谷飞翔

(中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司)

高压线塔是重要的输电线装置，高压线塔通常包含了数条输送电力的高压电线。高压线塔的高压线可以输出10Kv以上的电压。在地铁盾构隧道穿越高压线塔过程中，为了保证电力供给顺利，需要通过采取相应的措施对高压线塔的稳定性进行有效控制，避免高压线塔发生不均匀沉降，造成电力供应中断等影响。

1 工程概况分析

为了保障本文的数据真实有效，本文将在分析中拟定汽车西站～古墩路站(汽～古)区间项目。盾构隧道穿越地层经补充勘察，高压线塔下方地层与勘察设计期间地质相同，区间断面为3层碎石混黏性土。3层碎石混黏性土：棕红色、密实、饱和、粒径为2cm～5cm颗粒约占40%，粒径为0.2cm～2cm颗粒约占20%，最大粒径约20cm，含较多黏性土充填。碎石呈棱角状，分布不均匀，且分选性差，风化强烈，成份主要为砂岩或凝灰岩。局部夹有透镜体状粉质黏土，渗透性差，全场分布。

1.1 高压线塔与盾构区间的位置关系

汽～古区间左线左K21+772.2～左K21+784.5侧穿高压文三一号高压线塔，隧道边线与文三一号高压线塔净距2.95m；汽～古区间右线右K21+773～右K21+785.5下穿古荡变电所文三一号高压、右K21+806.5～右K21+818.5下穿古高一号高压输电塔，基础类型均采用板式基础，基础埋深约3m，隧道与基础最小净距约7.93m。

1.2 盾构穿越高压线塔时存在的影响

开挖面土压不平衡引起的土体损失、盾构蛇行纠偏引起的土体损失、盾尾与衬砌环之间的空间未能及时充填引起的土体损失、注浆材料固结收缩、隧道渗漏水造成土体的排水固结、衬砌环变形和隧道纵向沉降等因素会造成高压线塔基础产生不均匀沉降，需要在盾构穿越高压线塔前、中、后三个阶段分别采取相应的措施有效控制高压线塔的沉降，保证电力供给的顺利。

2 高压线塔基础变形指标及监控测量

高压线塔沉降控制指标：速率报警值±2mm/d,累计预警(mm)黄色预警值-7～+3、橙色预警值-8.5～+4，红色预警值-10～+5。高压线塔产权单位要求累计预警值(mm)-7～+3。

区间盾构穿越高压电线期间对高压线塔重点监测。监测总工期为盾构穿越前50环为起点，盾构区间推进完工，且各项监测数据稳定及监测资料移交完毕日期为终点。具体测点情况见表1。

表1 高压电塔及周边环境测点数量及测点编号

3 盾构掘进主要技术措施

3.1 土压力控制

土仓压力通过计算得出盾构掘进过程中的理论压力值，掘进过程中实际土压略高于理论土压力，通过设定掘进速度、调整排土量的方法建立，并以维持开挖土量与排土量的平衡为基准。在掘进速度一定的情况下，主要通过螺旋机转速来调整出土量，以维持土仓压力的相对平衡[1]。

3.2 出土量计算及出土控制

每环理论出渣量(实方)。

V=[(π·D2)/4]×L×λ

D—指盾构切削外径(m)(切削外径6.44m)；L—管片每环长度(预制管片每环1.2m)；λ—渣土松散系数，是理想开挖体积的渣土内应力，释放后会松散，体积会扩大，一般碎石混黏性土的松散系数为1.2，泥岩为1.5等。

V=[(π×6.442)/4]×1.2=39m3/环；考虑土体松散系数为1.3，在运输组织设计中，均按1.3×39=50.7m3考虑。电机车编组列车包括4辆容量18m3的渣土车，最大装载能力为72m3，能满足施工需要。

每环出土量直接反应了盾构机在掘进施工过程中的超挖情况，当超挖较多时，会使出土量骤增。在掘进过程中，必须严格控制每环的出土量，并作好记录。

3.3 同步注浆、二次注浆

在盾构掘进的同时从盾尾向管片壁后的空腔进行同步注浆，考虑到浆液固结收缩、浆液流失、上层扰动及超挖后的固结沉降等因素，注入率控制在150%～170%[2]。掘进的过程中必须保证同步注浆的及时与连续，浆液供应不及时严禁推进。同步注浆过程采用注浆量与注浆压力双重控制指标，注浆量不低于理论注浆量150%，注浆压力不低于2bar，以保证管片壁后空隙的充分填充，有效控制沉降。

