“先隧后站”盾构施工关键技术

钟志全/ZHONG Zhi-quan（中国建筑第五工程局有限公司，广东 深圳 410004）

“先隧后站”盾构施工关键技术

钟志全/ZHONG Zhi-quan
（中国建筑第五工程局有限公司，广东 深圳 410004）

[摘 要]车站无法按期提供常规过站条件时，为保证总工期目标可考虑“先隧后站”，即盾构先掘进通过车站后再施工车站主体。该方法存在盾构与车站围护结构冲突、隧道与车站接口止水和盾构切削围护结构等问题，本文通过深圳地铁工程实例重点介绍解决这些问题的一些措施。

[关键词]地铁施工；盾构过站；先隧后站；关键技术

目前盾构法已成为地铁隧道施工的主要工法之一。施工时从经济和效率方面考虑，一个盾构始发基地一般要负责两到三个区间的掘进，因此有盾构过站这一施工环节。通常盾构过站是在车站主体完成后，盾构从车站一端到达，然后拆解吊运或平移至另一端始发的过程。由于城市环境复杂，受征地拆迁、管线迁改和交通导改等影响，往往存在车站无法按期满足常规过站条件的情况，因此为保证工期目标提出了“先隧后站”施工技术，即车站围护结构施工完后，在基坑未开挖之前，将盾构先掘进通过车站，再施作车站主体结构。该技术在深圳地铁施工中已成功应用，保证了隧道洞通目标，取得了良好的经济和社会效益。

1 工程概况

深圳市地铁9号线9104－2标为两站两区间，即鹿丹村站、人民南站、鹿－人区间和人－向区间。其中区间采用Ø6 250型复合式土压平衡盾构施工，隧道外径6 000mm，内径5 400mm。盾构隧道线路为鹿丹村站始发向东掘进至人民南站，在人民南站过站后继续向东掘进至西村站结束。人民南站为地下三层岛式车站（曲线进站台），全长167m，采用盖挖逆作法施工，围护结构为1m厚地下连续墙。车站主体标准段基坑宽度约17.9m，基底深约29m，车站顶板覆土厚度约4.0m。由于人民南站紧靠罗湖火车站，周边环境非常复杂，征地拆迁和管线迁改异常困难，导致车站工期严重滞后，为保证隧道洞通时间节点，在人民南站采用先隧后站方法施工。并且在具体实施时采取了以下措施：①提前设计与验算，确保先车站施工的结构之间具备盾构掘进通过车站的空间；②通过设计盾构掘进线路和管片宽度，在保证盾构刀盘不与围护结构或中柱冲突情况下，更有利于盾构转弯和管片拆除；③对车站两端头围护结构及地层进行处理，既保证了盾构能顺利切削穿过围护结构，又防止盾构管片与围护结构之间有渗漏水；④有针对性的设计穿越围护结构的掘进参数、补充注浆方法和刀具检查措施，增强穿越的可靠性和接口防水效果。

2 “先隧后站”关键技术措施

2.1 “先隧后站”的盾构过站施工工艺流程

“先隧后站”的盾构过站施工工艺流程：前期准备→盾构掘进过站净空设计与验算→盾构过站的掘进线路设计→车站端头围护结构与地层处理→盾构掘进穿越车站→车站开挖过程中止水处理→施工结束。

2.2 盾构掘进过站的净空设计与验算

首先根据盾构尽寸和掘进特点模拟其行进的外轮廓线，然后验算是否会与车站围护结构、中立柱等先施工结构发生冲突。如果有冲突则调整线路或调整车站结构，确保有满足盾构掘进通过车站的空间。

2.3 盾构过站的掘进线路设计

根据先施工的车站结构和盾构掘进转弯要求，规划盾构掘进线路，在保证盾构刀盘不与围护结构或中柱冲突情况下，尽量扩大转弯半径（一般不小于350m），使线路更平顺，有利于掘进。图1为人民南站盾构掘进过站的线路设计实例。

