地铁盾构下穿既有河流施工控制与监测技术研究

高二明

【摘要】本文以石家庄地铁3号线塔冢站～东王站区间下穿民心河施工为案例，从盾构机掘进管理、注浆控制以及施工监控量测三个方面介绍了盾构法施工下穿既有河流时的施工控制措施。实践证明，采用本文所介绍的施工控制措施，盾构机在掘进过程中自始至终未出现任何渗漏和涌水情况，可以保障盾构自身及周边施工环境的安全。本文所总结的施工控制措施完全可以为以后类似工程提供借鉴及参考。

【关键词】盾构施工；下穿河流；施工控制；监控测量

一、工程概况

石家庄地铁3号线塔冢站～东王站区间，起讫里程DK14+662.478～DKl5+255.878，长度593.4m，盾构掘进隧道，圆形断面，采用装配式钢筋混凝土单层衬砌，断面内径5400mm，结构厚度300mm。隧道埋深约为10.42～13.15m。左右线间距为13.7～15.2m，推进方向为塔冢站至东王站。线路最大纵坡为14.000，坡段长为200m。

二、盾构下穿民心河施工风险分析

民心河年代较久，河底防水层会有破坏，防水效果大减，河床以下土层中可能存在渗水现象。盾构区间隧道双线四次下穿民心河，对民心河扰动较大，且隧道顶部存在透水砂层。在盾构下穿民心河时，可能会引起河底裂缝，造成民心河河水下渗与地下水相通，极有可能引发盾构掘进过程中发生“喷涌”现象，造成盾构掘进困难。

在穿越民心河过程中，施工人员均在盾构内部作业，一旦喷涌、管片上浮、盾构机铰接密封渗漏事故发生后，人员涉及的范围较广，现场处理困难，救护周期长，被困受伤人员若得不到及时医治，造成人员伤亡几率较大，死亡率极高。另外，可能造成机械设备损坏，既有结构开裂变形，施工风险较大。因此，在盾构穿越民心河的过程中，应制定切实可行的施工安全保障措施，确保盾构施工安全顺利地进行。

三、盾构下穿民心河施工控制措施

（一）盾构机掘进管理

盾构机在到达民心河之前，应严格检查盾构机刀盘、推进千斤顶、注浆系统、密封系统以及监控系统，确保盾构机安全无故障，以避免盾构机在正常掘进过程中发生施工中断。

盾构掘进过程中，必须保证螺旋输送机有良好的密封性。特别要注意同步注浆浆液不能凝固盾尾密封刷，同时要经常向盾尾密封内注油脂，以保证盾尾密封能正常工作，防止密封失效漏水。严格控制管片的开裂，充分保证推进千斤顶撑靴的球形连接铰接自如，以保证靴板与管片面充分密贴，避免管片环面局部应力集中；拼装管片时，环面平整度严格保证，避免因此造成管片环面局部应力集中开裂；掘进过程中应避免进行过大或过急纠偏。

（二）注浆控制

在盾构机正常穿越民心河的同时，应及时进行同步注浆。同步注浆应在盾构机向前推进盾尾形成空隙的同时进行，通过盾构机的注浆系统以及盾构尾部的注浆管进行，对盾尾空隙进行有效填充，从而在管片周围形成牢固而稳定的固结层，使盾尾周围土体获得必要支撑，不但有利于隧道衬砌的防水，而且可以达到控制地表沉降的目的。

（三）二次注浆

同步注浆难免存在注浆压力、注浆量不足的情况，注浆效果不足的环块一经发现，应立即进行补注浆，即二次注浆。二次注浆应通过管片对周围土体进行注浆补充，从而保证管片与围岩间隙充分填充。二次注浆对减少地面沉降，保护沿线影响范围内建构筑物的效果显著。

四、施工监控测量

（一）现场监测内容

盾构穿越民心河时监控量测项目主要包括隧道内支护结构与隧道外周边环境及岩土稳定性监测，现场监测的内容包括：地面沉降、地表裂缝监测，隧道周边收敛、拱顶下沉监测，地中位移监测以及地层接触应力量测。其中，地面沉降以及隧道结构变形监测为主要检测内容。

（二）监测点布设

（1）地面沉降点布设。盾构机下穿民心河在保证匀速、快速掘进同时，地面沉降量和累计沉降量应满足设计要求，符合相关规范。因此，盾构在下穿民心河前后，要做好地面监控测量。（2）隧道结构变形监测、隧道内的管片监测，在衬砌成形的管片合适位置处标出监测标志，利用全站仪和水准仪同时对管片的三维坐标进行定时监测，防止管片的上浮和沉降，同时对管片进行净空收敛监測。

五、结语

盾构法下穿民心河作为石家庄地铁塔冢站～东王站区间的关键控制性工程，其施工顺利与否严重影响该区间的顺利贯通。通过施工及监测数据的反馈情况证明，盾构机在正常掘进的情况下，采用本文所阐述的施工措施，可以确保盾构施工安全成功地下穿民心河，在穿越施工过程中自始至终未出现民心河河水渗漏和涌水情况，整个穿越过程安全平稳。盾构机顺利下穿民心河为实现塔冢站～东王站区间的顺利贯通奠定了坚实的基础，也为城市地铁盾构施工下穿既有河流提供了宝贵施工经验。