二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次注浆。

3.4 分阶段推进控制区划分

根据盾构穿越已有建(构)筑物的工况特点，将盾构掘进过程共分为3个阶段，分别为盾构穿越前试推进阶段，盾构穿越阶段和盾构穿越后阶段。

在进入高压线塔区间线路之前，选择条件相似的区间线路设置试验段，总结盾构施工参数并进行优化，以便在穿越高压线塔施工中采取针对性措施。根据埋深、地层条件、地下水位，拟定下穿高压线塔前60环(约72m)作为盾构隧道下穿高压电塔的试验段。掘进试验段主要项目见表2。

表2 掘进试验段主要项目

把盾构切口到达高压线塔前5环开始设为穿越段开始，直至盾尾脱出高压线塔范围5环定为穿越段。该控制区段施工时，主要根据穿越试推进段总结的推进参数和施工数据来指导盾构的推进施工。在这个阶段主要任务是控制盾构的施工参数，包括控制推进速度、正面土压力、同步注浆流量、同步注浆压力等主要施工参数。增加施工监测的频率，确保穿越过程中的安全。主要施工参数见表3。

表3 穿越段主要参数控制范围

盾尾脱离高压线塔范围后6环～20环定为盾构穿越后阶段，共15环，掘进长度30m。

由于盾构穿越后，地面存在一定程度的后期沉降，会对建(构)筑物造成影响。必须在穿越区域的隧道内准备充足的补压浆材料以及设备，根据沉降监测情况进行后期补压浆，有效控制滞后沉降。

4 其他技术措施

(1)严格控制盾构姿态：水平≤40mm，垂直≤40mm，每环纠偏量不大于4mm/m。

(2)调整同步注浆浆液的凝结时间4h～6h，保证同步注浆质量，并确保浆液稠度。为保证同步注浆质量，拟加大同步注浆浆液中水泥的含量，其砂浆施工配合比为 (kg/m3)：水泥∶162粉煤灰∶385膨润土∶50细砂∶760水∶395注浆压力≤3bar，注浆量≥5m3。根据监测情况，对注浆数量进行控制，若监测数据异常，则根据监测数据调整注浆量。

(3)做好管片选型，保证管片拼装质量。在盾构掘进过程中值班工程师根据盾构机姿态、盾尾间隙、油缸行程等做好管片选型工作，管片供应人员严格按指令供应合格管片，在管片拼装过程中管片拼装人员认真做好管片拼装工作，保证管片拼装质量。

(4)信息化施工，根据监测数据及时调整施工参数，及时进行二次补强注浆。为提高背衬注浆层的防水性及密实度，有效填充管片后的环形间隙，减小地表沉降量，在管片脱出盾尾后进行二次补强注浆。

(5)严防盾尾漏水，掘进中加强盾尾密封油脂的注入，确保盾尾密封效果；掘进加强中盾与盾尾铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证密封效果，防止地下水涌入；控制好管片姿态，居中拼装，防止盾构建筑空隙过大形成透水通道，必要时在管片外侧粘贴海绵用于止水，封堵管片与盾构间的间隙。

(6)加强施工质量，提高隧道自防水能力。在建(构)筑物段掘进时加强盾构掘进姿态控制及管片选型，加强螺栓复紧和盾尾间隙控制，减小管片错台、裂缝、漏水，保证较好的隧道线形，提高隧道防水质量。

(7)各设备配置齐全，施工过程中充分发挥机械设备的效率，避免窝工或停产，确保工程顺利进行；保证机械设备性能合理，配套完善、状况良好、技术性能满足施工要求。

5 结 语

盾构机穿越已有建(构)筑物已成为地铁隧道施工常态风险，为保证盾构机顺利穿越高压线塔，各阶段掘进采取的相应措施至关重要。掘进前的试验段为整个穿越过程提供了有力的数据支持，通过试验段掘进，分析各参数对沉降的影响，结合监测数据等总结出穿越时的合理掘进参数。掘进过程中，严格控制掘进参数，有效的控制掘进过程中对高压线塔的影响。盾构机通过后，加强监测并根据数据情况采取相应的措施，保证了滞后沉降得到有效控制，使高压线塔得到有效的保护，满足高压线塔沉降控制要求，为后续盾构穿越类似建(构)筑物提供相应的经验。