【摘要】以南宁轨道交通5号线一期工程超近距离穿越生态河流施工为例，在明确施工工艺流程的基础上，详细论述抗浮压板加固、围堰换填施工、抗拔桩施工、浅覆土区域土体加固及土体反压、浅覆土区域测点布设、多孔管片洞孔注浆、盾构掘进施工及相关参数控制关键技术，解决了土压平衡盾构装备超近距穿越河流的风险隐患控制问题，具有一定的推广应用价值。
【关键词】土压平衡；盾构穿越河流；抗浮压板加固；抗拔桩施工；盾构掘进
1.前言
南宁市轨道交通5号线一期工程【降桥站～金桥客运站区间】盾构超近距穿越海绵城市生态河流暨南宁市那考河支流生态水体工程为基础，针对上部覆土不足易造成穿越期间盾构机姿态上漂、穿越后管片上浮的重大风险，开展对超近距穿越海绵城市生态河流中土压平衡盾构施工技术开展研究。研究分析内容包括：土压平衡盾构机在穿越海绵城市生态河流前的加固措施、渣土改良技术、盾构掘进参数控制与沉降分析等方面。本工法通过制定针对该地质的提前加固措施、掘进数据以及渣土改良等重要参数，可以合理实现施工中资源配置，大幅提高施工工效，缩短施工工期，并取得了良好的经济效益和社会效益。
2.技术特点
采取能高效、快速完成土压平衡盾构机超近距穿越海绵城市生态河流掘进的抗浮板设置、地层加固、地表压重、多元化渣土改良技术、盾构掘进参数控制以及沉降分析，避免了在浅覆土河流中涌水涌泥、地层沉降、盾构机姿态上漂、管片上浮等重大风险的发生。通过监测数据合理制定盾构掘进土压、速度、注浆量等施工参数，并确保管片拼装与盾尾密封符合设计规范要求。
3.施工工艺流程及顺序
施工前准备→对浅覆土区域采取加固措施→掘进参数收集及地质收据取样分析→盾构设备检查及维修保养→修正浅覆土地层盾构掘进参数→地表沉降控制→同步注浆及二次注浆管控→多元化改良渣土→盾构快速有效掘进→验收及保护
图1 土压平衡盾构超近距穿越浅覆土河流施工工艺流程
4.穿越浅覆土河流前的技术
4.1抗浮压板加固
降金区间下穿那考河支流及周边池塘区域为浅覆土区域，区间隧道隧顶距设计河底及池塘底部最小覆土约为1.5m-2.9m，采用抗浮压板+抗拔桩的抗浮处理措施。设计采用800mm厚抗浮压板，直径800mm的抗拔桩，抗浮压板同时兼做该段隧道河底防冲刷及可能的清淤保护措施。
4.2围堰换填施工
施工前与河流管理单位提前沟通，减少或暂停支流上游来水。先采用围堰对那考河支流截流，埋设直径1m的水管将截流的积水引流至人工池塘。再将河道中的淤泥质土挖除，将河道两侧边坡3m内的土挖填至河道使河道和两侧边坡齐平，水管埋设于填土下方，水管埋设注意避开抗拔桩桩位。场地整平后采用压路机至少碾压三遍，保证钻机施工过程中不发生倾斜、位移等。对于抗浮压板底部下1.5m范围内的淤泥及杂填土，采用粘性土进行换填压实处理，压实度需不小于94%。
4.3抗拔桩施工
抗拔桩施工成桩设备采用旋挖钻机，钢筋笼使用汽车吊安装，水下混凝土采用导管法灌注。抗拔桩采用水下C35混凝土，抗拔桩共87根，其中降金区间左线28根，中间32根，区间右线27根，区间左右线隧道中间桩长为16m，左右桩长为12m。
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4.4浅覆土区域土体加固
抗浮压板范围按Ф40@1500×1500梅花型布置注浆孔，待压板混凝土达到设计强度后，对抗浮压板板底下2.5m范围采用中空玻璃纤维注浆管进行注浆，注浆完毕后，注浆管需上拔并保持与隧道0.5m的净距，同时需封堵注浆孔。注浆浆液采用水泥单液浆水灰比0.8～1.0，注浆压力0.5～1MPa，达到稳定压力后保压10～15min。
