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摘要：随着盾构法施工技术在我国城市地铁的发展，使得盾构法越来越多地应用到各种复杂地层中，且采用盾构施工城市地下隧道时，常常需要穿越既有河流。本文以成都地铁某隧道区间盾构穿越江安河河施工为例，阐述了盾构穿越既有河流的技术控制措施，为类似工程提供借鉴的工程经验。
关键词：盾构施工；穿越既有河流；施工技术
1 工程概况
1.1 设计概况
江安河河面宽度约40m，河床为原状砂卵石。过水能力154立方米/秒。
凤凰大街~西部新城区间左右线在盾构里程YDK25+755.800~YDK25+794.700范围内下穿江安河。盾构隧道下穿江安河段盾构顶距离江安河道底距离为13.386~13.750m，河床水流平均深度为0.3~1m，在丰水期，河床平均水流深度为1.5m~2m，水流平缓。
1.2.1 工程地质
本隧道所穿越的岩层主要在密实卵石土〈3-8-3〉层，漂石含量5~20％，漂石一般粒径20~40cm。砂卵石地层，围岩体整体强度较低，但单个岩块块体强度非常高，根据车站施工以及前期盾构出碴取样分析，该区域有可能内存在直径超过200mm的漂石。
1.2.2 水文地质
本标段地层富水，枯水期埋深一般在3~5m之间，丰水期埋深一般在1~3m之间，本段地层包含大量卵石具有较强透水性，渗透系数为28m/d。
河流与地下水未发现有联通，但具有较强的补给性。
2 风险分析
结合工程地质水文条件，施工环境、施工方法，本工程主要风险源包括以下内容：
（1）盾构掘进中的喷涌、涌砂：盾构掘进时可能会造成喷涌、涌砂，导致盾构无法正常掘进。
（2）河堤、河底坍塌：由于砂卵石地层、卵石粒径大、含量高，掘进过程中可能会出现超方现象，进而导致河堤、河底坍塌。
（3）盾尾漏水：在盾构前行时，如果盾尾密封效果不好，盾尾密封可能被击穿，导致盾尾漏水。
3 风险控制技术措施
3.1 江安河河堤及河床加固措施
3.1.1 进行河堤加固
（1）加固范围
在盾构隧道通过江安河前，在河堤前后6m范围内进行隧道外3m范围内的河堤段地层地表注浆预加固处理，地表注浆预加固孔布置为间排距3×3m。分两个加固区，每个加固区布置30孔，上游侧孔深为22.386m，下游侧孔深为22.75m，布置方式见下图。
图3-3 地表注浆预加固孔位图
（2）设计参数
1）采用袖阀管注浆工艺，垂直注浆加固深度为隧道拱顶上3m，注纯水泥浆。
2）浆液水灰比为水：水泥=1：1。
3）注浆压力：注浆压力控制在0.4~2MPa。
4）终灌标准：单孔注浆结束标准，要求少量多次、反复灌浆；每段注浆都正常进行，注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束本孔注浆。
3.1.2 河床隔水加固
河床加固范围为在上游侧距离左线隧道边线6m，下游侧距离右线隧道边线2m，延河流方向25m范围内采用钢筋网片铺设，铺设钢筋网片前浇筑C15砼垫层5cm，然后浇筑C20混凝土20cm厚。
（1）河道导流
时值枯水期及河流下游的非灌溉期，河道主要承担沿河居民区废水排放功能，施工期间与河道管理部门联系，上游关闸以减小河道水流量。在盾构穿越段河道的上下游，采用砂袋围堰断流、Ø1500无缝钢管导流。
（2）河床清理
围堰断流后，采用小型挖掘机清除河床表层含淤泥的污染的砂卵石，清除厚度不小于50cm，并对清除后开挖面整平、压实。
（3）钢筋网铺设
钢筋网片采用Φ8的钢筋加工，网格尺寸为20cm×20cm。钢筋网加工厂预制、现场铺设，铺设前在河床面浇筑5cm找平C15混凝土垫层。
（4）混凝土浇筑
河床部位清理后先铺5cm后C15垫层砼，钢筋网片铺设完成后进行混凝土浇筑，混凝土采用商用C20混凝土，浇筑厚度为20cm。
