摘要：针对富水大粒径砂卵石地层的不稳定性，以及管线加固的施工难点，通过常规措施的优化，及施工过程中的精细管理，顺利穿越城市主供水管路，为后续施工提供借鉴。
关键词：渣土改良；同步注浆；变形控制
一、引言
目前，随着国内城市轨道交通的蓬勃发展，盾构机因其施工安全可靠、适应地层广泛、沉降易于控制等特点被广泛应用，但区间沿线错综复杂的地下建（构）筑物也给盾构施工造成了较大影响。如何安全无风险穿越成为盾构施工经常遇到又必须解决的问题，且部分建（构）筑物因特殊原因不具备预处理条件，只能通过施工过程中的优化控制加以处理，更加增大了施工难度。
本文所描述的DN2400mm给水管为城市主要供水管路，与隧道垂直净距不足1倍洞径，且位于城市主干道下方，不具备预处理条件，只能通过优化盾构施工参数予以解决。
二、工程概况
2.1工程概述
成都地铁6号线一、二期工程土建7标西华大道站～金府站区间（以下简称西金区间）设计单线总长720.7m，隧道埋深为9.76～13.36m，采用盾构法施工。区间沿交大路敷设，周边建（构）筑物、管线较多，施工风险较大。
2.2工程地质及水文
区间隧道从上到下主要覆土为杂填土、素填土、砂卵石、砂岩。区间隧道主要赋存于中密卵石层，岩性特征：褐灰色、浅灰色，中密，局部稍密，饱和，圆砾、中砂充填，卵石粒径2～15cm，含漂石，漂石含量在4.0%左右，粒径在15～20cm；卵石原岩为石英砂岩、花岗岩。据颗粒分析实验：粒径＞20mm的颗粒含量为56. 8%～75.3%，粒径为2～20mm的含量为7.8%～10.7%。
区间隧道地下水主要有两种类型：一是赋存于黏性土层之上填土层中的上层滞水，二是第四系砂、卵石层的孔隙潜水。地下水位埋深为5.5～7.5m，高程502.75～505.52m。
三、施工重难点
西金区间主要穿越DN2400给水管、南堰河、三环交大立交桥匝道、、三环路、DN529高压燃气管、金府机电城等重大风险源，施工安全风险高，为本工程施工重难点。其中右线沿DN2400给水管长距离推进及三环路（地面不具备设计加固条件）风险源穿越安全尤为关键。区间平面示意图见图1。
图1区间平面示意图
西金区间左右线盾构在里程YDK23+290~400、ZDK23+400~420、YDK23 +420~510处下穿DN2400给水管线，管线材质：钢管，接头形式为焊接，埋深约2～5m，主要在杂填土及黏土层。盾构沿该管线下方平行敷设，最小竖向距离4.72m，管线影响盾构施工长度为220m。DN2400给水管每日供水量可达80～100万吨，提供1/3成都市民的日常用水，风险等级高，监测控制等级I级。
三环路风险源位于交大立交北三环一段，道路总宽度约80m，主道双向八车道，车流量极大，主道限速100Km/h，盾构左右线在里程Z(Y)DK23+435～513范围内通过三环路，盾构覆土约14~16m，直线段25‰下坡。另外，三环路盾构施工沉降控制难度大，应急处理局限性高，被列为成都地铁6号线重大风险源，受到各级业主、领导的高度关注。
四、施工方案
针对此次重大风险源的穿越，从掘进控制、技术分析、制度管理、应急储备等多个方面进行施工把控，前期重在实地调查，过程中严控推进，后期严格滞后沉降排查。现对整体施工技术进行总结交流。
4.1掘进控制
4.1.1提升渣土改良效果
渣土改良采用泡沫+膨润土+水，泡沫剂采用（巴斯夫）原液水比3%，膨胀率取12～14，空气流量控制在300～350L/min，膨润土采用水：钠基膨润土=100:32的重量比，经24小时膨化，每环根据实际改良效果注入2～6m3进行渣土改良。根据螺旋机出渣情况对渣土改良添加剂各项参数进行适当调整，确保土仓内渣土的和易性，预防土仓内渣土结块形成积仓。
4.1.2严格控制掘进参数
盾构推进中优化掘进参数，推力控制在1300t～1500t，可根据实际情况做出细微调节，控制刀盘扭矩在4500KNm以下，经计算和结合沉降数据，推进中土仓顶部压力控制在1.0~1.2bar间推进顺畅，出土量正常可控，地面沉降较小。推进中盾构姿态遵循“缓纠偏、勤纠偏”的原则，每环调整量不大于±5mm。每环对刀盘进行至少一次换向，确保盾体滚动值合理。
4.1.3强化注浆控制
同步注浆在穿越风险源期间每环注浆量调整为不低于6.5m3，根据注浆压力实际情况进行方量的调整，压力允许的情况下尽量多注，保证填充密实，缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间，改良浆液配合比，缩短浆液初凝时间。注浆孔压力控制在0.25Mpa～0.3Mpa，同步注浆速度和推进速度必须保持同步。在出现少量超方时在相应位置增加同步注浆方量，同时进行二次注浆的补强。
