浅析广佛线右线隧道盾构下穿珠江北航道施工

郑胜

摘 要：盾构长距离穿越珠江北航道，地质条件和地下水状况十分复杂，地底软硬不均，局部微风化砂岩最高抗压强度达到120mpa以上，珠江北航道结构顶板与中等透水<2-2>砂层最小间距仅为6.2m，与珠江北航道水系有一定连通性，盾构承受水压高，施工风险大。为了确保过江安全，文章盾构各项掘进参数控制，江底监测等问题进行分析研究。

关键词：盾构过江；江底监测；江底喷涌；软硬不均地层

1 工程概况

广佛线施工14标（沙涌站～沙园站）盾构区间从广州荔湾区沙涌站始发，经芳村大道东，下穿沙涌河、沙涌水闸及珠江主航道，最后穿越光大社区到达沙园站吊出。隧道全长2954.577m，其中右线长1459.737m，左线长1494.84m，隧道线间距12～34m。右线盾构下穿珠江北航道里程YDK23+220～YDK23+615，长395m，平面呈直线。于YDK23+220（202环）开始以-3.466‰下坡穿越珠江，在YDK23+615（465环）完成过江。

2 施工重难点

（1）过江施工，地层水压大，防止隧道喷涌是一个重难点。（2）盾构长距离穿越强风化、中风化泥质粉砂岩、砂岩，较高土压下，刀盘易结“泥饼”。（3）过江段上软下硬地层，施工困难。（4）江底开仓，作业风险大。

3 施工过程控制及主要技术措施

在盾构穿越珠江期间，主要是防地层超挖，防盾构渗漏，同时要保证管片背后注浆的饱满度。盾构施工对周边土层影响程度较多，要针对不同的地层选不同的掘进模式和掘进参数。

3.1 土仓压力控制。盾构区间下穿珠江段右线隧道洞身范围基本为<7>、<8>以及<9>号泥质粉砂岩地层，三种地层交错布置，且<8>、<9>所占比例较大，围岩自稳性相对较好，盾构机可在<7><8>为主的地层采用土压平衡掘进模式，对<9>地层为主的地层可采取半敞开模式掘进。

3.3 同步注浆控制。（1）同步注浆材料。水泥调控浆液凝固的强度，粉煤灰主要作为调节浆液的初凝时间、浆液和易性的材料，膨润土用以减缓浆液的离析以及降低浆液泌水率的作用，细砂作为填充材料。（2）同步注浆配合比。根据施工要求，经实验验证，采用以下同步注浆配合比：

（3）同步注浆压力控制。注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，下穿珠江北航道施工期间，上部孔的同步注浆压力控制在3.0～4.0bar。

3.4 二次注浆控制。（1）二次注浆配合比。二次注浆浆液采用双液浆（水泥浆+水玻璃）。水泥浆液水灰比1：1，水：水玻璃（体积比）=3：1，水泥浆与水玻璃浆液体积比1：1。（2）二次注浆控制标准：注浆压力达到0.5～0.6MPa；注浆量达到设计注浆量，注浆效果达到注浆的目的；当发现管片有明显变形，应停止注浆。

3.5 掘进姿态控制。（1）控制管片上浮。盾构过珠江段管片上浮量在60mm～70mm之间。为拟合成型隧道线性，盾构掘进时下压盾构姿态至-60～-70mm之间。实际操作时，盾构机的姿态控制在：竖直方向-70～- 60mm之间，水平方向±30 mm之间，可有效控制管片上浮。在渗水量大的地段，可适当加大盾构机下放量。（2）同步注浆量的控制。在硬岩地段需保证1.3～1.8倍理论注浆量，即5～7m3/环。在含水量大的地段，容易引起管片上浮，此时应加大注浆量。

3.6 防止刀盘结泥饼措施。（1）采取多次正、反转刀盘清除刀盘上堵塞的“泥饼”。（2）根据地层情况适当调整掘进模式，在半敞开掘进模式、全敞开掘进模式下采用多加水、泡沫剂等碴土改良措施，减少刀盘泥饼。

3.7 防止螺旋机喷涌措施。（1）发生后立即关闭螺旋机出口安全闸阀，提高盾构密封仓的土压力，确保开挖面的安全。（2）采用土压平衡模式掘进，关闭螺旋输送器及出土口，提高土仓内的土压及推进速度。（3）在土仓中添加聚合物，改善碴土性状，减小水的流动性。（4）同步注浆时，加入速凝剂，加快管片周围土体的固结，减小管片的沉降量。（5）可能发生喷涌的地段，提前采用半敞开平衡模式掘进，严密监视分析碴土成分，判断地质并根据掘进情况及时调整掘进参数。（6）在配备上加排水设备，加强隧道、盾尾排污能力，使积水排到洞外保证管片顺利安装。

4 施工监测

施工监测有成型隧道姿态监测及珠江河床监测。成型隧道监测依靠全站仪及铝合金尺进行监测，每10环进行一次监测。根据监测结果及时调整盾构掘进姿态，指导盾构施工。

珠江河床监测只要依靠GPS+声呐的方式进行监测。GPS进行定位，声呐探测河床距离水面的深度，根据深度的大小，反算出河床的沉降。监测范围为盾构刀盘前30m，后50m。江面监测由于江面波浪、潮汐等问题，精度较差，实测误差在30cm左右。对盾构施工指导意义不大，对塌陷范围的量测有一定指导意义。

5 结语

盾构下穿珠江风险很高，公司领导着重强调保障施工安全，在他们统一指导下监理部对各项监理制定精细化管理，加强过程控制，预防事故发生，做到各工序协调运作，现场监控量测到位，安全质量有序可控。