浅谈盾构侧穿水库施工要点

卢治仁

（中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司）

浅谈盾构侧穿水库施工要点

卢治仁

（中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司）

盾构施工是地铁隧道施工的常用方法之一，盾构施工常遇到侧穿较大水域情况，可能导致隧道漏水、冒顶、涌砂等风险，类似可借鉴的工程较少。结合昆明地铁1号线支线侧穿白龙潭水库为例，对盾构侧穿水库等较大水域施工措施进行分析，为类似侧穿水库的盾构施工提供参考资料和施工依据。

1 前言

随着城市密集度的提高，地面可利用空间越来越少。因此，如何更有效利用地下空间已成为当今城市现代化建设的重要课题，采用盾构法来开发地下空间则是最佳选择之一。最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825使用盾构建造世界上第一条水底隧道（宽11.4m、高6.8m）。经过两次被河水淹没，困难重重，才于1843年完工。目前盾构法施工隧道施工技术在我国已日趋成熟，本文主要研究中铁装备××型盾构机侧穿水库施工技术。

2 工程概况

根据线路总体走向，白白区间左线部分位置（对应里程ZDK3+545～ZDK3+750处）将近距离侧穿白龙潭水库，最小距离仅为9.89m，白龙潭水库稳定水位比隧道内轨面高9m，盾构掘进施工风险较大，可能导致隧道漏水、涌水涌砂等风险。

图1 白龙潭水库

图2 盾构区间侧穿白龙潭水库平面图

侧穿水库区域内，对应掘进地段从上至下依次为：

（1）1填土，层厚3m；

（4）1-3粘土，层厚1～3m；

（4）4-3粉土，层厚2.3～5.2m；

（4）5-3粉砂，层厚3～6.2m。

3 施工方法

根据对现场地质水文的详细研究，选择三重管高压旋喷桩对盾构穿越土体进行加固，可提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，且具有良好的土体防渗、止水的效果，工序为：旋喷桩加固土体→加固土体等强→取芯验证→盾构穿越。

3.1 旋喷桩加固

为保证盾构机顺利通过白龙潭水库加固区域，防止隧道内涌水、涌砂现象的发生，对该区域土体进行加固处理，形成连续的止水帷幕，保证土体稳定。

加固范围：侧穿水库区域隧道靠近水库一侧为隧道结构边外扩5m，另一侧与右线隧道相邻，其远离水库隧道主体结构侧外各扩3m加固（见图3）。旋喷桩桩径：800mm，桩中心间距：600mm，搭接长度200mm（见图4）。

对加固范围内的土体的水泥掺量据现场试验确定，在粉砂粉土中旋喷桩的水泥掺量采用25～30%可达到良好的加固效果，取芯试验验证加固的土体有很好的均质性、自立性，28d无侧限抗压强度均大于1MPa，渗透系数小于10-8/cm/sec。通过加固处理后，可良好的阻断水库水源的渗水通道，既能保证盾构掘进的施工安全，又能保证后期地铁运营安全。

3.2 盾构施工

盾构在穿越水库区域时主要需控制好盾构姿态，避免盾构大幅纠偏、上浮、叩头等现象发生；必须保持盾构开挖面的稳定，防止欠压、过压推进，严格控制螺旋出土器出土量与盾构推进速度间的相互关系，防止过量出土或出土不足等现象发生；同步注浆要足量、及时，同时做好二次注浆；注意盾构在曲线上推进及盾构纠偏。具体采取以下几项指标进行控制：

图3 侧穿水库处断面图

图4 旋喷桩大样图

3.2.1 土仓压力

在盾构到达水库加固区前，实地测量覆土厚度，结合管片超前量，推算盾构在水库加固区域每一环管片的实际埋深，并对照地质勘察报告计算实际的水土压力；在计算当前环的土压时，应特别注意盾构机长度，施工时明确刀盘、盾尾到达加固区与离开加固区对应的实际管片环号，以便适时调整土仓压力。初始买啥9m土压力设定为0.8bar，根据覆土及时调整。

3.2.2 螺旋机

盾构穿越水库加固区更容易发生螺旋机喷水喷泥现象。因此，螺旋机的开口率适当降低，以能满足出土要求即可。同时，为防止螺旋机喷水喷泥对施工带来影响，需提前准备污水泵、铁锹、编织袋、小土斗等工具与材料，保证即使螺旋机涌水，也能够迅速处理喷涌的泥浆、泥沙，确保安全文明施工。

3.2.3 掘进速度

盾构机穿越水库加固区时，宜快速均匀推进，推进速度控制在30～40mm/min之间。

3.2.4 同步注浆

同步注浆量根据设计计算要求为5.5方/环，且注浆压力在0.25MPa以内；还须将浆液稠度降到11cm以内，在保证注浆顺畅的同时，减小浆液对管片所产生的浮力。对于同步注浆的配比，应视盾构机注浆系统的实际情况增加水泥用量，保证同步注浆浆液较快凝固，在隧道外围迅速形成有效的隔水圈。

3.2.5 管片拼装

使用管片模式进行管片拼装时，防止缩回千斤顶使得盾构机后退，引起盾构机前方土体损失。同时，应注意止水条粘贴牢固，提高拼装质量，特别是管片背面，不得有破损，杜绝因管片拼装不当带来渗漏水。

3.2.6 二次注浆

根据隧道沉降与位移的实际测量情况，使用二次注浆，选择变形趋势的同方向管片注浆孔进行补浆，注浆量为0.5～1.5方/环不等，注浆压力控制在0.35MPa内，防止劈裂加固区内的土体。二次注浆的浆液配比为：水泥：水=10：7，当管片渗漏水或滴水时需采用1：1双液浆，可改善渗漏水情况。二次注浆的跟进位置应控制在当前环后5环以外：①防止造成盾尾刷的损坏；②防止窜浆。

3.2.7 盾尾注脂

每环先注脂后掘进，掘进过程中设置为自动打脂，间歇时间为200～300s，如遇漏水漏浆则改为手动，盾尾油脂的注入应遵循少量多次的原则，确保盾尾处不漏水。如有漏浆情况发生，为加强盾尾密封效果，即在每一环管片与盾尾之间填塞海绵或棉被封堵。

4 施工测量与监测

在盾构侧穿水库期间，应加强施工测量与监测。除常规项目外，还应每天进行一次隧道沉降与位移测量，以便及时补充注浆。其次，应在水库岸边有代表性的地方加强地表监测频率，每环一测，遇有沉降突变情况，立即反馈，以便随时二次注浆。盾构完成穿越后，视地面沉降稳定情况逐渐降低监测频率。当沉降监测结果显示，地面的沉降达到或超过警戒值后，应立即进行二次注浆，使地面沉降稳定；注浆过程中同步进行地面监测，杜绝地面隆起超限。

5 结语

根据昆明地铁一号线支线盾构侧穿水库施工情况，总结出其施工经验，确保盾构推进的安全质量符合预控范围，为类似工程境提供参考依据，保证地铁工程的顺利进行。

[1]周文波.盾构法隧道施工技术及应用，2004：1～5.

[2]陈伟.盾构到达复杂环境区域时的施工技术措施.建筑施工，2012（03）.

U455.43

A

1004-7344（2016）07-0158-02

2016-2-20

卢治仁（1977-），男，助理工程师，本科，主要从事项目管理及营销工作。