盾构下穿河流施工过程控制要点

周 鑫

(天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000)



盾构下穿河流施工过程控制要点

周 鑫

(天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000)

阐述了盾构下穿河流施工的控制措施与应急措施，以某盾构区间隧道工程为例，从穿河风险分析、穿河施工参数、过河监测方案等方面，探讨了盾构下穿河流施工过程控制要点，以有效保证盾构施工的质量。

盾构，河流，应急措施，施工参数

地铁建设大都位于城市中，采用盾构法的地铁隧道下穿河流过程中有可能导致透水事故等安全风险，需要制定有针对性的管控措施，确保安全通过。

1 下穿河流控制措施

1.1 做好盾构机自身密封

加强土体改良，采用泡沫或膨润土改良土层；采用高品质盾尾油脂，确保充足油脂注入到盾尾刷腔内；过河前对盾构机进行仔细检修，确保其各项性能正常；确保盾构机有两道螺旋机闸门，增设断电闸门自动关闭功能；螺旋机注入口连接一套高分子注入管路；掘进过程中，控制好管片姿态，防止盾构建筑空隙过大形成透水通道，必要时在管片外侧粘贴海绵用于止水，封堵管片与盾构间间隙。

1.2 加强施工质量，提高隧道自防水能力

过河前调整好盾构机及管片姿态，为过河打好基础；严格检查管片止水条自身质量及粘贴质量，保证其防水性能；在河底段掘进时加强盾构掘进姿态控制及管片选型，加强螺栓复紧和盾尾间隙控制，减小管片错台、裂缝，保证较好的隧道线形，提高隧道防水质量；必要时在管片脱出盾尾5环～8环跟进二次注浆，减少隧道渗漏；及时安装管片吊装孔闷盖，保证齐全；场地常备转弯环，便于及时调整管片姿态及盾尾间隙。

1.3 尽量减小对河道下方土层的扰动

1)充分采用先进的盾构施工工艺。在施工过程中严格控制推进速度、出土量等盾构掘进参数，匀速平稳推进，严格匹配土箱进土量与千斤顶行程，避免过大超挖，盾构推进时地层损失率控制在0.5%～0.75%之间。针对可能出现的隧道上浮，定时监测隧道上浮量，及时调整盾构姿态，并缩短同步浆液初凝时间，尽早稳定隧道。对周边地表及建(构)筑物进行密切监测，变形超过报警值紧急停机，及时进行注浆加固。

2)洞内注浆加固措施。过河段同步注浆量按150%控制，优化配合比，保证浆液质量，适当提高浆液稠度和初凝时间。必要时采取二次注浆。

2 下穿河流应急措施

2.1 渣土含水量增加导致螺旋机喷涌

暂停掘进，立即关闭两道螺旋机后闸门，断电情况下利用蓄能器关闭闸门；洞外配备一台50 kW发电机，断电情况下为照明和抢险设备提供电源；向螺旋机内注入高分子聚合物，紧急止水；向螺旋机及土仓内注入稠膨润土以控制土仓内土压，抑制喷涌。

2.2 盾尾漏砂漏浆

利用盾构工作面配置的注浆材料、木楔、海绵条、棉纱、钢板等应急物资对盾尾漏点进行紧急封堵；增加盾尾油脂注入量，调整盾构姿态以控制盾尾间隙；管片脱出盾尾2环后，在吊装孔安装球阀，泵送聚氨酯紧急堵漏，并及时用同步浆液填充空隙。

2.3 管片破损处漏水漏砂

暂停掘进，用木楔子辅助棉纱打入缝隙，再用砂袋反压；先在渗漏环前后两环安装泄压球阀，然后在漏水漏砂部位对应的管片安装球阀，泵送油性聚氨酯封堵；在漏水点后两环安装球阀，立即注入双液浆，补强封堵效果；掌子面备好污水泵，发生险情将水砂直接排至洞外。

2.4 河床坍塌

险情出现后立即停止推进，关闭螺旋机闸门，加大盾尾油脂注入量，严防盾尾漏水。尽快重新建立刀盘上部的覆盖层。可采用的方法有：一是向塌方部位灌注水下混凝土或砂浆，二是抛填粘土。刀盘面稳定后继续掘进，待盾构通过河道后，对塌方段采取壁后二次注浆，加固塌方扰动过的土体。

