林 韻

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

1 工程概況

福州軌道交通1號線工程07合同段上藤站—達道站區(qū)間包含長550 m礦山法施工隧道，其中200 m位于危舊居民區(qū)下方。礦山法施工爆破對隧道圍巖的影響較大，會帶來上部房屋的變形開裂，施工風險大，故將部分原礦山法施工隧道更改為盾構法施工。統(tǒng)計礦山法施工改盾構法區(qū)間隧道下行線環(huán)數(shù)共183環(huán)，盾構接收段平面曲線段為緩和曲線段，豎曲線方向坡度為-2.67%。盾構機采用海瑞克S735-φ6 450，刀盤外徑為6 500 mm。

礦山法施工隧道內(nèi)的盾構接收區(qū)域（上藤站方向）內(nèi)地層主要為[15]散體狀強風化花崗巖、[16]碎塊狀強風化花崗巖，巖體自立性較好，巖石裂隙水豐富。

[15]散體狀強風化花崗巖為灰黃-褐黃色，部分礦物風化強烈，巖體極破碎，巖芯呈砂土狀。巖體完整程度屬極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，礦山法施工隧道內(nèi)接收位置厚度15 m左右，頂板標高-0.80 m。

[16]碎塊狀強風化花崗巖為褐黃色-淺灰色，巖體破碎，巖芯呈碎石狀為主。巖體完整程度分類為破碎，堅硬程度屬較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類。厚度2.20 m左右，頂板標高-16 m。

[17]中風化花崗巖主要位于礦山法施工隧道內(nèi)盾構接收位置下方，淺灰白-淺肉紅色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部為發(fā)育，多不規(guī)則，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅱ類。

涉及的地下水主要為基巖裂隙水，賦存于場地內(nèi)的[16]碎塊狀強風化花崗巖、[17]中風化花崗巖中，水位埋深為6.10 m，高程為5.11 m，具弱承壓性。

2 基本施工思路

考慮到礦山法施工隧道掌子面的巖體主要是 散體狀強風化花崗巖，同時隧道往上藤路站方向有2.70%的坡度，如在掌子面對土體進行管棚和小導管注漿等預加固，則一方面施工時間較長，另一方面施工風險較大，容易引起地面的隆起或沉降。管棚和小導管加固方式見圖1。

圖1 掌子面管棚和小導管加固示意

經(jīng)過仔細研究并結合現(xiàn)場情況，擬定在礦山法施工隧道內(nèi)澆筑一段素混凝土加固體，盾構機穿越素混凝土加固體進洞，過程中盾構機盾尾同步注漿進行密封，盾構機進洞定位于預設軌道上后，焊接弧形鋼板封閉并注漿填充管片與素混凝土之間的縫隙[1-3]。

3 隧道內(nèi)加固、預埋件安裝和接收軌道設置

隧道洞圈采取預先在盾構法施工隧道與礦山法施工隧道交界位置，礦山法施工隧道二襯上預埋一圈圓弧鋼板（在二襯施工的同時進行預埋），以便與盾構接收環(huán)管片施焊密封。同時在洞圈上加焊1道盾尾刷，并在盾尾刷間隙內(nèi)注滿油脂，以阻擋盾構進洞時可能發(fā)生的漏水、流砂，減少水土流失，保證盾構機接收時地面建筑的安全。

洞圈后在已建礦山法施工隧道內(nèi)初襯凈空中澆筑一段長約15 m的素混凝土加固體，長度需大于盾構機本體，澆筑方式選擇分層、多次澆筑，每層厚2 m，長度4～6 m，澆筑前提前做好模板支撐，澆筑完成后素混凝土加固強度達到設計值時及時拆除模板及支撐；每層澆筑前需用磚塊在澆筑基面上砌筑排水溝，并用塑料薄膜固定在掌子面上，將地下水引至排水溝中，同時在排水溝中安放引流管路；考慮到進洞段隧道往上藤路站方向有2.70%的坡度，頂層澆筑前在隧道頂部預埋排氣孔，澆筑完成后亦可用來注漿密實加固體（圖2）。

圖2 隧道加固、預埋件安裝示意

在盾構機預定接收位置，進行隧道加固體及二襯施工前，預埋800 mm×800 mm正方形軌道鋼板，放置方式沿盾構機前進方向每2 m一組，單組放置方式為隧道斷面二襯下部呈60°，左右各放置1塊。因礦山法施工隧道直徑（6.90 m）大于盾構機直徑（6 450 mm盾構），二襯預埋件還需加墊鋼板并焊接后方可設置接收軌道，以滿足接收架受力要求，接收架計算標高略低于盾構機[4]。

4 盾構機接收施工

當盾構推進至最后30環(huán)時，需復核盾構機位置及姿態(tài)，并請第三方測量單位進行對比測量。之后每推進4環(huán)由人工確認盾構機的當前姿態(tài)，評估盾構機進入礦山法施工隧道的姿態(tài)，確認施工軸線和推進中的坡度值，數(shù)據(jù)確定無誤后，按測量數(shù)據(jù)調(diào)整盾構機的姿態(tài)，向洞門中心位置推進，推進速度控制在10 mm/min左右。

