控制在2 500 kN·m以下(刀盘启动扭矩800～1 200 kN·m)，刀盘转速1.2～1.4 r/min(刀盘转向勤来回更换)。

(3)螺旋输送机插到底，转速非恒定，过程中高低转速配合，时不时快速转2 min。每环开始推进时，先慢慢开螺旋机闸门、小口度开，待螺机口出土不喷则开始慢慢放大闸门正常出土。

(4)渣土改良：以泡沫改良为主，使用6路泡沫注入，原液比例3 %～5 %，发泡率10～16倍，泡沫流量200～500 L/min(根据渣土干稀状况、渣土贯入度动态调整)，同时根据渣土和易性和含砂量情况，辅以膨润土和刀盘喷水改良，改良要具有一定的超前性；渣土坍落度控制在140～180 mm；实测出渣口渣温小于45 ℃。

(5)同步注浆量7～8 m3，以注浆压力控制为主，注浆压力300 kPa以内； 二次注浆每五环做一次封环，每环对上部点位进行二次注浆，注双液浆。每环盾壳注克泥效(不加水玻璃)，注入量1～1.5 m3。

4 磨地下连续墙掘进现场情况

根据里程推算，盾构掘进557环与558环时磨地下连续墙掘进，图12为下穿地下连续墙段掘进参数统计，从图12可知，盾构推力范围为12 000～14 000 kN，刀盘扭矩范围为2 000～2 300 kN·m，掘进速度：5～10 mm/min。当掘进行程从557环1 500 mm到558环600 mm，盾构机与地下连续墙内部钢筋接触，掘进速度明显下降、推力相对波动增大。

图12 磨地下连续墙现场掘进参数统计

现场其他掘进情况如下：

(1)渣土改良：泡沫选用的为巴斯夫泡沫，泡沫注入半自动模式，原液比5 %，膨胀率18倍，泡沫流量400 L/min，4路注入(2路堵塞)；渣土和易性略微偏稀，坍落度220 mm(图13)。

图13 渣土改良情况

(2)出渣量：557环出渣60 m3，558环出渣57 m3，出渣量小于控制值(62 m3)。

(3)刀盘：掘进过程中未出现卡刀盘现象，盾构出洞后观察刀盘面板有少量缠绕钢筋(图14)。

图14 刀盘面板有少量钢筋缠绕

(4)螺旋机：掘进过程中有轻微卡顿现象，经过螺旋机正反转后即可恢复正常；盾构出洞后观察土仓螺旋机口有缠绕钢筋(图15)。

图15 螺旋机口运输的地下连续墙钢筋

(5)螺旋机闸门：掘进过程中偶尔出现闸口未能完全闭合情况，螺机口漏渣，通过正反转螺旋机、闸门开合调整处理，处理不果采取螺机塞土，然后人工割除。

(6)下穿段地面情况：经地面巡视人员观察无异常情况发生。

(7)监测数据：表1、表2分别为穿越过程中及穿越后对地表沉降数据，分析数据可知，穿越过程较为稳定，完全满足施工控制要求。

5 结束语

本文以深圳地铁10号线下穿4号线福田口岸站盾构磨除地下连续墙工程为依托，对地层条件复杂，下穿建筑物安全控制要求高，扰动风险大等条件下的盾构磨除地下连续墙关键技术进行了研究。系统阐述了利用土压平衡盾构机切削磨除侵限地下连续墙的施工工艺和施工参数。结合4号线福田口岸站地质条件，工程控制要点，提出了针对性的磨除地下连续墙施工技术方案，包括地下连续墙前期处理、盾构机参数设计、开挖工法，辅助加固措施等。通过周密的策划，精心的施工，保证了复合地层条件下的盾构磨除地下连续墙施工的安全进行。

表1 2019年1月20日地表沉降监测日报

表2 2019年1月21日地表沉降监测日报