邻近接收端盾构下穿雨水箱涵风险控制技术

秦 榛 （合肥市轨道交通建设工程质量安全监督站，安徽 合肥 230001）

0 前言

随着我国城市化进程的不断加速，城市地铁建设的规模进一步扩大，网格化轨道交通网逐步形成。在地铁建设施工过程中，盾构区间穿越既有建构筑物的情况时有发生，如箱涵、桥梁、已建成隧道、房屋及河流等，如何保证穿越既有构筑物的安全成为施工中极其重要的工作。

目前，盾构区间下穿雨水箱涵、雨污构筑物等工程案例较多，对下穿施工前、中、后的控制措施要求到位，地表沉降指标要求极高，且土体受到雨水箱涵周边或上方车辆行驶的影响，如遇到邻近接收端等地质条件复杂的区域施工风险更大。因此，其施工过程的质量安全尤为重要，特别是一级风险源，须予以足够的重视。

合肥地铁四号线某区间盾构施工邻近接收端下穿雨水箱涵为一级风险源，施工沉降和安全控制难度相当大。

1 工程概况

1.1 区间概况

合肥地铁四号线某区间呈由西向东行进，区间长度约1065m，采用暗挖法施工，区间线间距为12～17m，平面最小曲线半径为400m，最大坡度为26‰，覆土深度约 8.7～26.0 m。

盾构施工采用的盾构机为国产的φ6240铰接式土压平衡盾构机。盾构管片环外径6 m、内径5.4 m、壁厚0.3 m、环宽1.5 m，混凝土强度等级C50，抗渗等级P10。

1.2 雨水箱涵概况

雨水箱涵邻近区间盾构接收端（一级风险源）约7.5～9.5m，与掘进线路呈84°斜交，位置关系如图1所示。箱涵部分结构为砖砌结（3.8×1.8m），风险评估等级为一级，因穿越风险和接收风险叠加，施工难度更大，且现场不具备导改条件，加之雨水箱涵改迁费用高，改迁工期长，影响总体施工进度。

图1 雨水箱涵与区间隧道、端头井的位置关系图

2 地质条件

盾构区间隧道直接穿越黏土⑥2层，地下水对工程影响不大，但不排除局部水量较大，盾构法施工时，地下水对结构外墙将产生较大的侧压力，同时需注意地下水位的变化对施工的影响。

图2 盾构下穿雨水箱涵工程地质剖面

3 施工过程风险控制

3.1 下穿前风险控制

3.1.1 编制专项施工方案

施工前，应编制专项施工方案且经专家论证通过后，按要求报批后方可施工，且应得到相应产权单位的同意。

考虑到本重大风险源位于重要交通路口和国铁南站附近，为确保施工安全万无一失，本工程采用了“克泥效工法”抑制地表沉降。要求施工前，各项准备工作要充分，包括专业技术人员（必要时有技术顾问在场）、施工材料（管片、注浆材料等）和应急物资等，保证下穿过程不停机，掘进前应停机检查，确保盾构机性能良好。

3.1.2 设置控制区域

在盾构下穿雨水箱涵位置前，设置控制区域，控制区域分为模拟控制区和控制区，其中控制区为盾构刀盘到达建构筑物等风险源前30m直至盾尾离开洞门区域，模拟控制区为刀盘到达建构筑物等风险源前70m到30m区域（40m长）。

3.1.3 布设监测点

为控制箱涵变形在允许范围内，共布置两种沉降测点对盾构穿越引起土体和箱涵变形情况进行监测。利用钢套管内插钢筋在箱涵上部布置直接监测点，反映箱涵接缝处的相对变形量；在箱涵两侧埋设观测点，反应箱涵两侧土体变形情况。

穿越施工过程采用摄像机器人对箱涵内部结构进行连续观察，发现错台、沉降变化，及时反馈。监测频率视不同的监测区段而不同：在保护区内推进过程中，要求施工单位24 h全天候跟踪监测，其中保护区设定6 h/次，箱涵区4h/次，根据监测报表数据适时调整洞内注浆参数。

3.1.4 现场补勘

通过补勘3～9 m为黏土，褐灰色；可塑，9～20 m为粉质粘土，黄褐色，坚硬。补勘结果与地勘报告一致。

3.2 施工中风险控制

3.2.1 施工参数

分析控制区域的掘进参数和监测情况，确定盾构下穿时最佳施工参数，如表1所示。

拟采用盾构掘进参数控制 表1

3.2.2 同步注浆

穿越阶段，采用盾构机本体同步注浆，浆液通过试配，适量增加水泥用量，以减少初拟时间，提高浆液初期强度，注浆过程中，根据推进速度，计算压浆流量，保证浆液均匀压注；严格按照配比进行浆液拌制，确保浆液质量。

经计算，每环管片的理论注浆量为3.75 m3，实际注浆量按1.15～1.3倍考虑，实际注浆量为4.3～4.88 m3，注浆量的调整以下穿过程中监测数据为依据。同步注浆压力控制为0.2～0.3MPa。

3.2.3 二次补充注浆

在管片脱出盾尾后及时进行二次注浆。二次注浆先采用双液浆，后根据穿越部位的变形情况选用水泥单液浆，注浆压力为0.2～0.4 MPa。

3.2.4 盾构姿态控制

在盾构进入箱涵影响范围内之前，盾构姿态需尽可能地保持良好的姿态穿越箱涵。在穿越箱涵过程中，保证盾构匀速、直线通过，减少盾构纠偏量和纠偏次数。穿越过程中，不得开启超挖刀。

3.2.5 监测控制值

盾构掘进施工中如遇所测变形数据异常，应及时向业主、设计、施工和监理单位提出报警，当异常严重时应实时不间断监测。依据设计所给出的基坑监测项目的报警值，监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。本项目部分监测项目的报警值如下表2所示。

报警指标体系 表2

3.2.6 不间断安全巡查

除了日常的监测外，应建立地表巡查制度，安排专人沿隧道线路巡视，发现地表有异常变形及时报告。

3.3 施工后风险控制

为保障后续施工过程的安全性，同时验证此次下穿作业未对雨水箱涵造成扰动影响，施工后仍对雨水箱涵及周边地表沉降情况定期进行监测。下穿施工结束后3个月的监测数据变化情况，监测表明：最大累计沉降值为-2.59mm，符合设计规范要求。

4 结语

基于合肥地区多为黏土质地层，通过采用有效地施工风险控制措施，合肥地铁四号线高呈区间盾构邻近接收端下穿雨水箱涵安全平稳通过，雨水箱涵沉降满足要求，各项监测控制指标满足设计和规范要求，累计沉降控制在6mm以内，保证了施工的正常推进和质量安全管控，取得了良好的社会效益和经济效益。

本工程按照施工“前、中、后”三阶段风险控制方法，从技术和管理两方面着重采取了措施，通过盾构施工参数及工程实践成效得到了有效验证，为类似工程提供了借鉴经验。