盾構機掘進到174環(huán)時停機，向土倉內(nèi)壓注40 m3惰性漿，壓力控制在150 kPa，使盾構土倉內(nèi)填充滿惰性漿液，防止后方止水注漿漿液竄入土倉之中。壓注水泥漿順序從盾尾后方完整的第1環(huán)管片（從前往后數(shù)第4環(huán)管片）開始，考慮到盾尾下部侵入一部分巖石之中，水泥漿壓注從管片底部開始，直至盾構第1節(jié)臺車前完成露出的管片。水泥漿液配合比控制在0.70～1.00，注漿過程壓力控制在0.30 MPa左右，不得超過0.50 MPa，注漿過程中同時觀察管片是否有變化，以防止?jié){液壓力過大，造成管片破損。注漿應遵循“少量多次”原則，盡量使?jié){液在盾構周邊土體中壓注密實，最大程度起到止水效果。注漿過程中，盾構機應每5～6 h轉(zhuǎn)動一下刀盤，并在掘進3～5 mm之后停機，防止注漿過程中漿液將盾構殼體固結。如圖3所示。

圖3 盾構機進洞施工示意

盾尾注漿完成后，盾構機恢復掘進，盾構刀盤前方素混凝土厚度約4 m。盾構繼續(xù)掘進過程中，控制總推力大小（表1），防止盾構過早將素混凝土墻體頂垮，盾構接收環(huán)拼裝后，需再做數(shù)環(huán)推進，方能滿足盾尾密封工作空間要求，這數(shù)環(huán)襯砌可只做拱底塊拼裝，但需同樣擰緊縱向螺栓，以免接收環(huán)襯砌脫落。

表1 盾構總推力大小控制

盾構掘進至176環(huán)管片安裝完成后，停止同步注漿，采用隧道內(nèi)壓注水泥漿液代替，此時脫出盾尾管片存在突然下落風險，故采用φ55 mm實心圓鋼（每根長450～500 mm）分別擊穿7#與9#管片吊樁孔，并與管片吊裝孔焊接牢靠。

測量結果表明，與掌子面交界的二襯的平均偏差值沿盾構推進方向偏右28 mm，偏上16 mm，盾構接收時姿態(tài)控制調(diào)整為偏右30 mm，偏上20 mm；當盾構刀盤露出后，此時掌子面素混凝土墻已發(fā)生倒塌，應迅速清理刀盤前方的素混凝土垃圾。

盾構完成183環(huán)管片拼裝后，使用安裝拱底塊管片將盾構機完全落入接收架之上，并使盾尾距離二襯鋼套前段約1 m，為后續(xù)弧形鋼板（“月亮板”）安裝騰出空間。

接收環(huán)管片落入長800 mm二襯上預埋的整圈圓弧鋼板上后，利用預先做好的多塊圓弧鋼板（厚8 mm）焊接在管片與預埋的鋼板間，確保二襯與接收環(huán)管片間的密封性，如圖4所示。

此次“月亮板”焊接封堵，存在地下水較多的風險，且工藝較常規(guī)的不同，多出一套外接式圓形鋼板需接至二襯內(nèi)預埋的鋼板內(nèi)側(cè)，如下部地下水過大，施工時應遵循由上部向下部進展的施工順序。

圖4 焊接“月亮板”封閉管片與二襯間隙

焊接好“月亮板”后，用割刀在其上開孔（一圈圓弧鋼板在上、下、左、右依次開1個孔，共4個），安裝注漿閥，并與注漿設備連接，開始實施對盾構接收段的管片背部與土體間充填注漿（單液漿）。注漿遵循少量多次原則，施工過程中應降低注漿對上部土體的影響，并加強對地面沉降的監(jiān)測，直至注漿影響的地面區(qū)域監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定后結束。

接收段管片背部注漿施工完成后，開始制作井接頭，此井接頭較常規(guī)尺寸有所增大，配筋形式與常規(guī)一致，但因外徑變大導致體積增加，井接頭外徑為6.90 m，內(nèi)徑為5.50 m。鋼筋綁扎完成后進行模板安裝，之后進行預拌混凝土澆筑，混凝土達到規(guī)范強度要求后，拆除模板。

盾構機進洞過程中，隧道上方地面發(fā)生沉降變形，地表沉降最大的點是盾構機正上方的JC5-0測點，累積沉降量達到-12.87 mm，距離中心點兩側(cè)的測點累積沉降量依次減小。盾構機在推進到174環(huán)停機前地表沉降量較大，開始壓注水泥漿后沉降趨于平緩，甚至有少量隆起，注漿完成后，繼續(xù)掘進地表開始第2次沉降，直至盾構機進洞，再對“月亮板”后縫隙進行注漿后，沉降趨于穩(wěn)定[5,6]。

5 結語

國內(nèi)部分城市的地質(zhì)情況復雜，土層情況變化大，短短的一段距離內(nèi)，土質(zhì)可能突然從沉積層過渡到硬巖，區(qū)間隧道中局部出現(xiàn)巖層凸起的情況也屢見不鮮，盾構法加礦山法施工的區(qū)間隧道施工方法對于這種土質(zhì)情況十分適用，有著廣闊的應用前景。