图1 盾构掘进过站的线路示意图

2.4 车站端头围护结构与地层处理

1）两端头盾构切削通过范围的围护结构筋采用玻璃纤维筋（一般需考虑50cm的富余量），同时采用较低的砼强度（一般不超C30），使盾构较容易穿过围护结构（图2）。

图2 璃纤维筋和预埋注浆管示意图

2）围护结构内预留水平和垂直注浆管，当盾构管片与围护结构之间有渗漏水时可注浆封堵。预留的注浆管可采用Ø52mmPVC管，间距为0.5～1m，其中水平注浆管沿盾构隧道边沿外扩50cm布置。

3）当车站周边地下水丰富时，为增强隧道与站接口处的止水效果，可在连续墙外侧土体进行加固（图3）。加固方式可采用素混凝土地下连续墙、旋喷桩和搅拌桩等，加固范围为隧道外扩2m，厚度为1～2m。

图3 端头土体加固示意图

2.5 盾构掘进措施

1）刀具检查 盾构切削穿过围护结构前，应进舱检查刀盘刀具情况，特别是边缘滚刀的磨损情况，视情况确定是否更换，以免扩挖空间不够而卡住盾体。刀具检查位置选定在刀盘碰壁处，根据地层情况确定进舱检查或换刀作业方式。

2）掘进速度控制 当盾构刀盘距围护结构约10m时，盾构推进应尽量保持匀速、平顺，千斤顶推进速度控制在20mm/min以下。在盾构抵达端头围护桩前，掘进速度应逐步降低，最后50cm的推进速度应控制在3mm/min左右。并时刻注意扭矩变化，通过扭矩变化判断是否碰壁。切削围护结构时，推进速度应控制在3～5mm/ min，以免刀具受至损坏。

3）土舱压力控制 盾构刀盘距围护桩约1m以前按原设定的土舱压力掘进，距围护结构约1m时开始土舱压力逐步降低，碰壁时土舱压力降至约为0.5bar，刀盘切削围护结构时采用欠压掘进。

4）盾构姿态控制 距围护桩50m开始，根据联测数据和设计线路规划掘进轨迹线，从盾构刀盘距围护结构10m开始，盾构操控手应注意控制好盾构掘进姿态，使盾构尽量平缓掘进，严禁进行大幅度的纠偏动作，以保证盾构能够平顺通过围护结构。

5）注浆控制 ①车站连续墙外10环、内2环盾构掘进时，同步注浆量大于理论空隙的180%，保证管片与围护结构之间充满浆液；②穿越后须在车站外10环、车站内2环管片上进行补充双注浆加固，注浆初凝时间为20s，注浆压力控制在0.5MPa以下，其中接口位置的前后各3环管片上新增10个预留注浆孔（共16个），对每注浆孔均要注浆，并尽量多注浆；③车站范围内，除上述管片外其余的同步注浆量理论空隙的130%。

6）管片选型 进入车站内管片选取1.2m/环，保证盾构转弯灵活，并方便车站开挖时拆除。站内管片配筋和砼强度等级在设计允许范围内尽量优化。

7）测量与监测控制 盾构过站掘进期间，必须对洞门和地面进行24h连续监测，监测数据要及时传达，如发现洞门穿浆或地面沉陷则要及时采取相对的应急措施。

2.6 车站开挖过程中止水处理

1）垂直注浆加固 为加强管片与连续墙之间的密封性，盾构过站后在车站基坑开挖前，对围护结构预留的垂直注浆管进行注浆。

2）水平注浆加固 基坑开挖至洞门时，沿洞门四周预埋水平注浆孔进行注浆，加强围护结构外侧止水效果。

3 结 语

通过采以上措施，盾构安全顺利地掘进通过了人民南车站，并且有效解决了隧道与车站接口处的渗漏水问题。既未影响车站施工的进度和质量，又保证了隧道洞目标实现。这项技术的成功应用，解决了盾构在车站未开挖前须盾构过站所存在的问题。该技术既可降低施工风险，又节约了成本和工期，对无法提供常规过站条件的地铁工程具有代表意义，对在其他相类似工程应用也具有明显的指导意义。

（编辑 张海霞）

［中图分类号］U455.43

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366(2015)03-0057-02

［收稿日期］2014-11-11

Key technology of "tunnel ahead and station following" method shield construction