盾构下穿机场滑行跑道经验措施交流

李嘉

（石家庄铁源工程咨询有限公司，石家庄050000）

1 工程概况

机场滑行跑道概况：

某机场2航站楼站～双流西站盾构区间，在里程YDK12+960～YDK12+680（右 280m）、DK12+970～ZDK 12+690（左280m）处下穿某机场M、N滑行跑道。

滑行道属于第一跑道与第二跑道的连接滑行道，穿越处滑行道面中心结构由上至下依次为420mm厚混凝土，20mm厚石屑找平层，200mm厚水泥碎石基层，180mm厚水泥卵石基层和K≥0.95的压实土基。盾构进入机场滑行跑道围蔽后，首先穿越两条宽度为6m的巡场道路，后进入草坪区域。为确保穿越滑行道段的施工安全，地铁在滑行道段深入泥岩地层，隧道顶部保持泥岩厚度1.6m～5m，隧道顶部埋深约46m。根据成都地铁施工经验，当隧道埋深超过25m或者隧道在泥岩以下，施工对地面的影响很小，可以控制在5mm以内，盾构进泥岩后地表几乎不沉降。

2 穿越前准备工作

2.1 检刀

盾构穿越滑行跑道之前，要确保盾构机的各功能构件完好，垂直、水平运输等后配套设施齐全，确保盾构穿越过程中的连贯、通畅。盾构机通过滑行跑道前在联络通道位置进行道具检刀，保证盾构匀速、连续穿越，确保盾构机在穿越滑行道范围内不停机。检查及更换刀具的作业内容包括：检查刀具磨损、损坏情况；检查搅拌棒耐磨层的完好情况；检查刀盘耐磨层的磨损情况；刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽是否松脱或损坏；更换已经磨损的刀具；检查刀盘是否黏结泥饼、并清除。

2.2 盾构机维保

盾构机通过滑行跑道前对盾构机各系统进行全面的检查和维护保养，目的是保证盾构机无故障地进行24h连续掘进，快速穿越滑行跑道区域，主要项目如下：①螺旋输送机仓门及控制系统。在滑行道下掘进，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，防止土压控制不稳定。要求对螺旋输送机仓门及控制系统进行全面检查，保证螺旋输送机及舱门的完好。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况作重点检查。盾尾密封。在掘进时保证盾构后部不会发生漏水漏浆现象，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。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在盾构机正式掘进过滑行道之前，对盾构机各个系统进行检修，以确保盾构机在穿越滑行道时以最佳状态匀速、同步的掘进，同步注浆量、出渣量、泡沫和油脂的注入量与掘进速度同步。

2.3 掘进过程控制

①为了减少对滑行跑道地基的影响，减少土体的沉降变形，盾构机通过时需要优化掘进参数，主要控制的指标为：掘进速度、土压控制、同步注浆量、注浆压力、推进压力等，要求整个掘进过程土压平衡模式，避免土压忽大忽小。同时，在盾构到达前后对跑道进行监测，及时反馈数据，采用注浆控制地面沉降。②掘进模式选择。根据隧道洞身地质情况及周边环境，本段隧道采用土压平衡模式掘进；土压平衡掘进模式的主要技术措施：a土仓内土压力值P不小于0.8倍静水压力和地层土压力之和。穿越段隧道埋深约46m，隧道穿越地层为中等风化泥岩，掘进过程中土仓土压力控制在0.1～0.15MPa范围。b土仓压力通过掘进速度、排土量两种方法建立，并维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定。掘进速度充分考虑同步注浆的流量和注浆量；排土量采用体积、质量双重控制，螺旋机速度与出土量匹配。c强调合理的贯入度，避免过多刀盘空转，防止土体间的镶嵌摩擦冲击造成的切削作用，造成掌子面坍塌，推进过程中速度不宜过快，保证同步注浆时间和质量。d在实际掘进施工中根据地质条件、排出的碴土状态以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，此模式掘进时采取碴土改良措施增加碴土的和易性。

