11号线盾构过竹子林车辆段施工技术浅谈

李健

摘 要：盾构施工技术的主要优点在于其施工速度较快、施工安全性高、成型质量好，因而在城市的地铁隧道工程建设中被广泛应用。本文结合深圳地铁11号线11301标车公庙站～盾构始发井盾构区间工程段，对盾构过竹子林车辆段施工技术进行简要分析。

关键词：地铁11号线；盾构穿越竹子林车辆段；施工技术

1 工程概述

深圳地铁11号线11301标车公庙站～盾构始发井盾构区间，右线施工范围为YDK3+424.002～YDK6+927.695，线路全长3503.963m，左线施工范围为ZDK3+424.010～ZDK6+923.256，线路全长3499.246m；区间设1个中间风井，7座联络通道，其中1#联络通道兼做废水泵房；6#联络通道与中间风井合建。

区间自盾构始发井始发向东掘进，过中风井后向北掘进在深南大道与竹子林路交叉处进入地铁1号线竹子林车辆，段沿深南大道从车公庙站贯通。地铁隧道下穿竹子林车辆段，左线在里程ZDK5+866.7～ZDK5+405.5，长461.2m，右线在里程YDK5+913.3～YDK5+450.7，长462.6m。

2 盾构穿越竹子林车辆段施工

2.1 合理的掘进模式，保证盾构开挖面稳定

盾构开挖面的稳定可以通过调整掘进参数来控制，盾构机通过时遵循“连续掘进、顺利通过”的原则，掘进参数主要有：刀盘和土舱压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、千斤顶总推力、注浆压力与时间、注浆量方式、浆体性能、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。要调整施工参数，必须熟练掌握盾构机的操作技能，根据地面变形情况进行监测反馈，以验证选择施工的合理性或再调整、优化施工参数。通过设定推进速度来调整排土量或者设定排土量来调整推进速度，以求得土舱压力与地层压力的平衡。

土压力要保持均匀性，土压波动在±0.1bar范围之内，防止忽高忽低，确保盾构掘进开挖引起的沉降在允许范围之内；在停机的时候要派人密切注意土压的变化，超过预定的值要及时采取措施。这就要求盾构司机在操作的过程中要精心操作，推进速度、螺旋转速、刀盘转速都要平缓过渡。

土压的控制要和地面监测密切配合，如果地面监测发现刀盘前的地面总是隆起超过预警值，这时候就要适当降低土压力；相反就应该提高土压力。土压地面监测要形成一个良好的反馈通道，便于盾构司机及时调整土压力控制参数。

左右线盾构通过浅埋段进入高边坡挡墙段，虽然进行了袋装土堆载施工，但仍有将近4m的高差，在此临界点土仓压力的调整是控制的重点。浅埋段通过时由于覆土埋深较浅，为防止击穿地表，土压的控制仅限于该浅埋深地段，从浅埋深到高埋深的突然转变，土压相对要进行提高，以防止用于土压较小，而造成地面塌陷。故要求刀盘进入高埋深段2环之后土压相对进行缓慢提高，具体压力值根据地表监测情况适当调整。

2.2 严格的渣土管理，防止超挖

渣土管理主要是通过有效控制出碴量，保持掘进速度与出渣量的相对平衡，按设定土仓压力进行控制，维护开挖面的稳定。

根据地质情况，以向掌子面、土仓添加泡沫的方式进行渣土改良，适当增加泡沫及水的用量避免堵仓、糊刀盘现象发生，避免加水量过大造成喷渣现象，掘进过程中对出渣量进行动态控制，合理控制每个掘进段落的出渣量，对出渣量进行认真统计，严格控制出渣量，尽量将其波动值控制在最小的范围内，以确保开挖面的稳定。避免渣土的少出、多出为重中之重，根据开挖断面及地层特点，出渣量应控制在100?（6车内）。

2.3 合理均匀的掘进速度

盾构下穿时，需严格控制掘进速度，避免出现速度的较大波动，因为速度过快易造成土压增大，注浆欠饱满等一系列问题；速度过慢则延长了对地层的扰动时间。因此掘进时需选择适宜的速度（根据施工经验保持在20～30mm/min），保证在下穿时匀速的通过，把对地层的扰动降至最小。

2.4 姿态控制，确保盾尾间隙均匀

对盾构掘进进行严格线形控制和姿态控制，姿态调整不宜过大、过频，减少纠偏，避免较大纠偏造成对土体的超挖和扰动，盾构推进过程中的盾构姿态不好易造成盾尾处漏浆，地面沉降。因此在盾构穿越期间，要确保盾构推进轴线与设计轴线相吻合，姿态调整控制在±50mm范围内，严格控制4个推进油缸分区油缸行程差及控铰接油缸行程差，合理进行管片选型，确保盾尾四周间隙均匀。