混凝土必须一次浇筑成形，不留施工缝、杜绝混凝土冷缝，保证混凝土板的整体性。
3.2 防止喷涌、涌砂控制措施
3.2.1 渣土改良措施
碴土改良是指通过向刀盘前方加膨润土、泡沫剂、聚合物和外加剂与刀盘切削下来的碴土拌和，增大碴土的流动性、和易性，方便出碴，同时在掌子面形成泥膜，保护掌子面的稳定性，对刀具也可起一定的保护作用。
隧道穿越地层主要为砂卵石<3-8-3>地层，注入泡沫+膨润土可有效改善土体流塑性及透水性，泡沫膨化土体、润滑刀具，可有效防止刀盘结泥饼；同时为防止碴土过于粘稠，导致刀盘扭矩增大、螺旋机堵塞等现象。
（1）采用加聚合物的BASF泡沫剂
采用BASF公司加聚合物的高效发泡剂进行碴土改良，以润滑刀盘刀具，减小刀盘扭矩、降低碴土的渗透率，增加碴土的流动性和塑性。
1吨泡沫剂中加入聚合物100升，每环（1.5米）泡沫剂注入量不少于80L，发泡率10~12倍，以形成浓稠泡沫为准，根据碴土的性状即时调整泡沫参数，以期达到最佳碴土改良效果。
穿越过程中，在保持土压稳定的前提下，减少发泡倍率，降低泡沫气体流量，防止河床被击穿。
（2）膨润土+聚合物
如果地下水较大，单靠泡沫是无法避免喷涌的。要防止喷涌，一方面需要降低进入土仓的地下水量，另一方面要避免地下水进入土仓，经过大量的试验，具体措施如下。
1）通过盾构机碴土改良管路，向土仓上部人闸门附近注入膨润土+聚合物改良材料，随着刀盘转动，改良材料与碴土充分搅拌，在土仓内形成低渗率的碴土，地下水无法进入土仓内，防止喷涌的发生。
2）向土仓中注入膨润土+聚合物改良材料，一方面使土仓中卵石不至于沉积，另一方面使已经进入土仓的水与改良材料混合，增加碴土的粘稠度、降低水的流动性，从而防止喷涌。
3）膨润土+聚合物改良材料的配合比掺量通过试验及现场试用后最终确定，根据前期使用效果分析，初步确定为膨润土：水：聚合物=1000：5000：50（kg）。
盾构在凤凰大街站~江安河区间主要穿越地质为<3-8-3>地层，漂石含量5~20％，漂石一般粒径20~40cm。地质条件相似，盾构掘进参数的设置可以依据试验段掘进的数据进行确定。
3.3 超方处理和控制措施
（1）超方＜5m³
1）加强同步注浆量
2）及时进行二次注浆。
（2）超方＞ 5m³
1）加大注浆量，河床内盾构机尽快通过塌方区，河堤上地表打孔找空洞处理。
2）在河流枯水期进行打孔回填。
3.4 盾尾漏水控制措施
（1）使用优质盾尾油脂。
（2）尾密封处如发生较大泄漏，首先考虑多注盾尾油脂止水止砂。
（3）根据掘进情况，观察盾尾的漏浆情况判断是否更换盾尾刷。
4 结语
目前项目施工中遇到此类问题的处理结果是要么采取过于保守的对策，造成很大的浪费，要么采取过于冒险或盲目的对策，造成安全问题。本文通过采取对河堤及河床加固、渣土改良、掘进超方控制、盾尾漏水控制等方面进行了简要描述，极大节约了成本而且降低了安全风险，施工中所采取的技术措施以及积累的经验在类似施工领域具有一定的借鉴价值。
参考文献：
[1]城市盾构长距离穿越湖底施工技术 中国高新技术企业 2013（16）。
[2]沈永东临江过江隧洞盾构掘进的问题与对策[J].现代隧道技术，1998（3）。
[3]戴小平，郭 涛，秦建设.盾构机穿越江河浅覆土层最小埋深的研究[J].岩土力学，2006（5）。
作者简介：
李法永 男（1982-07）本科 工程师 主要从事项目管理工作。
论文作者:李法永
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：盾构论文; 河床论文; 江安论文; 卵石论文; 注浆论文; 聚合物论文; 隧道论文; 《基层建设》2017年第7期论文;