盾构下（侧）穿建构筑物施工关键技术研究

张莹，刘克强

（中交一公局第八工程有限公司，天津 300171）

1 工程概况

1.1 区间与硚孝高速关系

金银湖停车场站—二雅路站区间从金银湖停车场站沿金山大道铺设，在金山大道与张柏路交叉口处侧穿硚孝高速主桥及匝道桥的桥桩，与桥桩最近处距离约2.3m。

（1）盾构区间侧穿硚孝高速主桥桥桩

硚孝高速横跨金山大道处临近盾构隧道的桥桩桩桩径D=1.8m，桩长约50m，桩底已入岩且计算桩承载力时已扣除盾构范围内的侧摩阻力损失；桥桩距离盾构隧道最近处约3.0m，隧道覆土16.97m，位于（7-2）黏土层中（图1）。

（2）盾构区间侧穿硚孝高速B匝道桥桩

硚孝高速B匝道桥桩的桩径D=1.2m，桩长约45m，桩底已入岩且计算桩承载力时已扣除盾构范围内的侧摩阻力损失；桥桩距离盾构隧道最近处约2.3m，此处隧道覆土17.68m，位于（7-2）黏土、（7-2a）粉质黏土层中。

（3）盾构区间在二雅路站右线小里程端接收位置。

右K38+279.047—右K38+236.547侧穿硚孝高速匝道路基基础处理预应力管桩，最近处约2.5m，管桩直径300mm，桩长约22m，路基段采用泡沫混凝土填充，路基段最高约3.5m。此处隧道覆土11m，穿越地层为10-2黏土和10-2a粉质黏土层。

1.2 区间与既有6号线一期出入线明挖区间关系

（1）下穿既有6号线一期出入线明挖区间

区间右线隧道在进入金银湖公园站前斜下穿既有6号线一期出入线明挖区间，下穿范围为右K36+136.978—右K36+235.747，隧道与既有明挖区间最小竖向净距约3.37m，隧道与明挖区间围护桩最小平面净距0.6m（图1右）。

图1 区间隧道与硚孝高速匝道桥桩关系剖面图（单位：mm）

（2）侧穿既有6号线一期出入线明挖区间

区间左右线隧道进入金银湖公园站前侧穿既有6号线一期出入线明挖区间，最小平面净距为2.6m。

2 穿越前准备工作

2.1 确定侧穿桥桩施工范围

在硚孝高速盾构侧穿桩基的覆土深度和地层状况，盾构施工影响范围在盾构刀盘距离出入场线和盾尾穿过出入场线后30m范围作为盾构穿越范围。盾构机进入穿越点前，将盾构姿态调整至最佳状态，并做好盾构机自动导向系统的复核以及人工测量。

2.2 穿越前技术准备

（1）在穿越硚孝高速桥桩时，施工监测单位要加密监测点位布置，监测次数初步确定为每天两次。

（2）在穿越硚孝高速时，考虑在适当时间启动自动化监测设备，自动化设备能更好地保证监测的频率，为盾构掘进提供充分的技术参考。

（3）落实盾构穿越重大危险源的监测信息报送机制。

图2 金银湖停车场站-—银湖公园站区间与既有出入线明挖区间剖面关系图（单位：mm）

3 施工措施

3.1 盾构推进和地层变形的控制

盾构区间采用土压平衡式盾构，其应用土压来平衡开挖面的土体，达到对盾构开挖面的支护。同时根据推进的参数调整其注浆，将地层变形和轴线控制在要求的范围之内。

3.2 主要参数设定

（1）设置合理的土压力，防止超挖

在盾构机推进的过程中，根据计算和掘进数据及时调整土压力值，设置合理的土压力值及相宜的推进参数，避免超挖，以减少对土体的扰动。实际土仓压力的设定值=计算土压力+土压力修订值，修订值应根据盾构穿越前100环的试验段掘进参数确定。

（2）严格控制出土量

掘进每环管片的出土量影响土压的均衡及地面沉降，掘进出土损失量应控制在0.5%以内，一旦盾构掘进出土量没有控制好，易呈现超挖现象，导致正面岩土失稳、坍塌，所以此段施工，务必在土压平衡姿态进行掘进，过程中严格控制出土量。

