浅谈盾构机穿越河流施工技术措施

陈海东

摘要：盾构法隧道施工在我国地铁建设中应用为广泛，其中盾构机穿越河流的情况比较常见。在实施盾构法隧道施工安全工作中施工人员应熟悉和掌握施工安全监控重点及相应措施，从而为业主提供优质的工程产品。本文旨在盾构穿越河流施工技术措施和施工中注意的事项进行简要论述。

关键词：盾构机；下穿河流；施工措施；安全措施

前言

随着城市化建设步伐的加快，轨道交通建设的紧迫性也在增加。城市地铁工程盾构法施工对各种地形的适应性也在施工中日益突显，如何把对环境的影响减小到最低限度，便成为了盾构施工中的核心问题。地铁施工以来，盾构法施工在穿越河流过程中已有成熟的经验。本文结合某区间隧道成功穿越河流为例来探讨穿越过程中盾构施工技术措施控制，希望为以后盾构穿越河流施工技术提供一些参考。

1.施工技术措施

为确保盾构机下穿河流时土体稳定，保证盾构机能够顺利地穿越河道，安全地完成盾构施工，指导现场盾构穿越河流施工期间的工作进行。

1.1全面进行设备检查及维护

在盾构机穿越河流前，准备停止掘进，对盾构机进行专门的检查和维护保养，目的是保证盾构机无故障地进行24小时连续掘进，快速通过河道，主要项目如下：

1、螺旋输送机仓门及控制系统。在河道下掘进，为防止在施工过程出现螺旋输送机仓门密封失效后控制系统失灵，导致涌水涌泥情况。要求对螺旋输送机仓门及控制系统进行全面检查，保证螺旋输送机及仓门的完好。

2、铰接密封。在穿越掘进期间，为保证盾构机较小的纠偏量，拟开启盾构机铰接装置。为保证铰接密封效果，在维护检查过程中，对铰接装置的密封情況做重点检查。

3、盾尾密封。在掘进时保证盾构后部在会发生漏水漏砂现象，做好盾尾油脂的压注工作，在掘进过程中及时加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停机检查期间，对电瓶车、龙门吊、拌浆系统、浆车等配套设备做好维护保养，保证完好率。

1.2人员准备充分

盾构掘进实行二班作业运转，即甲乙两班每天24小时轮流作业。

1.3保证开挖面稳定的措施

为保证开挖面的稳定和上部土体不开裂，根据所处位置的土质情况、水位、覆土厚度、上部负载等条件计算出土压力，并作为盾构掘进时的设定压力。

在盾构掘进过程中，由覆土厚度、土质状况计算出理论设定值，根据信息反馈数据进行调整，保持掘进中的开挖面稳定，对周边天然土层的干扰控制在最小限度。

1.4防止河底冒浆

控制同步注浆压力，保证盾构上方土体稳定，压浆引起的泥水压力不大于盾构顶部的垂直压力。严格控制同步注浆压力，并在注浆管路中安装安全阀，避免压力过高而顶破覆土。

施工中加强监控，在覆土层较薄的条件下，超量出土引起河底沉降，形成漏斗通道，危及盾构施工安全。盾构停止掘进时，控制千斤顶位置不后缩，避免因盾构正面土压力降低造成河底坍塌。

1.5人、机、物等的保证措施

在盾构机进入河流前，组织人员对盾构及相应辅助设备、施工人员及物资储备等进行充分检查，以确保在穿越过程中盾构机能24小时连续推进。

在盾构机进入河流床范围内时，应保持低速运行。为防止由于盾构上部覆土层较薄造成盾构上浮及覆盖土冒顶，可适当“叩头”推进，保持24小时连续作业，并适当减少盾构出土量，以减少过程中对河床底部土体的扰动。

2.施工管理

2.1盾构掘进管理

1、推进过程中，严格控制好推进里程，将测量结果不断地与计算的三维坐标相校核，及时调整。

2、盾构应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌外注浆同步进行。不断完善施工工艺，控制施工后地表最大变形量在允许范围内。

