盾构隧道穿越杂填土地层风险控制技术

曹志伟/ CAO Zhi-wei

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101116）

盾构法隧道施工以安全、快速、机械化程度高等优点广泛应用于城市轨道交通建设中，但与其它隧道施工方法一样，盾构隧道施工同样受地层环境和周边构建筑物等影响。杂填土地层具有成分复杂、性质不均、压缩性高、地层承载力低等缺点，盾构在推进过程中不仅要解决由于地层不稳定带来的施工风险，还要对其它风险及时采用控制措施。本文以西安地铁15 号线细柳站～府君庙村站盾构区间为工程背景，通过介绍几类典型的风险控制技术，在保障盾构安全掘进的同时，为类似地层环境的盾构施工提供工程参考。

1 工程概况

西安地铁15 号线细柳站～经三十八路站区间隧道左线长697.601m，右线隧道长750.406m，隧道拱顶覆土10.128～15.673m。经三十八路站～府君庙村站区间隧道左线长969.996m，右线长885.857m，隧道拱顶覆土9.4～16.8m。两段区间均采用盾构法施工，由经三十八路站始发，推进至府君庙村站后吊出，随后2 台盾构转场至经三十八路站再次始发，推进至细柳站后吊出。

细柳站～经三十八路站区间地层主要为第四系堆积物，由全新统人工填土、上更新统风积新黄土、残积古土壤、冲洪积粉质黏土、粗砂中更新冲湖积粉质黏土及粗砂等组成（图1）。拟建场地西段及中段地形较平 坦，东 部YDK23+216～YDK23+424 段（ZDK23+216～ZDK23+426 段）地形起伏较大，该地段原为取土坑，现回填堆积高出周边地面2～5m。

图1 细柳站～经三十八路站区间地质剖面图

经三十八路～府君庙村区间地层主要为第四系堆积物，由全新统人工填土、冲洪积黄土状土和粗砂，上更新统风积新黄土、残积古土壤、冲洪积粉质黏土、粗砂及中更新冲湖积粉质黏土及粗砂等组成（图2）。拟建场地整体地形较平坦，局部起伏较大，其中YDK24+165～YDK24+458段原为取土坑，低于周边地面4～7m，且该段局部挖有5.5～8.0m 的取土坑。

图2 经三十八路站～府君庙村站区间地质剖面图

2 风险源分析与风险控制技术

2.1 盾构始发、到达风险控制

盾构始发位置隧道埋深约9.6m，自上而下依次为素填土、新黄土、古土壤、粉质黏土，地下水位于隧道腰线位置附近；盾构接收位置隧道埋深约9.2m，自上而下依次为素填土、新黄土、古土壤、粗砂，地下水位于拱顶附近。如盾构端头加固效果不佳，始发、到达端头因地层应力损失严重，地层稳定性差可能发生洞门涌水涌沙，地表沉降开裂，洞门坍塌的风险，故采取如下控制技术。

1）加强端头地层加固质量控制，府君庙村站、细柳站接收端均采用∅800mm@600mm 水泥浆地面三重管旋喷桩加固。加固纵向范围均按8m，深度为结构下方3m，宽度为结构侧边3m，上部加固范围为结构上方3m。经三十八路站始发端头加固采用桩型∅800@600mm 双重管旋喷桩加固C20 素桩加固，桩型为∅800@1000mm。端头加固范围：隧道结构外轮廓外3m，纵长8m。

2）确保盾构以良好的姿态始发与到达。当盾构到达盾构头部靠上洞门后，从盾尾1～2 环管片的注浆孔向外层土层注入双液浆，及时截断地层中的水向前面洞门涌入，从而形成第一道环箍挡水。当盾尾处在加固体位置，即盾构前体和中体步上接收托架时，进行二次盾构注浆，形成第二道环箍挡水。

3）高质量安装洞门防水装置，保证防水装置安装前、安装中、安装后完好。

2.2 区间下穿给水管风险控制

直径2m 市政给水管垂直穿越经三十八路站，交叉段约与车站中板齐平；给水管迁改后从经三十八路站东侧绕行，绕行后给水管距离车站东端头20m，管底埋深约4m，与区间隧道平面交叉，竖向距离约7m；管道为焊接钢管、管径2000mm、壁厚26mm，采取如下控制技术。

1）迁改后的供水管采用钢管，接口尽量避开隧道上方，迁改时与产权单位做好对接，确保管线基础和接口防水能够适应盾构施工引起的变形。

2）盾构施工前，应完成盾构端头地层加固和杂填土地层袖阀管加固处理，供水管两侧各2m范围袖阀管加固至管底，应采取措施对管线标高、地层及加固效果进行核查，确保盾构安全穿越。

3）严格控制盾构掘进参数，地层损失率控制在1%以内，盾构推进压力上不小于0.8 倍理论水土压力。

4）盾构通过后及时做好同步注浆，尤其注意控制同步注浆量和注浆压力；当盾构通过后，及时进行二次注浆。

2.3 区间下穿出入线明挖区间风险控制

区间下穿出入线明挖区间，最小垂直距离2.83m，下穿长度43m，采取如下控制技术。

1）提前对下穿区域实行袖阀管加固，稳固主体结构下方土体。

2）盾构穿越过程中要严格控制切口平衡压力，并对与切口压力有关的施工参数同步进行严格控制，尽量减少土压力的扰动。

3）同步注浆量和浆液质量要严格控制，使用同步注浆及时充填土体空隙，从而减少施工过程中土体变形。

4）盾构盾尾通过后7 环，使用双液浆通过管片注浆孔对地层进行二次注浆，防止土体变形。

2.4 区间下穿四通搅拌站厂房风险控制

四通搅拌站位于经～府区间上方，搅拌站基础距离隧道顶部9.02m，搅拌站料传送通道距离隧道顶部5.8m，采取如下控制技术。

1）盾构到达距离搅拌站基础5m 位置时，将罐中水泥排放干净；提前对搅拌站基础下方土体采用注浆加固。

2）确保盾构匀速、连续穿越搅拌站，尤其做好在下穿影响范围内盾构的不停机工作；盾构下穿过程中，协商停止搅拌站内重型机械和材料的重复加载、卸载。

3）对水泥罐做对拉线装置，采用6 根钢丝绳对拉水泥罐，保证水泥罐不发生倾斜。

2.5 区间下穿人为坑洞风险控制

区间DK24+335～DK24+370 段和右线YDK24+415～YDK24+423 段为人工取土坑，坑深5.5～8.0m，距离隧道顶部1.5～2.0m。盾构施工容易坍塌冒顶，采取如下控制技术。

1）施工前采用放坡开挖，对坑底进行清淤，清淤完成后对拱顶以上7.5m 范围内采用1 ∶6水泥土压实回填，拱顶7.5m 以上地面采取素土分层夯实回填，回填后压实度不下于0.95，取土坑处理时应对边坡采用放坡，确保边坡平稳。

2）盾构施工应严格控制推进速度和推进压力，下穿段采用B 类管片，管片增设注浆孔，盾构施工应严格控制推进速度和推进压力，加强同步注浆、二次注浆的控制，及时调整有关施工参数和工艺，并加强监测。

3 结语

本文针对西安地铁15 号线盾构区间穿越杂填土地层施工过程中的五类风险，通过采用不同的控制措施，在保障盾构顺利施工的同时，有效控制了各类施工风险的发生，实现了安全快速施工目的，为类似地层的盾构施工提供了工程借鉴，社会、技术、经济效益显著。