4.1.4加强设备检控、维保
穿越风险源期间，由机电部当班工程师每日对各项设备进行至少2次的巡检，严查设备保养维修记录，设备运行状态，加强对维保班组的作业内容督察。各项维保所需材料、零部件由专人负责每班进行清点并提前报备库存量，确保各项物资齐全。
4.2技术分析
在穿越风险源的过程中，从以下几点进行分析把控：
4.2.1每班掘进分析
在风险源穿越阶段，每班掘进结束后召开本班掘进分析会，由盾构总工主持，当班值班工程师和当班工区长进行汇报，对本班施工过程中的掘进参数、盾构姿态、管片姿态、成型管片质量、设备运转、监测信息、掘进异常情况等方面进行综合交流分析，为下一班的掘进施工提供参考数据。
4.2.2监控量测
加强在施工过程中的监测，加密监测频率，调整监测时间，保证监测数据的准确及时性。以便及时发现问题并有针对性地改进施工工艺和施工参数，减小风险源变形风险，保证推进安全可控。
4.2.3滞后沉降排查
针对盾构穿越风险源后的滞后沉降情况，我部根据风险源穿越前预防、穿越中控制及穿越后跟踪处理等制定出了一套详尽的管理办法（日常巡视检查及雨中雨后巡视检查记录、重大风险源穿越后的持续监测及巡查记录、异常处置台账、滞后沉降跟踪记录等）。
4.3案例分析
针对右线DN2400给水管直埋点沉降事件为例，分析如下：
4.3.1异常描述
2018年5月8日，掘进至YDK23+350(第94环)少量超方0.6方(理论出渣54.9方，实际出渣55.5方)，推力和扭矩等参数均正常，根据5月9日监测数据显示GX24-10监测点沉降数值较大。GX24-10监测点为盾构右线上方DN2400给水管直埋监测点，监测点与给水管管壁紧贴。隧道顶部与管底垂直距离约5.5米。
我方立即确定异常位置，部署地面应急措施。监测异常区域位于南堰河南侧YDK23+345~ YDK23+355之间，该区段DN2400给水管埋深3.84m，隧道埋深11.78m。
4.3.2原因分析
在该区域掘进中，出土量未出现明显超方及掘进异常，仅345处超方0.6m3，347处超方0.8m3。经调查，发现本次沉降较大区域为施工前调查给水管探挖区域，回填不密实，且近期连续降雨，可能是造成此次地面沉降的主要原因。
4.3.3处理措施
（1）停止掘进，启动应急预案召开分析会议，同时通知管线产权单位告知其沉降情况，并听取产权单位意见，协助进行给水管排查。
（2）在DN2400给水管沉降较大区域两侧立即安排进行地面钻孔处理，在YDK23+350断面处钻孔2处，深度为8米；在YDK23+350-1处注浆1.3m3、在YDK23+350-2处注浆1.7m3，并在该段洞内进行二次注浆加固。
（3）加强对该区域的监测工作，每2小时监测一次，及时反馈监测信息。
（4）优化掘进参数（同步注浆量、土压、推力等），中盾径向孔注入高稠度膨润土，加大同步注浆量，由6.5m3暂时增加为7m3，配合比增加水泥用量。
对现场处理完成后，对比沉降处5月8日—10日的监测数据，得出异常段沉降规律如下：推进时如有少量超方现象，刀盘对开挖面的扰动造成第一次地表的沉降，随着盾构机的向前推进，在盾尾脱出少量超方的刀盘切口里程处会产生第二次较大的沉降量。
五、施工总结：
（1）推进当前环出现少量超方时，停止掘进后进行保压操作（土仓顶压不超过1.5bar）；并及时通过中盾径向孔注入高稠度膨润土填充；
（2）合理组织推进作业，尽可能保证连续平稳推进；
（3）在盾尾接近超方里程3m内开始加大同步浆液方量，并根据注浆压力调整方量；
（4）对存在安全隐患的区段及时进行地面探孔，发现空洞或疏松后及时加固处理，并建立隐患排查处置台账，对风险区域进行长期监测和巡查；
（5）如正常段沉降较大，适当提高0.1~0.2bar土仓顶压，加大每环的同步注浆量，并适当调整浆液配合比，缩短初凝时间，必要时进行二次注浆补强。
参考文献：
【1】李辉平，盾构下穿既有高铁框架桥沉降机理及控制技术研究，西南交通大学，2017-06-01
【2】张凯博等，大粒径无水砂卵石地层土压平衡盾构机选型，建筑工程技术与设计，2018-07-25
【3】杨惠源，南昌富水砂砾地层盾构下穿拉杆拱桥沉降控制技术研究，东华理工大学，2017-06-14
【4】张宇，城市轨道交通工程施工风险评估方法的研究，华北电力大学（北京），2017-03-01
论文作者:魏俊
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/10
标签：盾构论文; 给水管论文; 风险论文; 注浆论文; 渣土论文; 区间论文; 卵石论文; 《防护工程》2019年第1期论文;