（3）渣土改良

为保证一个合理的施工范围，降低刀盘的磨损，在盾构施工过程预先对土体进行改良，通过渣土改良，以减小刀盘的扭矩，降低油压，使土体具良好的和易性。通过泡沫+水进行渣土改良，泡沫组成：压缩空气和泡沫溶液混合而成。施工过程中按照实际土层及出土情况进行动态调整。

（4）同步注浆

严格控制浆液质量，盾构侧穿硚孝高速施工期间同步注浆要做到及时、足量、均匀，确保及时、充分地填补建筑物的空隙，最大限度地减少地面变形和分段位移。盾构隧道施工中加强掘进参数控制和及时同步注浆，加强二次注浆，下穿范围及平面净距6m范围管片配筋加强并增设注浆孔。同时对明挖隧道进行自动化监测，严格按照三级预警体制执行。

（5）严格控制盾构掘进轴线

根据以往的经验，为了减少地面沉降，在高速行驶的过程中，严禁纠正大量的偏差，左右面积千斤顶力差和相邻两面积千斤顶力差不应过大。施工管理过程中可以确保盾构机均衡匀速施工，盾构姿态不断变化具有不可过大、过频。避免盾构与管片之间夹角过大造成水土流失。

4 盾构下穿建筑物过后的技术措施

4.1 二次补浆措施

为尽量确保地面沉降在控制范围内，穿越过程中，在同步注浆的基础上，进行跟踪二次注浆辅以环箍注浆，根据实际底边监测情况及测量情况选择在脱出盾尾的第4环～第8环管片，采用双液浆每间隔5环打好环箍，使隧道纵向形成间断的止水隔离带，注浆顺序由下至上。

4.2 盾构穿越硚孝高速洞内加固措施

在右K38+236.547—右K38+102.607、左K37+850.000—左K37+864.000、左K37+675.500—左K37+689.500、右K37+745.000—右K37+780.000左K37+743.000—右K37+778.000范围内使用加强管片（Ⅱ型管片），盾构侧穿硚孝高速时，利用加强管片吊装孔为注浆孔对周围2～3m的范围进行注浆加固。

4.3 径向注浆施工工艺

（1）钻孔位置确定

依据施工设计图，针对不同部位进行洞内径向注浆。

（2）施工流程

①开孔

利用隧道管片增设的注浆孔进行开孔，安装单向止水阀，用手持钻机进行开孔安装注浆管。

②钻孔注浆

I.注浆管处理

采用直径42mm的无缝钢管，壁厚3.5mm，长度3m。长度应根据现场钻探情况适当调整。排水孔应设置在距管底不小于2.2m的范围内，孔间距为10～15cm，溢流孔布置为4mm的梅花形。在将花管放入管中之前，用贴片或胶带粘贴并密封浆液孔。

II.注浆管安装

风洞凿岩机是用来在打开的地方钻孔的。然后安装注浆头进行注浆，注浆结束之后拆除注浆管，用微膨胀水泥进行封堵。

5 施工监测

5.1 监测目的以及范围

（1）及时掌握和提供硚孝高速对应区域在盾构施工期变形信息和安全状态；

（2）指导盾构掘进安全施工，保证硚孝高速运营安全；

（3）积累工程监测数据，为后续相似工程施工积累资料；

（4）盾构侧穿隧道侧穿匝道桥桩，最近处距离桩基约2.3m；联络通道兼泵房侧穿桥桩，距离桥桩外边3.0m，隧道侧穿主桥桥桩。最近处距离桩基约3.0m，监测基准点均布置在监测范围30m以外。

5.2 测点保护和修复及数据连接

测点位置旁边均用醒目材料进行标识，以此来提醒注意保护。

测量点损坏后，应立即掩埋在原位置。

5.3 监测周期及频率

在盾构穿越过程中，对位移变化异常的特殊工况的观测次数应进行适当加密。必要时进行实时跟踪监测并及时反馈。在盾构穿越期间，由专职人员全天候穿越周围环境巡查，及时观察异常信息。

6 结语

穿越既有运营线路出入场线明挖区间隧道施工具有下穿越距离近、侧穿距离长的特点，采用了渣改良及自动化监测技术，总体上能够达到国内领先水平，具有一定创新性。采用渣土改良技术及隧道内自动化监测技术，做到了全天候监测，保障了既有线的正常运营，降低了施工风险，实现了经济节约。