淺覆土盾構下穿人行通道施工研究與應用

周文朋 曹智俊 高鋒 吳禎 蘇勇

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450000)

1 工程概況

深圳地鐵9號線二期南海大道支線工程9130-1工區海上世界站～工業六路站區間雙線隧道，呈南北走向。區間左、右線中心線間距14.2 m，在里程YDK4+155.69處，蘭溪谷人行通道與隧道線路中心線垂直。下穿蘭溪過人行過街通道，過街通道寬約10 m，通道底板至盾構隧道頂最小結構凈距約為1.82 m，沿隧道中心線方向該段最小埋深約4 m。人行過街通道為單孔矩形框架結構，出入口處各有一處池塘，距離左、右線最小水平距離分別約為8m，4m，池塘底部距隧道垂直距離2.87m;沿通道走向有一條水溝，其中水溝與右線隧道最小垂直距離3.5 m。蘭溪谷人行通道處路面標高約0.5 m，參照小水塘水面標高，水位標高按0.3 m考慮。該區間采用海瑞克S810土壓平衡盾構機。

據地質勘探資料，穿越人行通道地段區間右線隧道穿越地層主要為礫質粘性土、強風化花崗巖和中風化花崗巖層(有上軟下硬部分);蘭溪谷人行過街通道地板(約厚1 m)位于礫質粘性土地層中。因此，盾構下穿蘭溪谷人行通道段的風險主要為埋深淺、地質不均，易造成沉降超標。

2 下穿蘭溪谷人行通道施工方案

2.1 嚴控掘進各項參數

在穿越前，認真對刀盤、注漿系統、密封系統、推進千斤頂及監控系統等設備進行檢查，確保在穿越過程中設備無故障，進行連續施工，避免中間停機。下穿前及下穿施工過程中嚴格控制盾構機掘進參數和出土量，實現勻速、快速掘進，以減少對土層的擾動，加強盾構機及后配套設施的管理、維護，避免因盾構機的停留而造成施工中斷。根據本區間工程地質、水文條件設置試驗施工段，盡可能保證勻速、快速掘進通過，地面沉降量和累計沉降量應符合相關規范。加強對盾構機主要技術參數的控制。

1)土倉壓力:盾構下穿人行通道地段隧道斷面位于強中風化粗?；◢弾r層中，土倉壓力采用水土合算方法。初步設定土倉壓力為0.7 bar，根據沉降監測結果進行適量的微調，波動范圍±0.1 bar范圍之內，嚴格控制土壓穩定。

2)刀盤轉速參數:刀盤轉速控制在1.3 r/min～1.5 r/min。

3)推進速度參數:正常推進時速度宜控制在20 mm/min～30 mm/min。

4)總推力參數:根據掘進速度及土倉壓力情況，總推力控制在 800 t～1 100 t。

5)刀盤扭矩參數:根據地質情況，刀盤扭矩控制在1.5 MN·m ～1.8 MN·m。

6)貫入度參數:根據刀盤轉速及推進速度，貫入度在5 mm～15 mm。

7)同步注漿參數:同步注漿量控制在6.5 m3/環(150% ～200%)，注漿壓力1.5 bar(上部)～2 bar(下部)，注漿壓力及注漿參數根據監測情況動態調整。

8)出土量:每環理論出土量46 m3，此類地層考慮按1.3松散系數，每環出土方量為60 m3。盾構掘進中嚴格控制出土量，同時注意渣土改良添加劑使用情況。

9)盾尾油脂:盾尾油脂注入量每環不少于35 kg。

10)二次注漿:二次注漿采用1∶1水泥(水灰比1∶1)水玻璃雙液漿，將二次注漿設備放置于臺車上，管片脫出盾尾后實時組織注漿，以防地表沉降。

2.2 盾構姿態控制

盾構姿態的控制是施工的重點，是保證順利掘進的重要因素，掘進時注意以下幾點:

1)控制好掘進的技術參數，如土壓、推進速度等;

2)正確進行盾構千斤頂的編組及分區油壓的控制，推進時對千斤頂選擇的正確與否直接關系到盾構姿態的偏差控制;

3)合理使用盾構的鉸接裝置;

4)盾構姿態調整不宜過急，每環糾偏量不宜大于3 mm。

2.3 洞內跟蹤注漿

施工中加強注漿管理，嚴格按“注漿壓力、注漿量”雙指標控制，同步注漿量確保在理論計算值的150% ～200%，即6.0 m3～8.10 m3，并做好如下其他控制措施:

1)注漿由專人負責，在每環掘進完成后對注漿量進行詳實記錄，加強地面巡查。當發現注漿量變化較大時(查看地面有無異常，若有冒漿、漏氣現象，立即通知現場停止注漿并及時處理)，認真分析其原因，進行迅速有效的處理。

2)盾構通過人行通道前后5 m范圍的管片在相鄰塊各增加2個注漿孔，注漿孔構造可按吊裝孔設計，確保注漿填充密實的同時保證成型隧道質量。根據監測結果，在隧道內進行跟蹤注漿，增設注漿孔管片如圖1所示。

圖1 管片增設注漿孔展開圖

洞內跟蹤注漿:采用直徑35 mm、長1.8 m的鋼花管注漿，擴散半徑為0.8 m，具體加固范圍如圖2所示。漿液為純水泥漿，水灰比為1∶1，采用42.5R硅酸鹽水泥，注漿壓力為0.5 MPa～1.5 MPa。

圖2 洞內跟蹤注漿示意圖

3)為保證漿液的質量，對制備漿液的原材料進行嚴格控制，定期取樣測定凝結時間、結石率等參數。

2.4 施工監測

1)監測布置。為了及時收集、反饋和分析周圍環境及支護結構在施工中的變形信息，實現信息化施工，確保施工和周圍環境安全。根據施工圖、設計單位確定的監測內容要求，在通道內加密埋設沉降監測點(如圖3所示，每個斷面3個監測點)，實行信息化施工，根據監測結果及地面監測數據即時調整盾構掘進參數。

圖3 蘭溪谷人行通道內沉降監測點布置圖

2)監測報警值見表1。

表1 區間監測頻率表

3 掘進參數分析及監測分析

3.1 掘進參數分析

表2 海工區間蘭溪谷拱頂沉降觀測成果表

如圖4所示，該處選取了下穿人行通道期間(ZDK4+145～ ZDK4+172)的四組數據(掘進速度、推力、土壓、刀盤轉速)，在推力與刀盤轉速相對平穩的情況下，掘進速度主要集中在20 mm～30 mm，較為平穩，在此期間土壓維持在0.6 bar左右，各項參數均無大的波動。

3.2 監測成果

表3 海工區間蘭溪谷收斂觀測成果表

通過對下穿通道區段的全程實時監控，以及后續的定期監測，監測成果如表2，表3所示，下穿后人行通道頂部沉降最大值僅為3.2 mm，收斂值穩定無變化。

4 結語

最終結果表明:以上各項掘進參數應用于下穿淺埋人行通道得到了較為理想的成效，對土體擾動小，沉降遠小于預警值，效果顯著。對后續淺埋段及下穿掘進控制沉降有一定的指導和借鑒作用。