杭州地铁淤泥质地层盾构隧道施工技术

曾益平

中国中铁一局城市轨道交通工程有限公司 710054

摘要：随着我国经济的不断发展及国力的提升，人民生活质量的改善，国家对基础建设投资加大，我国主要城市相继开始修筑城市地铁轨道交通工程，特别是南方地区经济发展速度较快，城市地铁轨道交通发展较快。盾构施工工艺在地铁建设中被广泛应用。与此同时，在修建过程中，尤其在南方地区，地下水丰富、情况复杂，盾构在接收和始发过程中风险更显突出。

关键词：建筑工程；施工技术；盾构

一、杭州地铁1号线16、17号盾构区间工程概况

1.1、主要设计概况

杭州地铁1号线16、17号盾构区间工程由2个盾构区间双线单圆隧道及其它附属工程组成。其中：【九堡东站～下沙西站】盾构区间左线3005.041m、右线3002.121m，双线合计长度6007.162m，并设有1个中间风井及4个联络通道；【下沙东站～文泽路】盾构区间左线1121.024m、右线1121.77m，双线合计长度2242.794m，设有一个联络通道。

1.2、地质、水文状况

工程建设位置位于杭州市钱塘江北岸的萧绍冲积平原，地势较为平坦，地面标高约为5.31～5.41m。地貌形态单一，属冲海积平原地貌类型。陆路交通发达，河道水系密布。本段区间地质条件复杂，沿线地层主要为粉土、砂土及粘土。沿线隧道穿越的岩土层均为③稍密～中密状的饱和粉土及砂土，隧道围岩分类均为Ⅰ类。盾构始发于接收端头地层主要为总体强度特征为较低～一般。

地下水位较高，一般在地面以下1—1.5米左右，赋存形式为地下浅层空隙水。含水层组主要为全新统冲海积砂质粉土，包括②、③层粉质粘土和砂质粉土，含水层厚度在22.6～35.7m。隧道范围内地层以粉土、砂土为主。总体上，③层粉土、砂土层渗透性稍好，在水头差作用和摇振反应的作用下，易产生流砂、涌砂现象，应采取相应防治措施。

二、杭州地铁1号线区间工程盾构工作井端头加固方法和实施情况

杭州地区地铁工程盾构工作井端头加固方法大部分采用高压旋喷加固法或采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法。一般情况下采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法较多，按照地面加固范围四周采用单排高压旋喷加固中间采用三轴深层搅拌桩。由于采用施工设计总承包形式，各盾构区间设计单位设计的加固长度不尽相同，进出洞分别有4米及6米、6米及9米。存在风险较大，必须采取其它的辅助措施。

无论采取何种加固方法，其加固范围、长度、质量均应保证。某单位过江（钱塘江）隧道，始发端头采用三轴深层搅拌桩与高压旋喷相结合的方法，由于质量控制不好，无法凿除洞门挡墙，造成盾构迟迟不能始发，后来不得不采用冷冻法加固。过中间风井时由于同样的原因，不得不进行“水中进洞”。

三、盾构在软土地层进出洞安全技术措施

3.1采取安全的技术措施

为确保盾构机安全进出洞，其端头加固应确保加固质量，止水效果至关重要，应按照预防为主，多道防线、综合治理的原则采取措施，不但地面要采取措施，而且洞内要采取措施。本标段端头加固采用三重管高压旋喷注浆加固方法。

3.2降水辅助措施

虽然，对盾构进出洞端头进行了加固，由于检测手段的局限性，不能完全反映加固体的真实质量，因此，我们按照防堵结合、综合治理的防水原则，采取真空管井的降水方法，将水头降至3/4洞门一下。另一方面，由于进洞设计端头加固长度只有6米，出洞加固长度9米，不能满足 盾构进出洞对加固体长度的需要，将降水范围扩大，以弥补加固体长度不够所带来的安全隐患。如下图所示，为盾构过中间风井的进出洞加固范围及降水平面布置图：

3.3测量、监测控制措施

距接收端头100米之前，应做好贯通前联系测量工作，及时复核洞内测站、调整盾构机姿态。并对预留洞门钢环精度进行复测，确保盾构准确、精密贯通；当盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进；当盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数。

3.4盾构接收措施

盾构接收进入降水区之前，应做好各种接收准备工作，包括贯通前的联系测量、接收托架安装、盾构短时间内停机所有洞内、洞外设备的检修、保养，应急物资准备、盾构姿态调整等工作。在中间风井底板准备好沙袋、棉纱、水泵、水管、方木、风镐、双快水泥、聚氨脂等应急材料和工具，以防洞门出现涌水、涌砂。地面准备好双液注浆机及连接管、3t水泥和1t玻璃水。并编制详细的接收方案和最后14环的作业指导书。

四、盾构始发注意事项

盾构始发前，要检测反力架、支撑、托架等位置准确，焊接质量良好，固定牢固可靠，盾构掘进设备、水平及垂直运输设备、地面设施完好，盾构机仿形刀必须进行调试伸缩灵活、位置准确，管片等原材料到位并经试验、检测合格，满足盾构始发条件。

并在始发过程中注意下列事项：

（1）负环拼装之前，盾尾密封刷应焊接牢固可靠，并涂满密封油脂；（2）盾构在托架上始发推进时，推进油顶开启应左右对称、行程一致，缓慢、向前。始发阶段注意推力、扭距的控制。（3）始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。始发前在基座上涂抹油，减少盾构推进阻力。始发基座导轨必须顺直，严格控制标高，间距及中心轴线，基准环的端面与线路中线垂直。盾构机安装后始发前对盾构机的姿态复测，复测无误后才开始掘进。防止盾构旋转、上飘。（4）盾构出洞时，正面加固土体强度较高，由于盾构与地层间无摩擦力，盾构易旋转，加强盾构姿态控制，如发现盾构有较大转角，可采用大刀盘正反转的措施进行调整。盾构刚出洞时，掘进速度宜缓慢，大刀盘切削土体可加水降低盾构正面压力，防止盾构上飘，同时加强后盾支撑观测，尽量完善后盾钢支撑。（5）在始发阶段，由于盾构机推力小，调整盾构机姿态，使用下侧的千斤顶加朝上的力矩的同时一边向前推进，防止盾构机磕头。（6）始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转装置，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

五、常规风险预防及处理措施

5.1各应急抢险小组负责人员全部安排为现场24小时值班制，对施工的各个环节要起到及时的检查和督促作用，抢险队员不少于20人，在施工现场准备足够的备用设备和物资，以备应急之用。

5.2盾构接收、始发时，防止破洞门后和接收、始发过程中，现场准备好木楔子、棉纱、快硬水泥、沙袋、钢板、电焊机等应急物资设备，一旦发生涌水、涌砂，可及时采用棉纱塞堵，木楔子包棉纱塞堵，快硬水泥封堵，砂袋堆压封堵，焊钢板封堵等。

5.3及时从中盾上的10个孔注入聚氨酯封水，从近洞门处的管片注浆孔注入双液浆打环箍封水，从盾尾后注双液浆封环封堵盾尾后来水来砂。

六、结束语

总之，盾构进出洞是盾构法施工中風险较大的关键工序之一，特别是地下水位较高、地质状况复杂地层，盾构进出洞风险更大，应认真采取可行措施，精心组织施工，加强工序检查，确保盾构安全进出洞，降低安全风险。