同时完善应急组织机构，做好应急演练和应急物资的储备，确保顺利安全穿越河段。下面介绍一例通过采取以上控制措施，成功穿越河流的工程案例。

3 工程案例

3.1 工程概况

某盾构区间隧道长536 m，管片宽1.5 m。区间左、右线均穿越北运河和子牙河三岔口处，河面总宽度约171 m，穿河段隧顶埋深6.2 m；双线侧穿新红桥拓宽桥桩基各一处，桩基为直径1.5 m钻孔灌注桩，桩长60 m，其中左线距上行桥墩桩基水平净间距约1.8 m，右线距下行桥墩桩基水平间距约7.0 m。盾构隧道在北运河、子牙河三岔河口处穿越区域内平面线形为直线、缓和曲线和部分r=800 m圆曲线，左、右线纵向均为3.01‰的单坡，线间距为15 m～17 m。穿河段实测河水深0.5 m～7.3 m，淤泥厚0 m～4.67 m，覆土厚度5.925 m～13.985 m。

3.2 穿河段地质情况

穿河段地层主要为⑧2-1砂质粉土和⑨2粉砂地层，渗透系数较大，该承压含水层水头标高约为-0.1 m。根据地勘报告，隧道上部从下往上依次为⑧1粉质粘土层为微透水层,⑦粉质粘土层为不透水层(厚度0.6 m～1.6 m),⑥4粉质粘土层为微透水层,③3粉质粘土层为微透水层。因⑦层较薄，⑧1粉质粘土层与⑥4粉质粘土层可能存在水力联系。

3.3 穿河风险

不透水层⑦粉质粘土层厚度0.6 m～1.6 m，穿河段地层沉降无法有效监测，盾构施工过程中，该土层易受扰动被击穿，使上下土层产生水力联系；穿河段局部最小覆土厚度为7.325 m(其中淤泥层厚1.4 m)，覆土较浅；穿河段较长(171 m)，增长了穿越时间，加大了穿越风险；穿越土层可能为全断面粉砂层，渗透系数较大，⑦粉质粘土层厚度较薄，地层易变形。如果风险控制不当，可能造成盾尾漏砂漏浆、管片破损处漏水漏砂、螺旋机喷涌、河床坍塌等事故，经专家论证，过河段按一级风险源措施进行管理，重点加强洞内措施。

3.4 穿河段施工参数

根据计算结果和以往经验，并参考过河前设置试验段施工情况，确定过河段施工参数如下：推进速度30 mm/min～40 mm/min，总推力不大于28 000 kN，过河段上部土压0.20 MPa→0.15 MPa→0.20 MPa逐步变化，注浆量3.8 m3左右，注浆压力不大于0.2 MPa，每环出土量不大于48 m3。

3.5 过河监测方案

监测范围包括盾构推进左、右线轴线外各30 m范围内的地表、桥墩、河堤。施工关键期2次/d～3次/d；一般施工状态1次/d～2次/d；之后1次/2 d，视变形稳定情况调整。盾构穿河掘进过程中，河底插入钢筋增设临时沉降观测点(隧顶上方每隔10 m设置一处)，以便及时提供土体变化情况，调整盾构掘进参数。

4 结语

该案例中的盾构区间已实现贯通，说明通过做好充分准备，抓好盾构下穿河流过程中的各个控制要点，施工过程中精细管理，严密监测，可有效保证盾构下穿河流施工安全。

[1] 陈 馈，洪开荣，吴学松.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社,2009.

[2] 王延鹏.天津地铁首次下穿海河施工过程中的参数控制分析[J].天津建设科技,2015,25(1):45-48.

[3] 贾少春.天津地铁盾构隧道下穿外环河技术措施[J].铁路技术创新,2011(5):50-52.

Key points of the construction process of the shield tunneling under the river

Zhou Xin

(TianjinUndergroundRailwayGroupCo.,Ltd,Tianjin300000,China)

The paper illustrates the controlling measures and emergency measures of the shield tunneling under the river, and explores its controlling points for the construction process from the risk analysis of crossing rivers, construction parameter and measurement by taking the tunnel projects of some shield sections, so as to ensure the quality of the shield construction.

shield, river, emergency measure, construction parameter

1009-6825(2016)13-0176-02

2016-02-23

周 鑫(1984- )，男，硕士，工程师

U445

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