2.4 掘进参数控制

盾构穿越滑行跑道前对掘进控制参数进行总结，确定开始穿越滑行跑道的掘进控制参数；穿越M滑行跑道后再对穿越时掘进控制参数进行总结，确定接下来掘进时控制参数。在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的渣土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化。土仓压力通过采取设定掘进速度与调整排土量、设定排土量与调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速（扭矩）来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。

2.5 渣土改良

盾构下穿机场滑行跑道位置地层为全断面中等风化泥岩（4-3），在通过泥岩地层时，向前方土体加入水或泡沫，以改善渣土的流塑性和减少排土扭矩。

水和泡沫的作用：使盾构机前方土压计反映的土压更加准确；减少螺旋出土扭矩，确保螺旋机出土顺畅；减少盾构前方土体的挤压；及时填充刀盘旋转之后形成空挡，对控制盾构机前方土体压力及地面沉降有利。大幅减低土体与刀盘摩擦系数，具有润滑保护刀盘的作用；加强出土控制与观察，适当调整盾构掘进参数及渣土改良工作；发泡剂在水中的掺量为：1%～3%，空气与发泡溶液的混合比例为：10:1～20:1。

3 控制措施

3.1 成型管片控制措施

针对成型隧道质量通病问题（管片错台、破损、渗漏水）将重点采取以下措施：适时调整盾构掘进参数，降低因掘进参数选择不合理造成管片出现质量问题；适时调整同步浆液的配合比，缩短同步浆液的初凝时间（一般控制4～6h内）；盾构机在纠偏过程中采取勤纠、缓纠的原则，控制一次最大纠偏量；加强对掘进施工各个环节施工过程的管控，如管片选型拼装、止水条粘贴、管片进场验收等。

3.2 防结泥饼控制措施

盾构掘进断面基本为泥岩，在泥岩地层中掘进容易出现刀盘结泥饼，造成掘进缓慢、出渣超挖、刀具偏磨等异常情况。

根据成都泥岩地质掘进情况，结合我公司在成都地铁多条线路施工的实践经验，当地层中粘土质土含量较高时，渣土易在刀盘和土仓中固结硬化，形成泥饼，造成刀盘扭矩、贯入度急降，致使掘进缓慢、多出渣。本区间全段基本均在泥岩中掘进，施工全程必须密切监控泥岩段出渣情况，注意做好防结泥饼的各项措施。

3.3 下坡段大埋深泥岩掘进防止上浮控制措施

盾构下穿滑行跑道，竖曲线为下坡，最大坡度28‰，洞身地层为中等风化泥岩，盾构推进时，管片上浮、盾构机姿态难以控制等问题比较突出，针对以上问题，主要控制措施如下：①严格控制盾构姿态，盾构在下穿滑行跑道段掘进地层为全断面中风化泥岩。盾构在穿越中风化泥岩地层时，由于泥岩地层特殊性，盾构姿态较容易上浮，将盾构机垂直姿态控制在-20～-40mm，水平姿态控制在±10mm左右。纠偏原则为“少量多次”，水平纠偏量不大于3mm/环，竖向纠偏量不大于5mm/环，防止因纠偏量过大造成管片错台和破损。②做好环封止水泥岩地层掘进上浮很大一部分是由于地下水造成的，在下坡掘进过程中，减少地下水往掘进前端汇集是控制管片上浮的关键；借助以往的施工经验，环封止水控制措施尤为重要。浆液类型：水泥-水玻璃，注浆压力：考虑对隧道结构影响，注浆压力控制在2～4bar之内，注浆量随注浆压力进行控制，持续注入；注浆部位：考虑到对盾尾的影响，以及注浆影响范围，环封注浆位置选取在盾尾后4环以后的位置。在管片顶部10点钟～2点钟位置吊装孔处开孔注浆；同时每10环进行一次全环注浆。注浆压力控制在0.2～0.4MPa，环封注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆，水泥浆水灰比为1：1，水玻璃（40波美度）与水按1：1稀释，注入时浆液与水玻璃体积比为：水泥浆：水玻璃溶液=1:1，初凝时间为20～40s之间，每次注浆前，验证二次注浆配合比。