地铁盾构工程穿越市政设施风险源施工控制技术

（中国铁建十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北武汉 430000）

在城市交通拥堵程度不断提升的情况下，地铁因载客能力强、运行速度快、安全等级高等优势，在大部分城市中得到了推广应用。在地铁工程作业期间，常用的作业手段是盾构法，该方法具备了施工进度快、安全系数高等优势，在地铁建设中得到了广泛应用。

1 地铁盾构工程穿越市政设施时面临的风险

1.1 技术风险

在地铁盾构工程穿越市政设施时，为了确保原有设施的稳固性，需要使用到许多施工技术，如竖井施工技术、施工测量技术、盾构推进技术、土方切削技术、壁后注浆技术、二次衬砌技术、防排水技术等。不同施工技术在应用中工序流程、质量管控要点、施工风险均存在差异，以施工测量技术为例。该技术在应用过程中，存在放样点缺失、偏差过大、数量重复等风险，对后续施工活动顺利开展产生了较大的负面影响。

1.2 非技术风险

与技术风险相对应，非技术风险是干扰施工活动顺利进行的重要影响因素。

（1）地质风险：地层存在空洞、地下暗河、地表河流丰富、节理发育、岩层内瓦斯气体丰富等。

（2）自然灾害：地震、强降雨天气、台风、泥石流、洪水等。

（3）现场管理风险：人员综合素养较差、施工设备管理不合理、临时供电设施安全系数低等。

（4）经济风险：金融政策变动、汇率变动过大、通货膨胀等。

（5）社会风险：大环境政策变动、经济形势等。

2 地铁盾构工程穿越市政设施风险源施工技术要点

2.1 穿越铁路设施

2.1.1 技术控制措施

（1）明确掘进参数。前期在试验段进行尝试掘进，集合地层沉陷、应力波动等参数，确定最佳的掘进参数。

（2）深孔注浆技术。位于铁路正下方的土层，在盾构机完成开挖后，应及时回填注浆，注浆孔深度不小于0.6 m，结合土层情况布置注浆孔数量，起到稳固土层、降低土层沉降的作用。

（3）侧墙补强技术。外露桥梁采用贴附钢片、碳纤维结构，提升原有桥梁框架结构强度，施工时沿桥体跨度方向布设，在垂直加固方向设置横向压条，起到结构补强的作用。

2.1.2 管理控制措施

（1）进入铁路桥影响区域前，盾构机停机，对盾构机进行全面细致的检查，排除故障。

（2）穿越时坚持每日早晚各1 h的设备保养，安排专人负责设备保养。

（3）实行施工现场主管人员轮班制度，加强对设备故障的排除能力，确保施工的连续性。

（4）在掘进过程中，各关键岗位（盾构司机管片拼装工、电瓶车司机、龙门吊司机）应选用丰富施工经验的人员，定岗定人，并做好相关安全技术交底工作。

（5）提前与铁路产权单位、管理单位保持联系，加强与铁路局的沟通。

2.2 过街天桥设施

2.2.1 技术控制措施

地铁站出入口多集中在人口密集的区域，如商业街、金融大厦、居民小区等，在市政设施中，过街天桥较为常见，经过该风险源时，应采用相应施工技术进行处理。

（1）控制掘进速度：为降低掘进过程对原土层的扰动，应将速度调控在60 mm/min以内。

（2）控制土仓压力：结合土层情况降低出土速度，确保开挖面的稳定性，其压力应控制在100～150 kPa。

（3）控制出土量：单次出土量应控制在40 m3以内，每间隔25 cm进行一次测算，及时调整出土量，确保土层的稳固性。

（4）二次注浆作业：在盾构通过5～8环后，沿预留注浆孔压入双浆液，压力控制在0.5 MPa内，提升注浆过程的稳定性。

2.2.2 管理控制措施

（1）盾构机进入天桥覆盖范围前，暂停作业，对盾构机展开全方位检查，提前清除故障，确保工作状态稳定。

（2）在作业现场施工期间推行轮班制度，对盾构机的工作状态进行实时监督，及时处理施工期间遇到的机械故障，确保施工过程的连续性。

（3）提前与天桥管理部门进行沟通，做好施工期间天桥的巡视工作，做好施工期间的沟通工作。如果天桥出现沉降、裂缝等问题，应及时停工，待问题得到解决后再继续工作，以此提升施工环境的安全性。

