盾构下穿既有地下通道施工技术

施德佳

摘 要：现代社会科学技术不断发展，先进的科学技术与信息手段现阶段已经逐渐实现在生产生活各个领域的广泛应用，在实际对地下通道进行施工时间注意与科学技术以及实际情况的有机结合，这对相关工程的顺利施工有促进作用，同时对社会发展以及经济发展有积极意义。本文主要结合工程实例实现对地下通道施工技术的探究。

关键词：盾构；地下通道；施工技术

一、工程概况

1.工程简介

我们主要结合某地铁地下直径线工程对地下通道施工技术进行分析。该项工程从前门东大街开始，直道小马场出地面，其中包括其前门大街、白云路桥以及天宁寺桥等。（如表1）

2.前门广场地下通道概况

明挖法是前门区域在实际进行施工时所采用的主要施工方法，c30现浇钢架混凝土作为其主体存在，底板最适宜的厚度为40-60cm，还要注意对防爆层进行设计，其适宜厚度为70-100cm。现浇钢筋混凝土是楼梯踏板的主要材料，注意在通道内部设一个3m宽的变形缝。

3.直径线与地下通道的关系

盾构在里程DK2+767.92-DK2+268.42依次对前门进行穿越，其路过街道顺序依次为6#、5#、3#以及2#。隧道与街道水平之间存在的距离为4米到13米。隧道穿越的位置为3#过街道下方，前门区域还有多个位置穿越街道，但因距离较远所以没有造成较大影响。

二、盾构下穿对通道的影响分析

1.沉降机理及沉降槽形成分析

盾构掘进是引起地面沉降现象出现的主要原因，进而引发地层损失、周围地层受扰动以及剪切被破坏等现象。地层损失以及地下水流失引起的地面沉降是在施工期间最为常见的两种方式。在固结引起的沉降再砂土以及黏土中有不同的表现形式，在砂土中呈现出速度较快的特点，但在黏土中则较慢。我们可将派克公式作为主要依据实现对盾构检测信息的模拟计算，盾构沉降槽宽度是盾构直径的3倍，其中盾构中线两侧是影响最为强烈的区域，大约在10米范围内，10米到15米之间为显著影响区，超过15米則为一般影响区。

2.前门过街道影响分析

我们可将盾构沉降槽的宽度作为主要依据对地下通道与下隧道的关系进行准确的分类，过街道所处的影响区域可通过表1进行体现。3#处于显著影响区域内，因此在实际施工时具有较高的风险，相对于3#来说，6#施工风险最小，5#以及2#是受到影响最小的区域。

三、盾构下穿地下通道实施的总体思路及方法

1.泥水平衡式盾构通过调节气垫仓的压力控制掌子面的泥水压力，可实现泥水压力微调。合理控制掘进参数减少地层超挖，加强设备维修保养以降低施工风险。

2.控制地层损失控制沉降，通过洞内注浆予以实现，加强同步注浆管理，选择填充性能较好的惰性浆液回填壁后空隙减小地面沉降，重视二次注浆及二次加强深孔注浆。

四、下穿实施过程的方法及措施

1.下穿前的准备

盾构下穿前门过街道区域，除过街道外还临近前门地铁站出入口及箭楼，此区域停机风险性较大，粘土、粉质粘土比例增高，因此施工前停机3～5天，带压进仓对刀盘刀具全面检查更换，并进行调整。利用停机期间对泥水处理系统、盾构设备进行全面检修保养。

2.掘进参数控制

盾构机掘进时的切口泥水压力介于计算值上下限，根据地表情况和地质条件适当调整，减小波动。根据理论计算，综合考虑各种因素影响，掘进参数设定如下：

（1）泥水压力：隧道埋深25.3～28.1米，水位线地下22～23米，计算构切口环刀盘中心泥水压力：1.8～2.0bar

（2）泥水指标的调整及新浆拌制

施工中，试验员进行跟踪检测。每一环推进前测试调整槽内泥浆指标，及时调整至满足施工要求。持续5环后，可得出泥水指标的变化趋势，在指导配比的基础上再作调整。每2环拌制一次新鲜泥浆。保证泥浆指标利于盾构掘进，废弃的泥浆泵送至小马厂第二泥水工厂沉淀池内沉淀后消纳。

3.掘进过程的出土量管理

观测理论与统计出碴量的变化。出碴量失衡时，对相应的因素进行调整，以获得最佳的掘进模式。发现掘削量过大时，立即检查泥水密度、粘度和切口水压并进行调整。

4.纠偏及掘进方向控制

由于各种因素的影响，盾构推进可能会产生一定偏差。偏差超过一定限界就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小、管片局部受力增大，并造成地层损失增大而使地表沉降加大。因此，必须采取技术措施控制掘进方向。

5.纠偏及掘进方向控制

由于各种因素的影响，盾构推进可能会产生一定偏差。偏差超过一定限界就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小、管片局部受力增大，并造成地层损失增大而使地表沉降加大。因此，必须采取技术措施控制掘进方向。

（1）掘进方向控制

PPS系统和人工辅助：PPS导向系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器，能在主控室动态显示盾构机的各种姿态、线路和位置关系。可及时根据系统提供的信息对掘进方向及姿态进行调整。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，通过人工测量来精确定位，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态。

（2）姿态调整与纠偏

盾构下穿过街道期间应合理纠偏，禁止强行纠偏，每环纠偏量不得大于5mm，防止纠偏量过大造成地层扰动过大导致的地层沉降量加大，危及过街道结构安全。

6.同步注浆及二次注浆

掘进时进行同步注浆，采用膨润土水泥砂浆，双活塞注浆泵在盾尾分六路同时注浆，充分填充管片壁后空隙。同步注浆会产生收缩，为防止浆液回填不密实，管片脱出盾尾后，通过管片上预留的注浆孔进行二次补强注浆，采用水灰比1：0.8普通水泥浆。二次注浆应紧跟同步注浆，特别加强拱部施工，并在沉降监控反馈信息下实施。

7.周边深孔加强二次注浆

根据直径线全线风险评估报告，按照设计要求在穿越前门过街道区域时增加二次加强注浆。针对前门3#、6#过街道实施全断面二次加强注浆。注浆材料采用水泥-膨润土浆液，注浆管采用PVC管，注浆压力1.2～1.5Mpa，并根据施工情况具体调整。

8.下穿过程可能的意外停机及进仓实施

如遇设备故障意外停机，立即拌制90秒以上高粘度泥浆对刀盘仓内旧浆进行置换，随后进行3小时保压，使得掌子面形成稳定的泥膜，停机期间须时刻保持开挖仓液位饱满，随时补浆并向气垫仓内补气以保证泥水压力与前方水土压力平衡。密切关注补气量的变化，如补气量增大，立即向中、尾盾部位注入高粘度堵漏泥浆进行堵漏，必要时重新置换高粘度泥浆。如掘进过程中发现刀具损坏或前方出现障碍物，立即停机组织人员带压进仓进行处理，进仓作业须严格遵循带压作业指导书组织实施。

参考文献：

[1] 穆斌.盾构隧道下穿施工对既有地下通道的影响分析[J].工程技术：文摘版，2016（8）.

[2] 郑浩龙.盾构隧道下穿施工对既有地下通道的影响分析[J].铁道勘测与设计，2016（1）：66-69.