浅析杭绍城际铁路工程盾构区间穿越密集重大风险源沉降控制措施

沈红梁

【摘要】杭绍城际铁路起于杭州地铁5号线香樟路站，终于绍兴地铁1号线，线路分别位于杭州市和绍兴市内，全长20.3km，其中地下线10.53km;设站10座，最高速度目标值为100km/h。本项目香樟路站至衙前站为盾构区间隧道，由于隧道穿越密集的敏感建构筑物群，并且盾构主要位于深厚淤泥质黏土层中，控制盾构施工引起的地基沉降变形是本项目施工的关键，目前该区间隧道已顺利贯通，本文对该区间沉降控制措施进行分析总计以供类似工程施工参考借鉴。

【关键词】盾构穿越施工;高富水淤泥质粘土;沉降控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

1、引言

杭绍城际铁路总体平面布置如图1所示，项目沿线为冲海积平原区，由于海浪搬运淤积等因素，使海积物形成的平原地形，上部沉积主要与淤泥质粘性土为主，对施工建设有较大影响，区间涉及的淤泥质黏土层（③-1和③-2），呈灰褐色，含水率极高，流塑性强，还具有高蠕变性、压缩性、触变性等特点，土体强度易突降。

本文所讨论的香樟路至衙前站区间风井～衙前站盾构区间位于萧山境内，左线隧道总长度约1791m，右线隧道总长度约1766m。隧道最小埋深9.13m，最大埋深20.61m;区间隧道管片外径6.6m，内径5.9m，管片宽1.2m，厚0.35m，采用错缝拼装形式，盾构机开挖直径6.76m。区间盾构隧道全线位于淤泥质黏土层中，掘进地层天然含水量平均值为45.4%。盾构姿态控制难，沉降控制更难，为了做好穿越密集重大风险源控制，首先在类似地层建筑较少的的香衙风井～香樟路站区间掘进了1.2km来收集资料和总结经验，对下穿施工进行了一些研究与探索，最终相关成果在本区间应用，并确保盾构机施工做到了低沉降，高效率的顺利穿越，有效降低了施工风险，对今后类似工程的施工具有一定的借鉴作用。

2、下穿风险源梳理及施工控制措施

盾构掘进过程中需要穿越重要风险源依主要包括：正穿沪昆高速公路、DN660省级燃气管、DN2600原水管、D级危房飘纱纺绣厂、侧穿500KV高压铁塔等。为了尽可能减小盾构掘进过程中地表沉降及对周边建筑的影响，本项目先在邻近场地内进行了试验。通过实测数据分析，并及时调整盾构掘进参数，经过总结研究，项目提出了盾构姿态控制、同步注浆控制、土压控制、出土量控制、渣土改良控制、增加盾构机配重等措施可有效控制盾构掘进引起的变形，为盾构隧道下穿建筑提供了指导依据。

通过试验段的实测数据总结，根据监测数据及现场实际情况逐步调整配合比，浆液的稠度调整为坍落度180～200mm之间，使浆液的和易性、初凝时间、泌水率和后期强度达到了较为理想的状态，过程中严控浆液注入量和注浆速度，最终达到了控制地面沉降的目的。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定同步注浆。

由于本项目盾构机掘进地层为淤泥质黏土，且含水量大，管片脱出盾尾后，其所受浮力远大于自身重力，会产生上浮趋势，最终导致姿态难以控制，为解决这一难题，项目通过理论分析和现场实测，提出了采用增加配重的方式来控制盾构管片的上浮变形，并精确计算了增加配重的重量为23t，配重的位置为盾体空隙位置，可以方便有效地解决姿态控制问题。基于本项目的研究针对每一个下穿节点制定了相应的应对控制措施，具体详见表2.1。

3、盾构下穿施工后沉降监测数据分析

根据设计及规范允许范围，结合产权单位要求，上述构建筑物的沉降指标为：沉降速率≤3mm/天，累计≤+10～-20 mm，穿越期间每天测量4次，累计沉降达到8mm预警。区间完成穿越各风险源后监测数据如下：

（1）沪昆高速（杭金衢）西侧路肩，最大累计沉降3.07mm。

（2）沪昆高速（杭金衢）中间隔离带，最大累计沉降4.25mm。

（3）沪昆高速（杭金衢）东侧路肩，最大累计沉降5.34mm。

（4）φ660mm燃气管，最大累计沉降4.86mm。

（5）DN2600mm燃气管，最大累计沉降-4.36mm。

（6）500KV高压铁塔，最大累计沉降-3.04mm。

（7）危房杭州飘纱纺绣品有限公司最大累计沉降-5.33mm。

经过上述盾构施工前、施工时的各项措施与参数控制，区间盾构在下穿施工期间测得监测数据均在控制值范围内，较理想的完成了穿越施工。

結论：

通过有效的组织、管理、技术等方面的施工管控，制定有效的对策措施，降低了施工风险，确保了盾构成功穿越密集重大风险源，保证了工程质量，得出以下结论：

（1）在高富水淤泥质粘土中要对各风险源，在盾构施工前进行有效的安全评估和制定针对性措施，确保过程中安全可控。

（2）盾构穿越时要做好各参数计算，并结合监测数据进行调整，最终摸索出适宜本工程的合理数据。

（3）盾构施工时，对浆液控制要求较高，需经过调配，使浆液稠度在设备允许的条件下尽量做到最稠，同时泌水收缩率要小，已便于控制沉降。

（4）盾构下穿各风险源区域，有条件时建议先对风险源进行加固和补强，最后在施工，在掘进过程中加强刀盘前方土压控制、盾尾后方保注浆的原则。

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