地下室锚索侵入隧道结构限界的盾构施工技术

郑鸿朴 （中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）

1 工程概况

合肥市轨道交通3号线潜山路站～史河路站区间始于潜山路站北端头井，沿潜山路路中敷设，下穿淠河路至史河路站南端头井，区间设计起止里程为CK14+276.730～CK15+100.650，区间全长 824.291m，线间距 13～16m，最大纵坡 17.9‰，隧道埋深10.3～14.9m。线路通过的主要地貌单元为二级阶地，地形较平坦。区间主要穿越②2层粉质黏土、⑥1层全风化泥质砂岩、⑥2层强风化泥质砂岩、⑥3层中风化泥质砂岩及⑦3层中风化泥质砂岩。区间隧道拟采用盾构法施工。

由于区间隧道左线左侧有已建天玥中心广场项目。该建筑地上32层，框架结构，地下3层，筏板基础，地下室底板埋深-17m，基坑采用桩锚支护形式，外轮廓与隧道最小水平净距约17.04m。天玥中心广场地下室锚索侵入左线里程CK14+275～479范围内的隧道结构限界，且锚索数量多，布置密集，盾构无法正常推进。

经多次研判施工方案，决定采用矿山法辅助施工，即盾构机沿暗挖成型段导台空推拼装管片，由初期支护、回填豆砾石与预制混凝土管片等部分组成复合式防水型衬砌，有效地解决了锚索侵入隧道结构限界的难题。

锚索与区间位置关系见图1、图2。

图1 区间隧道与天玥中心地下室位置关系平面图

图2 区间隧道与天玥中心地下室位置关系断面图

2 矿山法区间盾构接收土体加固施工方法

位于软土层均采用φ800@600三重旋喷桩进行地层加固，加固体深入中风化泥质砂岩1m，结构位于中风化泥质砂岩中的采用洞内袖阀管注浆加固（加固图见图3），采用旋喷桩加固后的土体应有良好的均匀性和自立性，无侧限单轴抗压强度不小于0.8MPa，渗透系数不小于10～7cm/s。暗挖段盾构进洞位置采用C15素混凝土填充，保证盾构进洞安全。

图3 矿山法区间盾构接收处土体加固示意图

3 盾构空推过矿山法隧道施工工艺

盾构机破除封堵墙进入矿山法段隧道后，即可开始进行盾构机的进矿山法空推工作，传统工艺是盾构机一边推进，一边拼管片，一边向管片背后喷射豆砾石填管片和隧道初支间的空隙，并同步注入双浆液。这种方法工艺成熟，但施工速度慢，一般为每天可进尺约5环管片(主要是确保喷射豆粒石质量占用时间较多)。为达到加快进尺（每天推进约10环的目标），采用刚性支顶辅助掘进的工艺。

①提前加工好需要的刚性支顶（复合牙灌浆孔支顶见图4、图5）。

图4 盾构机过矿山法隧道支顶安装示意图

图5 复合牙灌浆孔支顶(钢质)结构示意图

②在管片安装前把预留灌浆孔打通，利用灌浆孔安装支顶作侧支撑，在管片脱离盾尾后迅速安装支顶，支顶顶杆顶紧导台和初支面，同时利用纵向螺栓的拉力共同把管片限制住。

③盾构机推进时适当控制推力，把隧道内的管片压紧，管片拼装螺栓紧固后再由前方向管片背后喷射填装豆砾石，然后盾尾同步注浆，依靠砂子、豆砾石、同步浆液将管片支撑住防止管片下沉。豆砾石利用料斗运到隧道内部，喷混凝土机工作平台设置在连接桥行走平台上。

④确认管片壁后填充效果后，完成一个循环。

⑤管片脱出盾尾10～15环后进行二次注双液浆补注，促使管片背后填充物尽快凝固，以便在电瓶车行驶时为管片提供有力支撑，防止管片下沉和错台。在二次注浆前回收支顶，以防支顶凝结在填充物中，如果条件允许，临时支顶可以不进行回收，以减小隧道上浮量。

4 盾构推进控制时注意事项

①盾构机在进入矿山法隧道内导台前要调整刀盘刀具，避免刀具与导台接触。采用轴线偏差小于2cm、总推力小于6000kN双控。在盾构机刀盘距离封堵墙1～2m时，对刚脱出盾尾的3环管片通过吊装手孔注双液浆施做止浆环，促使管片背后浆液尽早凝固；在盾尾完全进入接收端加固区域1m后打穿管片吊装孔在加固区域采用聚氨酯材料施做止水隔离环，在分界段构造出止水帷幕，施做止浆环和止水隔离环的目的是防止盾构机刀盘进入矿山法隧道后管片背后浆液和周边泥水等沿着盾体空隙涌入矿山法隧道内而导致盾构段管片背后失浆后沉降，并减少空推段浆液散失导致管片上浮的风险。

②轴线高程坡度，原则上进出矿山法隧道时盾构机保持+5‰坡度。

③盾构机在未完全进入正常盾构推进土体内时，盾构推力不能过大；在盾构进入土体前，必须完成在矿山法隧道内的管片二次注浆施工；在盾尾完全进入始发端加固区域1m后打穿管片吊装孔在加固区域采用聚氨酯材料施做止水隔离环，在分界段构造出止水帷幕，施做止浆环和止水隔离环的目的是，防止盾构机刀盘穿出矿山法隧道后管片背后浆液和周边泥水等沿着盾体空隙涌入矿山法隧道内，而导致盾构段管片背后失浆后沉降，并减少空推段浆液散失导致管片上浮的风险。

④矿山法隧道与盾构隧道的接口处在喷豆砾石回填后，采用双液浆进行压注，使回填材料能在短时间内达到一定的强度。盾构机进入矿山法隧道前，事先在加固区域外距隧道边线约1m施做预留袖阀管，数量为掘进方向左右两侧各2根，深度为达到隧道底部3m，如果遇有特殊情况可及时进行补偿注浆。接口部位的处置是空推过程中的重中之重，如果有条件，在盾构穿越该地段后及时进行静压注浆。