正确进行盾构千斤顶的编组及分区油压的控制，推进时对千斤顶选择的正确与否直接关系到盾构轴线的轨迹。

2.5 同步注浆管理

盾构推进过程中的同步注浆是控制地面沉降的关键环节，确保同步注浆砂浆质量和数量。注浆措施主要作用为防止地层变形、提高结构的抗渗性、改善结构受力情况（在不均衡地层中）等，施工时应选用设定合理的注浆量和注浆压力，确保管片围岩间隙及时充填密实，本区间每环理论注浆量为4.5m?，基于对地面及建筑物的保护，防止较大沉降的发生，同时结合下穿段具体地质情况，适当增大同步注浆量，注浆量不得少于7m?。注浆过程中必须保证六管同时注浆。

在盾构通过车辆段前，提前1周对同步注浆和二次注浆的配比进行试验，缩短砂浆初凝时间，以便于尽快填充、凝固；同时要做好生产组织协调工作，防止由于工序耽误而导致注浆管路堵塞等现象。

要通过加大盾尾油脂压注量来防止注浆液通过盾尾流失。根据以往施工经验，盾尾油脂量比正常推进每环多20kg，可以较好地防止盾尾漏浆。

2.6 特殊管片拼装

根据隧道不同的埋深使用拼装与之对应配筋的管片。管片拼装时要求控制好管片拼装质量，无破损、错台和渗漏水，具体要求如下：

（1）首先进行盾尾间隙的测量，然后根据油缸行程、测量系统提供的参数和行进轨迹与趋势进行管片类型（直环，左转环，右转环）选择及k块位置的选择。

（2）推进油缸行程在1750mm以上才能进行管片拼装，否则会加大k块的拼装难度，也可能降低拼装质量。

（3）管片拼装操作手在拼装之前，应检查管片、止水胶条有无破损情况，如有破损应修复，不能修复的应该更换管片，清理止水胶条上的泥沙等杂物（包括已拼装和等待拼装的管片）。清理盾尾内沉积的泥沙和污水。

（4）在拼装的时候操作拼装机尽量柔和，防止管片之间剧烈撞击而损坏止水胶条和管片。纵向和环向管片平面平整，不错台。在每拼装完一块管片后，及时拧紧螺栓，在整环拼装完成后要对整环管片的螺栓进行复紧。在管片脱出盾尾（倒数第二环）后再次进行管片螺栓的复紧。

2.7 制作止水环塞

盾构机掘进过程中同步壁后注浆采用水泥砂浆，在地下水作用下，存在初凝时间长，体积损失率大等缺点，可能导致管片背后出现连续空腔，地下水长期冲刷、浸泡岩层加快岩层崩解，导致地层下沉，影响竹子林车辆段基础，且地下水的持续流失会造成地层的失水固结沉降，故在进行掘进的过程中根据地表监测情况，必要时进行二次注浆，二次注浆采用单液浆和双液浆。每隔两环在管片背后全环注入水泥浆-水玻璃双液浆，在管片背后形成止水环塞，防止管片壁后空腔的连通，使管片、止水环塞、岩壁形成单独封闭腔室，并防止盾构机掘进通过后地下水的持续损失。

2.8 临时异常停机措施

（1）为保持开挖面的稳定，防止周围土体坍塌，将盾构机刀盘抱死，造成刀盘启动扭拒过大，在盾构机停机后，向刀盘和土仓内注入适量的泡沫及稠膨润土浆液，膨润土浆液建议配比为膨润土：水=300：700（重量比），膨润土浆需提前制备好并充分发酵。在停机期间，将土仓内的平均土压力建立在1.3bar以上；在注入膨润土浆液的过程中，同时旋转刀盘，使仓内的砂土与浆液充分混合，以利于在开挖面和刀盘四周形成泥皮，达到保持开挖面稳定的要求。

（2）在停机时间超过24h以上时，为防止泡沫的消散，仅通过注入稠膨润土浆来维持开挖面的稳定，在停机期间应密切注意仓内土压力的变化，在平均土压力低于1bar时，特别上部土压低于0.6Bar时应及时补注膨润土浆液，以维持整个开挖面的水土压力平衡。

3 结语

盾构施工的关键之一是确定盾构的类型及其配置。盾构的选型是一项综合性的工作，应根据地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全、可靠等各种因数综合考虑。选择合适的盾构类型，配置合理的辅助设备，才能确保隧道工程施工的顺利完成。本文对地铁某盾构区段的盾构施工技术进行探讨，望能为同类工程盾构施工提供参考。

参考文献

[1]李建设，陈慧超，李政.深圳地铁11号线车公庙站--红树湾站区间盾构隧道小净距上穿既有线区间隧道施工关键技术[J].隧道建设，2014，（4）：374-379.

[2]蔡德庆.地铁车辆段工程中高支模施工技术探讨[J].低碳世界，2014，（5）：204-205.

（作者单位：中铁建设投资集团有限公司）