复兴路隧道浦西引导段地下连续墙爆破及盾构穿越施工

金宏

摘 要：本文就盾构穿越地下连续墙时，在不影响已建成构筑物使用功能的条件下，利用爆破法对地下连续墙进行破除，盾构再进行穿越的施工工艺、施工过程进行了阐述。

关键词：地下连续墙；爆破；隧道；盾构

1.工程概况

9号线3标浦明路风井～中华路站区间隧道上、下行线盾构分别穿越运营中的复兴东路隧道浦西引导段及其地下连续墙。地下连续墙对应区间隧道的具体环号为上行线936～958环、下行线948～969环。在此位置，隧道位于⑤1-1层、⑤1-2层和 ⑤3层土层中。复兴东路隧道引导段地板标高-8.641，采用地下連续墙作为围护结构，地下墙-13.675m标高以下范围设计采用C30玻璃纤维砼。该穿越处地下连续墙强度在40Mpa左右。为确保盾构能够顺利穿越该处，同时确保工程的施工进度，对地下连续墙采取地下爆破进行预先处理，然后盾构再进行穿越。

穿越段隧道的轴线情况为：上行线平曲线R=349.856m的左曲、坡度为16‰，下行线平曲线为R=354.851m的左曲、坡度为16‰。

2.爆破施工

本次地下连续墙共处理4幅地下连续墙，上、下行线各处理2幅。地下连续墙的处理分四个阶段：路面开挖、放样钻孔、装药爆破和恢复。

2.1地下连续墙爆破流程

地下连续墙爆破孔顶位→预埋炸药孔钻孔→采用定位杆法装药→填充炸药孔，对孔口进行防护覆盖→连接起爆网络→对四周进行爆破警戒，爆破→对炸药孔封堵→路面恢复

2.2炸药用量

（1）最小抵抗线：W取400mm；

（2）起爆形式：采用双发导爆管雷管并联、RDX起爆具辅助起爆，孔间采用ms-6延期。

（3）最大一次起爆用药量：3kg；

（4）炸药类型：乳化炸药，按4：1药量配备起爆具辅助起爆

（5）单孔药量：（中间孔为最大药量）Q=KV=3×0.8×8×0.8=15.36kg

K――爆破单位体积岩石的耗药量，简称单位耗药量（kg/m3）。需要注意的是，单位耗药量K值的确定，应考虑多方面的因素，经综合分析后定出。

V――标准抛掷漏斗内的岩石体积（m3），

（分成5个单体药包，药包自下而上用ms-6毫秒延期雷管起爆，药包之间用黄沙隔开）

2.3爆破孔后期处理

爆破结束后对钻孔进行回填处理。标高-13.675m以下的钻孔采用惰性浆液进行充填。该标高以下是盾构穿越的位置，不宜采用可硬性浆液进行回填。

地下连续墙-13.675m以上的钻孔内采用水泥砂浆充填。采用M30的水泥砂浆。

3.盾构穿越

3.1盾构设备及轴线优化

3.1.1盾构机设备优化

对投入施工的盾构根据工况，进行切削能力优化调整，增强刀盘的切削能力、提高刀具的耐磨性能、合理布置切削刀具。针对本次穿越体的情况对盾构刀具的增加制定了方案。共增加各类刀65把。

取消设置盾壳外面的同步注浆注入管装置。盾尾密封注入管的设置还是有必要的，所以变更为尽可能减少伸出量，变更为20mm并在前方设置保护刀。

3.1.2隧道轴线的优化

由于隧道轴线与地下连续墙之间存在一定的夹角，盾构切削地墙时可能导致切削面软硬不均匀，所以对轴线进行适当的调整以满足盾构切削的需要。

3.2正面平衡压力控制

由于地质条件、地面附加载荷等诸多因素不同的制约，将导致刀盘前方土压力有所差异，为此需及时调整土压力值。若盾构切口前地面沉降，则需调高平衡压力设定值，反之调低。同时对沉降报表进行分析，反馈给推进班组。根据该处隧道中心埋深及土质情况，对穿越段土压力设定值按照如下公式计算：

