中国水利水电第五工程局有限公司、中电建成都建设投资有限公司
摘要: 根据现场盾构掘进施工情况，结合施工经验，研究实施大直径盾构机近距离下穿现状河流施工技术。通过采取一系列的技术保障措施和掘进施工方案，保障大直径盾构机安全、快速、稳定、可控的近距离成功穿越现状河流，为类似施工提供了技术借鉴和经验参考。
关键词：抗浮压板；盾构法施工；下穿现状河流；掘进与控制
1前言
成都轨道交通18号线土建4标盾构施工包含兴隆站-天府新站盾构区间及出入段线盾构区间斜下穿东风渠，距离浅、压力高、稍有不慎就会对东风渠渠道造成破坏，进而影响成都市东、新都县南、龙泉驿区北、毗河以南至龙泉山西麓丘陵地带以及龙泉驿区平坝丘陵等地的农田灌溉，风险系数极大。根据上述情况，针对大直径盾构机近距离下穿现状河流施工技术进行研究，其目的是保证盾构近距离下穿现状河流的安全，解决穿越过程中的河道加固保护、地面沉降、掘进控制、掌子面突水、突泥以及对桥台的扰动等问题。
2工程概况
成都轨道交通18号线土建4标天府新站～龙泉山隧道进口段及出入段线盾构区间隧道需要近距离下穿东风渠，东风渠宽度25m，最大水位约2m，盾构隧道穿越影响约160米长东风渠渠道。天府新站～龙泉山隧道盾构区间隧道与东风渠竖向最小净距为4.3m，盾构在下穿通过时容易发生掌子面突水突泥现象，对桥墩造成扰动，施工风险大。
3主要研究开发内容
（1）大直径盾构机近距离下穿现状河流前加固技术研究
盾构隧道穿东风渠时，最小埋深约4.4m～6m，盾构隧道施工前，在渠底施做40cm厚混凝土抗浮压板，采用C35钢筋混凝土。东风渠岁修过程中对盾构隧道内渠底粉质黏土采用C15素混凝土进行换填处理；对渠坡、渠底进行铺底处理，加固区为上下游距离盾构隧道外各12m范围，同时上下游设置宽1m，深0.6m的截水槽。
①盾构下东风渠施工步骤
1）东风渠现场勘测
2）穿越东风渠加固方案编制
3）东风渠加固
A清理渠底淤泥
采用吸污泵对表层淤泥进行处理，之后采用机械配合人工对下部渣土进行清理，渠坡清理与渠底清理同时进行。
B导流墙施工
清淤施工完毕后，进行导流墙施工，导流墙采用粘土或者砂土叠筑制作，形状为梯形结构，高度1.5m（围堰高度应比正常高水位高出0.5~1.0 米），底部宽度3.5米，顶部宽度1m。将东风渠分为左右两幅，进行分幅施工。
C沟渠加固施工
此段区域加固施工前，先应在停水时间段对盾构穿越影响范围内渠底、渠坡进行铺底加固处理,对该范围内软弱地层进行换填处理，采用45cm 厚C15 素砼换填。
以导流墙为界，将东风渠分为两个区域，先行施工水流方向右侧渠底加固，待此侧施工完成后再进行左侧施工。迎水面铺编织布(彩条布)防渗并用袋装砂土压盖。
D钢筋骨架的加工与安放
将加工好的钢筋运至现场，进行现场绑扎，施工过程中注意钢筋绑扎的整体形状，绑扎接头和搭接长度，主筋及构造间距，垫块密度和位置以及预埋件的位置等。
E混凝土浇筑
混凝土浇注前，应对模板，支架，钢筋预埋件进行检查，并清理模板内杂物，符合要求后方可进行混凝土浇筑。
F拆模养护
混凝土达到拆模强度后，组织对模板的拆除，模板拆除后即可开始养生，采用覆盖洒水养生法，养生时间不少于14d。
（2）大直径盾构机近距离下穿现状河流时掘进参数控制技术研究
①掘进参数设定
掘进参数表
②推进速度
推进速度控制在30～50mm/min，并根据监测结果和排土情况调整。
③掘进方向控制
在盾构掘进过程中要严格控制并及时调整千斤顶的编组和各区域千斤顶的行程、流量及油压，加强各施工参数的设定管理，特别是在隧道曲线段时，要通过精心计算来确定衬砌的超前量，并通过旋转管片来改变其拼装位置，以达到相应的超前量值。
④出土量计算
根据计算每环出土量公式：
V虚=K×π×D2×L/4
其中：K—土体松散系数，K取1.65；D—盾构机直径，D=8.6 m；L—掘进长度，L=1.8m。