3、盾构掘进施工全过程须严格受控，根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，下达每班掘进指令，即时跟踪调整。盾构机操作人员须严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，应尽量避免盾构机走蛇形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。

4、施工人员应逐项、逐环、逐日做好施工记录，记录内容。

2.2盾构同步注浆

穿越过程中的同步注浆控制，也是保证盾构顺利通过河流的重要因素。其目的在于控制盾构通过后的沉降，防止管片上浮。

1、同步注浆配比

盾构穿越时的同步注浆需要保证以下性能：①浆液充填性好，保证盾构机通过后的沉降能够得到有效控制；②浆液初凝时间适当，后期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；③浆液稠度合适，过稠容易造成管路堵塞，过稀容易造成管片上浮。

2、注浆量及注浆压力

在掘进过程中应结合监测数据，注意注浆施工数据的积累，为穿越河流做好技术准备；主要考虑到盾构在河底的浅覆土内穿越，为了防止浆液击穿上部的覆土层，注浆量不可过大。

2.3衬壁后二次注浆

为防止掘进后的后期沉降，在盾构机整体（包括设备台车）通过穿越段后，立即对管片后的空隙进行二次注浆。

2.4监测管理

通过监测，达到信息化施工的目的。根据监测数据及时调整各项施工参数，使施工处于最佳状态，保障河堤、河床、隧道本身的安全。从进入河堤开始，监测频率适当增加，做到实时监测、及时反馈监测数据指导施工。

3.施工安全保证措施

3.1穿越前做好盾构设备的维修保养

在盾构机穿越河流前，准备停止掘进，对盾构机进行专门的检查和维护保养，目的是保证盾构机无故障地进行24小时连续掘进，快速通过河道，主要项目如下：

1、螺旋输送机仓门及控制系统。在河道下掘进，为防止在施工过程出现螺旋输送机仓门密封失效后控制系统失灵，导致大量涌水涌泥情况。要求对螺旋输送机仓门及控制系统进行全面检查，保证螺旋输送机及仓门的完好。

2、铰接密封。在穿越掘进期间，为保证盾构机较小的纠偏量，拟开启盾构机铰接装置。为保证铰接密封效果，在维护检查过程中，对装置的密封情况作重点检查。

3、盾尾密封。在掘进时保证盾构后部不会改制漏水漏砂现象，做好盾尾油脂的压注工作，在掘进过程中及时加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停机检查期间，对电瓶车、龙门吊、拌浆系统、浆车等配套设备做好维护保养，保证完好率。

3.2掘进施工与控制

同步注浆。必须按照要求进行浆液拌制、注入，保证浆液满足要求、填充饱满。加强对注浆管的清洗，保持四管同时注入，不得因为注浆管堵塞造成停机等情况。

管片选型。加强管片选型控制，保证管片姿态良好，保持好盾尾间隙，避免导致管片和破损，导致管片接缝渗漏水。

掘进控制。加强盾构掘进控制，在穿越过程中适时掌握出碴量，并对出碴量进行有效的控制。在采取土压平衡模式掘进时，必须严格保持好出碴量与掘进速度之间的关系，避免压力发生突高突低变化。

加强对掘进施工状态的监控。监控重点为：碴土状态、成分及温度，刀盘前方响声，及时掌握地质情况，分析碴土改良情况，并综合施工过程中反映的情况对掘进施工控制参数进行动态管理。

对施工过程中的各项参数和监控对象情况，全面做好施工记录，由专人进行分析，并根据施工情况对掘进施工参数进行调整与优化。

4.总结语

盾构穿越大型河流等特殊地段作为盾构施工过程中的重点，其施工技术控制措施的合理性影响到盾构隧道的安全性及时效性，将是盾构隧道施工发展最主要的研究方向。本文中所探讨的施工技术控制措施确保了该盾构隧道在施工过程中的安全性、快速性，为以后类似工程的施工提供了参考依照。

参考文献：

[1]盾构机图纸，盾构机使用维护技术文件；

[2]《地下铁道设计规范》（GB50157-2003）；

[3]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）；

[4]《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）等。