TBM下穿河流涵洞施工技术分析

毛 建

中铁隧道股份有限公司，河南郑州 450003

1 工程概况

重庆轨道交通六号线一期工程花卉园站～大龙山站TBM施工段区间隧道左线起讫里程为ZDK22+640～ZDK23+734.423，全长1 094.423m（右线设计里程为YDK22+640～YDK23+734.423，全长1090m）。隧道线路在YDK22+970～YDK23+036段下穿盘溪河涵洞，该段隧道围岩基本分级为Ⅴ级，衬砌施工采用Ⅴ级围岩衬砌断面。区间隧道结构顶部与涵洞扩大基础底部的净距离为4.66m，为0.7B（B为隧道开挖直径），根据钻孔资料可以判断，涵洞基础位于风化层以下的砂岩层面，隧道与涵洞基础之间为砂岩与泥质砂岩。在保证在不影响结构安全及地表环境的前提下，TBM安全顺利通过盘溪河涵洞显得尤为重要。

2 区间隧道设计概况

2.1 区间隧道衬砌断面设计

TBM下穿盘溪河涵洞段采用Ⅴ级围岩衬砌断面。结构采用复合式衬砌，初期支护拱部采用R25中空注浆锚杆，边墙设Φ22砂浆锚杆，锚杆均长3.5m，梅花形布置，环、纵向间距1.0m×0.75m；拱墙设Ⅰ14型钢钢架，间距1榀/0.75m；全断面喷C25早强混凝土，喷射混凝土厚150mm。

2.2 区间隧道超前支护设计

区间隧道 YDK22+970～YDK23+036、ZDK22+970～ZDK23+036段拱部150°设置Φ50超前小导管预支护，并注水泥水玻璃双液浆。超前小导管长12m，外插角为10°～15°，小导管纵向间距结合钢架安装情况进行调整，但搭接长度不小于1m，小导管环向间距为40mm。

2.3 区间隧道洞身管棚设计

区间隧道 YDK22+990～YDK23+018、ZDK22+990～ZDK23+018洞身段打设一环长管棚，管棚长度28m。管棚钢管采用Φ89×5mm热轧无缝钢管，环向间距为40cm，外插角为6°～8°，钢管分节进行安装，接头处两端预加工成外丝扣以便于安装。

3 工程施工

3.1 涵洞加固及导流施工

TBM下穿盘溪河涵洞施工前，为确保涵洞结构的安全，采取在涵洞内进行注浆加固的措施，涵洞洞内加固施工图详见图1。

1）封堵截流。先检测有害气体、通风，然后施作砂袋围堰，将两管涵洞的右侧一管临时封堵，水流汇集到左侧一管涵洞内流动，封堵后将涵洞内水抽干（或自然流尽风干）；

2）确定加固范围。右侧涵洞封堵后，将该管涵洞内淤泥清理干净，然后测量放线，确定加固范围，加固范围为左右线中线外11m以内，共35m；

3）打孔、注浆。在施工范围内打孔，进行小导管注浆加固。钻孔采用D2-25A强力地面岩石电钻。小导管斜向插入涵洞基础下方，通过涵洞底板下方的人工填土对涵洞基底下方的基岩进行注浆加固，小导管的打入长度以控制在距离隧道拱顶1m的距离为准，小导管孔平均长度为7.7m。小导管布置间距为1.5m，梅花形布置。注浆材料选用水泥浆，注浆时确保浆液将小导管内填充满，注浆压力达到设计终压（0.5MPa～1.0 MPa）时，可结束注浆。要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果；

4）涵洞过水底板铺设防水层，施作混凝土保护层。将地板的泥渣及积水清理干净后，在过水底板上铺设防水卷材，并在防水层上铺设50mm～80mm厚细石混凝土保护层。防水层铺设范围为纵向：加固范围共35m；横向满铺过水底板，并在两侧拱墙高度不小于1m范围内铺设防水层并砌240mm厚砖墙保护防水层，砖墙外侧抹水泥砂浆；

5）重复以上措施，对右侧涵洞进行截流、清淤、破除砼底板、打孔注浆等工作；

6）TBM掘进通过并施作完成二次衬砌之后，对涵洞结构及周边环境进行检查，做好文明施工，协同市政、水利部门办理移交手续。

图1 涵洞洞内加固施工图

3.2 TBM掘进下穿施工措施

3.2.1 管棚施工工艺

下穿段TBM隧道洞身管棚采用外径89mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管。管棚长度28m，布设与拱顶150°范围内，环向间距40cm，外插角6°～8°，外插角度可根据实际情况作适当调整。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。钢管按跳孔设钢花管注水泥浆加固围岩。管棚施工工序：准备工作→钻孔→清孔→顶进钢管棚→清孔→封孔→结束。

3.2.2 施工技术要求

钢管需按设计位置施工，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地质记录。尽量减小管棚的外插角，可在型钢钢架腹板开孔以穿管棚，也可采用一榀格栅钢架代替开孔的型钢钢架，钢管尾部应与钢架焊接。施工期间应遵守隧道施工技术安全规范和钻眼注浆作业操作规则。

3.3 超前小导管施工

3.3.1 超前小导管施工工艺

下穿段TBM隧道拱部150°设Φ50超前小导管，并注水泥水玻璃双液浆。小导管长度12m，环向间距40cm，纵向设置结合钢架情况进行调整，搭接长度不小于1m。小导管施工工序：风钻→顶入钢管→连接管路→压水实验→有无渗漏→注浆→停止注浆。

3.3.2 施工技术要求

小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径58mm，然后将小导管穿过钢架外轮廓，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。

隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙。注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次3根～5根）。注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压（0.5MPa～1.0MPa）时，可结束注浆。注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。水泥浆液的附加剂掺量如下：速凝剂（CaCl2）占水泥重的5%左右。

3.4 TBM隧道穿越后的技术措施

当TBM喷浆桥通过下穿段时，及时架设全断面临时钢架，钢架采用Ⅰ16型钢钢架，间距0.75m，与永久钢架交错布置。当初期支护闭合成环一定长度后，及时对初支背后回填注浆加固，以控制地面沉降量。穿越后，及时对掉块部位的预埋注浆管进行回填注浆加固。二次衬砌施工，当二衬混凝土达到设计强度后，及时对二衬背后回填注浆。

对监测资料进行统计分析，判断涵洞的变形趋势，根据分析结果确定是否需要采取相应措施对涵洞结构进行加固。TBM掘进穿过本段后，还应对隧道内部、盘溪河涵洞、地表进行跟踪监测，跟踪监测应至少持续100天，待变形趋于稳定，确定隧道、涵洞及路面安全的情况下，方可停止监测。

3.5 监控量测

为保证施工质量和施工安全，在掘进施工工过程中，对盘溪河涵洞及周围地表沉降、位移及倾斜等进行监测，通过监测结果来反馈施工，指导施工参数的优化，从而保证盘溪河涵洞的安全。

4 结论

通过以上措施，TBM顺利安全通过了盘溪河涵洞，这对以后的TBM下穿建（构）筑物施工有着重要的指导意义，同时也为TBM在地铁范围内更加广泛的应用做了很好的铺垫。

[1]罗鑫.大直径泥水平衡盾构近距离下穿污水管施工技术[J].建筑施工，2009(8).

[2]吕伟，郑文忠，李伟.穿黄隧洞盾构掘进质量控制中的测量监理管理[J].山西水利科技，2009(4).