⑤壁后注浆
1）注浆材料
采用水泥砂浆作为同步注浆材料，水泥采用42.5抗硫酸硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。
2）浆液配比及主要物理力学指标
3）注浆压力
同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压力及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。同步注浆压力取值为：2～3bar，二次注浆压力控制在2～4bar，并根据监控量测结果作适当调整。
4）注浆量
注浆量计算：
Q=V×λ
V=π（8.622-8.322）×1.8/4=8.39m³
其中：刀盘直径为8600mm，管片外径为8300mm，管片环宽1800mm。
根据经验注浆量一般为理论注浆量的1.5～1.8倍，并应通过地面变形观测来调节。
5）注浆速度
盾构机掘进的同时，进行同步注浆，同步注浆的速度与盾构推进速度相匹配。
6）注浆顺序
采用6个注浆孔同时压注，在每个注浆孔出口设置压力检测器，实现对管片背后的对称均匀压注。
⑥渣土改良
通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺机内注入泡沫剂、膨润土泥浆及水，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺机旋转搅拌使添加剂与土渣混合。
（3）盾滞后沉降控制及处理技术研究
①掘进控制
滞后沉降控制要重点在于控制盾构掘进过程，总的措施是主动防护，充分注浆，控制欠压，深层量测，应急为辅，积极补救，加强地面监测。
②土仓开仓控制
1）在空仓形成阶段，预先采用气压疏水，过程中逐步采用预设气压代替土压，并最终在土仓内形成稳定气压直到作业结束。
2）开仓过程中，注意地下水位及掌子面渗水状况；随时备用防护挡板，并根据掌子面的稳定情况而选择是否安装；同时排专人做好地面监控。
3）恢复掘进阶段，在土仓内回填泥浆或保持气压，保持较高掘进速度，直到土仓满为止。
4）恢复掘进后对换刀地点进行二次注浆。
5）定时检查螺机排土闸门的失电自动关闭装置，将其保持在完好状态。
③地表巡查和钻探
除了日常的监测外，建立地表巡查制度，安排专人沿隧道线路巡视，发现地表有异常变形及时报告。发现地表下方可能存在空洞时，应进行钻孔探察，根据钻孔探察情况进行补充注浆，回填密实。
4结论
经过综合分析，在成都轨道交通18号线低瓦斯隧道盾构法施工中，新型的大直径盾构隧道近距离穿越河流施工技术，可最大限度保障原东风渠原状，不对原水系造成改变。确保大直径盾构隧道浅埋通过河流后不会有上浮，对盾构隧道成型质量有较高的保障。此项工法的应用，完善了盾构近距离下穿河道加固施工工艺，且工艺运用成熟、可靠，对盾构法隧道施工有着深远的意义。
参考文献：
(1)《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）
(2)《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）2003
作者简介：
李瑞：（1994-），男，河北秦皇岛人，现任职中国水电五局成都轨道交通18号线土建4标工程部科员，从事市政工程技术管理工作。
唐浩：（1991-），男，四川眉山人，现任职中国水电五局成都轨道交通18号线土建4标工程部主办科员，从事市政工程技术管理工作。
论文作者:李瑞,唐浩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
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