4.5浅覆土区域土体反压
为防止浅覆土段掘进施工时隧顶土压对抗浮板产生压力，引起抗浮板变形，提前在下穿抗浮板区域采取回填反压措施，回填约2m厚覆土，起到管片顶部支撑及保护抗浮板结构的作用。
4.6 浅覆土区域监测点布设
在盾构穿越浅覆土区域时，通过对沉降、倾斜、开裂和周边路面沉降的监测，为盾构施工提供及时可靠的信息，用以评定那考河在盾构穿越期间的安全性及对周边环境的影响，并对可能发生的危及施工、周边环境安全的隐患或事故及时、准确的预报，以便及时采取有效措施消除隐患，避免事故的发生。
5穿越浅覆土河流时的关键技术
5.1 多孔管片洞内注浆
对盾构穿越浅覆土河流区段管片增设注浆孔，进行洞内注浆。注浆采用水泥单液浆，水灰比0.8～1.0，注浆压力不大于0.3MPa。进行现场注浆试验，确定浆液最优配合比、注浆压力等参数，并评估对管片变形的影响。注浆过程实时监测管片变形及收敛以及管片接缝错台、漏渗等情况，及时调整注浆参数。在施工过程中严格控制盾构掘进参数，不得超挖，加强同步注浆及二次注浆，盾构隧道与抗浮压板之间土体注浆密实。
5.2盾构掘进施工
在经过关键节点施工前条件验收后，转入到盾构正式穿越施工阶段。穿越施工阶段参数控制参考试掘进总结经验，确定最优参数以及信息反馈机制，确保万无一失。盾构机穿越施工阶段掘进参数可根据正常掘进情况及实际掘进参数进行适当调整，以保证盾构掘进过程的安全生产及成型隧道质量。
5.3超近距穿越浅覆土河流段盾构掘进参数控制
本区间盾构隧道超近距穿越浅覆土段为南宁海绵城市生态治理河流，如盾构掘进参数控制不当，将造成地面沉降过大，将可能导致击穿河床，造成涌水涌砂风险。现从超近距穿越浅覆土河流区段数据中选取左线351-432环较为典型数据进行分析，包括推力及扭矩、顶部土舱压力、掘进参数等。根据南宁市轨道交通5号线降金区间推进情况来看，降金区间左线穿越浅覆土河流区段最大总推力为1039t，最小总推力为508t，平均总推力约802t。刀盘工作扭矩最大2578 KN.m，最小905 KN.m，平均刀盘扭矩约1831 KN.m。综合超近距穿越河流区段时盾构机所用推力及扭矩分析，盾构机平均推力基本应控制在800t左右，平均刀盘扭矩1830KN.m。
平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的土压力值亦是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构轴线和地层变形量的控制起主导作用。
通过盾构区间在超近距穿越海绵城市生态河流中掘进的数据分析，取得该区段掘进施工的各项参数，各参数总结如下：推力：6500～10000KN；土压：0.16～0.6Bar；速度：40～54mm/min；出土量：48～55 m3。
6.结论
本文结合南宁轨道交通5号线一期工程超近距离穿越生态河流施工，详细论述了盾构机械穿越浅覆土河流前的准备技术以及穿越过程中的控制技术，并明确其盾构机械掘进时的控制参数，确保平衡土压盾构穿越生态河流无任何安全与质量问题。
参考文献：
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论文作者:李文龙
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第20期
论文发表时间:2020/1/16
标签：盾构论文; 河流论文; 管片论文; 近距论文; 注浆论文; 覆土论文; 压板论文; 《建筑实践》2019年38卷第20期论文;