2.3 市内河道结构

2.3.1 技术控制措施

在盾构工程施工过程中，易面临市内河道问题，若不能对其进行妥善处理，易导致顶板塌陷、隧道渗水等问题，威胁施工空间的安全性。

（1）借助超前支护技术对河流下方土层进行加固处理，注浆孔直径、深度应结合实际情况进行调整，以增加盾构上层结构的稳固性。

（2）使用二次衬砌施工技术，盾构管片前进5～8环后，利用湿喷混凝土施工技术对隧道壁进行加固，喷射压力控制在2～3 MPa，单次喷射厚度5 mm，中间可铺垫钢筋网片、锚杆等结构，进一步加强隧道支撑力，使其保持稳固的状态。

2.3.2 管理控制措施

（1）临近河道段时应暂停盾构机工作，对其进行细致检查，确定没有问题后再开展后续施工，保持施工过程的连续性，盾构机应提前装备高压舱，以备开舱时使用。

（2）做好地层沉降的监测工作，沉降量控制在15 mm以内，同时控制掘进参数和注浆参数，提升地层结构稳定性。

（3）如果区域地下水较为丰富，应提前在土舱内添加聚合物，避免压力卸载后出现喷涌。

2.4 地下商场或地下走廊

2.4.1 技术控制措施

为了提升土地资源空间的利用效率，部分城市会建立地下商场、地下通道，地铁作为后修建的工程面临与地下商场、地下走廊冲突的情况。

（1）采用二次注浆技术。邻近地下商场或地下走廊时，提前布置相应的注浆孔，深度超过60 cm，间距控制在10～60 cm，采用压力注浆的方法完成作业，提升上部结构的整体性。

（2）采用二次衬砌技术。在盾构机前进一段距离后，利用衬砌结构加固隧道环境，将上层应力分流到其他区域，提升隧道环境的稳固性，减少隧道土层的沉降量。

（3）采用径向注浆技术。为了降低盾构施工带来的影响，可利用盾构机中部盾壳上的径向注浆孔，通过盾构机内膨润土保压系统，采用优质膨润土填补盾构机掘进时刀盘与盾体间的间隙，使结构可保持较高的稳定性，降低地层开挖时的损失。

2.4.2 管理控制措施

（1）对土层压力进行合理控制，选择合理的监测点，监测土层应力变化情况，结合变化规律调整盾构机掘进速度，避免超挖问题的出现。

（2）调控盾构结构的推进速度，在穿越地下商场、通道时，适当降低施工速度，并保持匀速状态，避免突然加速或减速影响土层稳定性。

（3）合理控制轴线与姿态，在盾构机工作期间，应沿着既定的设计轴线推进，做好轴线偏差的控制工作。

（4）做好土地改良工作，多采用膨润土或泡沫添加剂，优化原土层综合强度，提升结构本身的稳固性[1]。

2.5 已有地铁设施

2.5.1 技术控制措施

在横穿已修建的地铁工程时，应采用合理的施工技术对其进行加固，提高结构本身的稳固性。

（1）自进式锚杆施工技术。该技术应用期间使用的自进式锚杆属于中空锚杆结构，该结构兼顾了钻进和注浆功能，在注浆时可通过钻头直接喷出填充锚杆管体，形成水泥柱结构，起到加固地层强度的作用。

（2）袖阀管注浆加固技术。该技术属于地层加固技术，在加固过程中先进行袖阀管施工，同时在管内插入止浆塞，以实现结构的分段注浆，实现了定域作业和精细化作业，可提升注浆质量。

（3）同步注浆技术。在盾尾处和壁后同步注浆，使地层形变损伤可以得到及时补充，减小土层沉降带来的影响[2]。

2.5.2 管理控制措施

（1）做好已建地铁基础情况的勘察工作，已建地铁的地层资料可作为盾构工程施工时的参考，可对已建地铁稳定情况进行综合评估，便于后续调整作业计划。

（2）做好地层形变量的监测工作，明确形变参数，待接近预警数值后及时调整参数，提升作业环境安全性。

（3）对盾构机的掘进速度、刀盘转速、出土量、土压力等参数进行管控[3]。

3 结语

综上所述，地铁建设主要功能是方便人们出行，带动区域经济的发展。因此，地铁建设通常经过人员密集和建筑繁华的区域，市政设施密集。在施工过程中须结合施工周边环境，选择科学合理的盾构机及参数，不断优化和改进穿越方案，充分利用先进的监测技术，制定突发情况应急措施，保证盾构施工和周边市政设施的安全。