王裴区间施工难点及措施

陈胜友

（中铁三局集团 华东建设公司，南京 210000）

盾构施工工法是国内近年流行的一种机械化施工作业方法，与传统的矿山法相比，其施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受施工单位欢迎。经过国内多年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识，虽然盾构工法有很多优点，但其缺点也不少，因此施工过程中的风险管理越来越受人们重视。人们要不断探索施工风险预控制技术，这样不但可以提供施工质量水平和企业的技术管理水平，而且有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。

风险管理关键在于发现问题，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程风险的管理水平。本文以济南市轨道交通R3线王舍人站—裴家营站区间为例，对盾构施工过程中的—些风险分类概述，并找出问题产生的原因，进而提出处理措施。

1 工程概况

济南市轨道交通R3线王舍人站—裴家营站区间为双单洞隧道，该区间采用济南中铁重工轨道装备有限公司生产的两台土压平衡盾构机施工，盾构机于区间盾构始发井先后始发。区间隧道出王舍人站大里程端盾构井之后，沿工业北路直线向东推进，后线路由东转向北，沿村庄、农田等向北推进，最后推进至裴家营站小里程端盾构接收井；其间区间下穿护城河及现状龙脊河，局部下（侧）穿农业银行济南东郊支行、苏宁电器大楼，以及济南化肥厂宿舍建筑群，在工业北路下穿工业北路复杂市政管线。本区间隧道右线起讫里程为右SK14+621.003～右SK17+443.207，全长2822.204m；隧道左线起讫里程为左XK14+621.003～左XK17+443.205，短链21.698m，全长2800.504m。本区间在右SK15+220.000里程处设置一处联络通道兼泵房，右SK15+820.000里程处设置一处联络通道，右SK16+423.857里程处设联络通道（与区间风井合建），右SK16+981.873里程处设置一处联络通道兼泵房。区间采用盾构法施工，区间联络通道（兼泵房）采用暗挖法施工，与风井合建联络通道采用明挖法施工。

王舍人站处隧道中心标高17.955m，王裴区间风井处隧道中心标高14.744m，裴家营站处隧道中心标高11.689m，7#联络通道处隧道中心标高8.923m，8#联络通道处隧道中心标高18.193m，9#联络通道处隧道中心标高7.507m。

2 工程施工难点及措施

王舍人站施工情况复杂，与工业北路高架桥及主体车站协同施工，施工场地受到了极大的制约。本区间掘进施工地层为复杂地层，盾构掘进施工期间沿途穿越工业北路高架桥桩基、下穿河流、穿越建筑物群，建筑物穿越完成后中间风井盾构接收空推过站，施工线路以上存在众多市政管线；地下水主要为第四系松散孔隙承压水，水位埋深一般为4.60～8.50m，稳定水头标高24.62～32.86m。该区地下水涌水量较大，透水性较强，孔隙水单孔涌水量＞500m3/d[1-3]。

2.1 施工场地

王裴区间盾构自王舍人站始发，先自西向东掘进施工，然后线路由东转向北掘进，在裴家营站接收。盾构始发前，由于场地的限制极大地制约了施工，通过合理规划场地，优化设备进场时间，很大程度上提高了施工效率，缩短了工期，王裴区间左右线均提前进行始发。

2.2 复杂地层施工

区间隧道掘进主要为10-1粉质黏土、14-1粉质黏土、15-1碎石及16-1粉质黏土，部分隧道底部侵入胶结砾岩与闪长岩。针对复杂地层盾构机应合理选型，设置螺旋机防喷闸门，做好螺旋机防喷涌、盾尾防渗漏的措施，将出渣作为关注重点，针对性对土体进行改良。施工过程中严格控制好施工参数，精细化施工，密切监视各项施工参数，及时应对各种突发情况。目前，王裴区间右线已掘进施工至1302环，左线已掘进施工1465多环，左右线施工参数正常，各个工序整体衔接紧密，整体上提高了施工效率。成型隧道质量非常可观，成型管片的错台、破损、渗漏情况均满足施工要求，如图1所示。

图1 隧道成型图

2.3 盾构穿越工业北路高架桥桩基

区间隧道左右线长距离穿越高架桥桩基，最小水平间距1.3m。目前，左右线掘进施工已成功穿越桥桩基完成，通过施工参数控制、地面监测辅助等手段，穿越平稳，未对高架桥造成任何影响。

2.4 穿越河流

本区间盾构沿线穿越护城河以及龙脊河。掘进施工中可能出现喷涌，盾构机螺旋机一定做好防喷涌的措施，盾尾做防渗漏处理。穿越施工前要进行基础调查，合理布置监测点；设置掘进试验段，总结试验段的掘进参数，合理安排施工工序，优化施工工艺，避免地面的沉降或隆起。对于成型隧道，后期进行二次注浆，防止隧道渗漏水。