正面平衡压力：P=k0？h+P1

P： 平衡压力（包括地下水）；？：土体的加权平均重度；h：隧道中心埋深m；k0：土的侧向静止平衡压力系数；P1：建筑物附加荷载。

盾构在掘进施工中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行实时优化调整。

3.3刀盘扭矩控制

盾构穿越爆破后地下连续墙时，土体中包含着混凝土爆破后的不同粒径大小的混凝土颗粒，在掘进时应密切贯注刀盘扭矩的变化情况。尤其是在盾构切口刚刚到达时，刀盘扭矩会有一个突变的过程，扭矩值会极具的升高，此时应当降低推进速度控制扭矩，如果降低速度后仍然不能使扭矩降降至正常值时，应当暂停推进待刀盘扭矩值降低后再恢复推进。

3.4出土量控制

由于穿越的土体中包含破碎后的混凝土颗粒，在掘进时会注入一定量的水或其它改良剂，在出土时可能对出土量的判断受到影响。此时，应当通过结合对每箱土的掘进距离进行综合判断分析，确保不超挖、欠挖。

3.5管片拼装控制

在盾构进行拼装的状态下，由于千斤顶的收缩，必然会引起盾构机的后退，因此在盾构推进结束之后不要立即拼装，等待2～3分钟之后，到周围土体与盾构机固结在一起后再进行千斤顶的回缩，回缩的千斤顶应尽可能的少，以满足管片拼装即可。

3.6同步注浆和二次注浆控制

通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。盾构掘进时宜采用多点同时注浆，浆液采用可硬性液浆。多点同时注浆能够即时填补建筑空隙，不易产生注浆盲点，能够有效覆盖整个圆周，对控制建筑物沉降效果显著。

穿越时同步注浆量为建筑空隙的250%左右，即每推进一环同步注浆量约为4.2 m3。泵送出口处的压力控制在略高于周围水土压力。

4.施工监测

4.1复兴东路隧道结构监测

4.1.1监测内容

主要对隧道结构的本体监测，监测内容如下：

下层通道南线、北线垂直位移监测；上层污水泵房垂直位移监测；隧道洞口横梁垂直位移监测；隧道裂缝监测。

4.1.2測点设置

复兴东路隧道结构本体监测：

（1）下层通道南线、北线垂直位移监测：

在复兴东路隧道下层南线、北线布设沉降观测点，分别布设于隧道通道两侧墙体上，共计40个， 编号为Q01～Q40。

（2）上层污水泵房垂直位移监测

复兴东路污水泵房位于盾构隧道下行线上方东侧，反应其在施工期间受到的影响，在上层隧道污水泵房内布设沉降观测点，共计4个，编号为WS01～WS04。

（3）隧道洞口横梁垂直位移监测：

在复兴东路隧道入口横梁上布设沉降观测点，共计3个，编号为HL01～HL03。

（4）隧道裂缝监测：

为掌握爆破及恢复施工对隧道内裂缝的影响，对污水泵房水池底部裂缝进行调查监测，编号为LF01。

5.结束语

复兴东路隧道浦西引导段地下连续墙于2008年7月15日凌晨实施了成功爆破。

地面拾振仪监测值如下：

竖向最大振动值1.4823cm/s，横向最大振动值1.3999cm/s。均符合国家规定3.5-4.5 cm/s的安全值（参考框架房屋）。

隧道内拾振仪监测值如下：

竖向最大振动值9.73cm/s，横向最大振动值2.58cm/s。均符合国家规定10-20 cm/s的安全值（参考交通隧道）。

下行线隧道分别于：2008年7月23日穿越第一幅地下连续墙； 2008年8月1日穿越第二幅地下连续墙。

上行线隧道分别于：2008年9月12日穿越第一幅地下连续墙； 2008年9月19日穿越第二幅地下连续墙。

复兴东路隧道浦西引导段南北线结构总体沉降变化量为：

北线：-12.77mm～ -16.31mm，南线：-11.23mm～ -15.01mm均满足沉降要求。

参考文献：

[1] 杨军，尚昊，郭志昆. 软土隧道地震反应的数值分析[J]. 建筑技术开发，2003年11期.