2.5 穿越建筑物群

盾构施工过程中需侧穿区间沿线众多房屋，个别房屋建筑年代久远，无基础，大大增加了施工难度。针对此阶段施工，设置掘进试验段，总结各项施工参数、注浆量以及出土量，优化施工工艺，防止地面出现沉降或隆起现象。事先对房屋的基础形式进行调查，合理布置地面的监测点，施工中加强地面监控点的监测，及时将监测数据进行信息共享。

施工中采用壁后注浆检测仪器，仪器开发的雷达检测装备能实现沿管片环向、纵向自动检测，每断面检测时间小于5min，车架前方检测机构环向检测范围应大于90°，后方检测范围大于150°，开发的同步注浆形态检测结果图像处理软件集数据采集、数据处理、数据识别与解释等功能于一体，实现对注浆效果的一键式处理和可视化展示，方便现场工人操作，可实现盾构施工自动监控平台保护PC端和手机端APP，PC端和手机端APP具有查看盾构PLC数据、盾构位置信息、自动化监测实时数据及壁后注浆形态数据功能。通过同步注浆检测装备实现注浆效果的实时检测，与地面监测数据互相反馈，为评价施工参数是否合理、判定施工措施是否可靠以及施工的调整等提供判定依据，为盾构安全顺利完成穿越施工提供保障。施工过程中地面建筑物沉降远远低于设计值，未对建筑物造成影响。

2.6 穿越市政管线

本区间自西向东沿工业北路方向推进，沿途存在众多市政管线，管线错综复杂，布置稠密，信息不全面。穿越市政管线前应与各产权单位进行沟通协调，进行市政管线的全面复查，穿越掘进时地面监测增加监测频率，掘进过程中严格控制掘进速度以及同步注浆量。左右线已完成穿越的市政管线监测数据每日更新，所有管线沉隆值均在规范要求允许范围内。

2.7 联络通道施工

本区间联络通道共设置3处，其中7#联络通道开挖面为全断面碎石，8#、9#联络通道开挖面为黏土。采用普通加固方式打孔、开挖时存在隧道内进水，淹没开挖工作面风险较大。开挖过程中可能发生突发涌水情况不易处理。为保证施工安全，联络通道采用“隧道内水平冻结加固土体，隧道内暗挖构筑”的全隧道内施工方案，即：在隧道内采用冻结法加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后在冻土帷幕中采用矿山法进行通道或泵房的开挖构筑施工。用冻结法加固地层的突出优点是：冻土帷幕均匀性好且与隧道管片结合严密，加固与封水效果良好，施工安全可靠。为了控制土层冻融引起的地层变形，需在冻土融化过程中进行跟踪注浆。

2.8 中间风井过站

根据风井及盾构机的尺寸，在风井内无法安装反力架给盾构机提供反推力始发，所以本次盾构机过站采用整体式过站，盾体与台车不拆解，采用拼装管片的形式进行过站。风井长36m，如采用始发基座进行过站，每个基座长度为10m，需要3副基座进行过站，且基座下方需用素混凝土进行回填，综合各方面进行考虑，采用了常规的砼导台加轨道的形式，风井底板标高一致，但是线路存在7.5‰的下坡，导台设计为弧形导台，导台小里程与大里程端的高度不同，但是形式相同。拼装的负环管片采用16点通缝拼装与错缝拼装相结合形式，在成型管片腰部采用型钢加固。纵向斜撑间距1.2m布设一道，保证推进过程中提供足够的侧向支撑力。

2.9 裴家营站盾构接收

王舍人站—裴家营站区间盾构自王舍人站大里程端始发，在裴家营站小里程端接收，裴家营站接收端水文地质条件复杂，粉质黏土层具有一定的渗透性，碎石、含碎石粉质黏土层渗透性强。裴家营站埋深较大，旋喷加固深度约24.8m，单纯的高压旋喷加固难以保证止水效果。根据地勘报告以及北京建工集团裴家营站现场施工情况，端头加固深度范围内地质情况较差，施工区域内局部存在厚卵石层，地下水量较大，存在突涌水风险。为保证盾构顺利接收，端头加固形式变更为冷冻加固。

2.10 机械维保制度

王裴区间总设计长度达2800m，对盾构设备以及后配套是一项挑战。为保证施工连续性，机械设备正常运转，对于盾构施工的机械，人们要制定维修保养制度，建立维修保养台账。对于机械进行定期巡查检修，每日记录机械使用情况及故障情况，提高机械的使用效率。

3 结语

盾构施工的重难点都对监理人员的素质提出了更高的要求，更需监理人员通过不断学习和实践，熟悉这些施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应的对策，才能为今后盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的监督管理。