朱龍寶

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司 遼寧遼陽(yáng) 111000）

無(wú)錫地鐵1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間下穿河道段程施工技術(shù)

朱龍寶

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司 遼寧遼陽(yáng) 111000）

詳細(xì)介紹無(wú)錫地鐵1號(hào)線10標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間下穿古運(yùn)河和耕讀河河道段的工程概況、下穿河道段工程施工中的技術(shù)要求、需要采取的施工技術(shù)措施，以及施工中需要準(zhǔn)備的應(yīng)急搶救措施等。施工經(jīng)驗(yàn)可供同類工程參考。

地鐵工程 盾構(gòu)施工 下穿河道工程 施工技術(shù)

1 工程概況

無(wú)錫地鐵1號(hào)線10標(biāo)段工程包括三陽(yáng)廣場(chǎng)站～南禪寺站～永豐路站～太湖廣場(chǎng)站等三個(gè)盾構(gòu)區(qū)間的土建施工任務(wù)。其中南禪寺站～永豐路站區(qū)間下穿古運(yùn)河，永豐路站～太湖廣場(chǎng)站區(qū)間下穿耕讀河。

三個(gè)區(qū)間使用2臺(tái)德國(guó)海瑞克加泥或加泡沫式土壓平衡盾構(gòu)，并配備同步注漿系統(tǒng)。

右線隧道從永豐路站右線北端頭始發(fā)到達(dá)太湖廣場(chǎng)站右線南端頭，吊出盾構(gòu)回永豐路站。永豐路站右線南端頭始發(fā)到達(dá)南禪寺站右線北端頭，吊出盾構(gòu)機(jī)到南禪寺右線南端頭。南禪寺站右線南端頭始發(fā)到達(dá)三陽(yáng)廣場(chǎng)站右線北端頭吊出。

左線隧道從永豐路站左線北端頭始發(fā)到達(dá)太湖廣場(chǎng)站左線南端頭，吊出盾構(gòu)回永豐路站。永豐路站左線南端頭始發(fā)到達(dá)南禪寺站左線北端頭，吊出盾構(gòu)機(jī)到南禪寺左線南端頭。南禪寺站左線南端頭始發(fā)到達(dá)三陽(yáng)廣場(chǎng)站左線北端頭吊出。

三個(gè)區(qū)間中間各設(shè)計(jì)一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道+污水泵房。

無(wú)錫地鐵盾構(gòu)管片采用C50、P10抗?jié)B高強(qiáng)混凝土。管片每環(huán)6片，其中標(biāo)準(zhǔn)塊3片、臨接塊2片、楔塊1片。管片設(shè)計(jì)尺寸：外徑φ6 200 mm，內(nèi)徑φ5 500 mm，厚度350 mm，寬度1 200 mm。

在南禪寺站至永豐路站區(qū)間里程為SK13+848～SK13+875處，右線盾構(gòu)推進(jìn)到260環(huán)、左線盾構(gòu)推進(jìn)到275環(huán)時(shí)，切口開(kāi)始進(jìn)入古運(yùn)河河道。古運(yùn)河呈東西走向，河面寬約為24.1m，水深2.50～3.50m，水面標(biāo)高1.60 m，河床底標(biāo)高約為-1.00 m，河床至隧道結(jié)構(gòu)頂板距離約為8 m左右。

在永豐路站至太湖廣場(chǎng)站里程為SK14+513～SK14+528.9處，左、右線盾構(gòu)推進(jìn)到155環(huán)和156環(huán)時(shí)，切口開(kāi)始進(jìn)入耕讀河河道。耕讀河呈南北走向，河面寬約16.0 m，河道深5.0 m左右，水深2.50m左右，水面標(biāo)高1.37 m，河床底標(biāo)高約為-1.00 m，河床至隧道結(jié)構(gòu)頂板距離約為10.0 m左右。

盾構(gòu)線路穿越河道位置

古運(yùn)河河床底部至隧道結(jié)構(gòu)頂板土層為（3）2層粉質(zhì)粘土夾粉土、（3）3-1層粉質(zhì)粘土、（3）3層粉土夾粉質(zhì)粘土、（6）1-1層粉質(zhì)粘土、（6）1層粘土。其中（3）3層粉土夾粉質(zhì)粘土為弱含水層，盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中河水可能通過(guò)（3）3層粉土夾粉質(zhì)粘土灌入盾構(gòu)作業(yè)區(qū)，從而引發(fā)事故。

耕讀河河床底部土層為（3）2層粉質(zhì)粘土夾粉土，盾構(gòu)下穿河道推進(jìn)區(qū)域主要位于（6）1粘土層中，該土層為不透水層，具有土層較厚、土質(zhì)均勻、強(qiáng)度良好等特點(diǎn)。因此盾構(gòu)機(jī)穿越該河道時(shí)受地表水的影響較小。

2 盾構(gòu)掘進(jìn)穿越河道段施工技術(shù)要求

為了保證盾構(gòu)機(jī)在穿越河道段能夠順利地掘進(jìn)，必須遵循“有序、平穩(wěn)、平衡”等三點(diǎn)技術(shù)要求［1］。

（1）所謂有序，是要求做到有序地組織施工，應(yīng)該做到以下三點(diǎn)：

1）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須按照已批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)組織施工，做到各工序之間的有序銜接，掌子面上的施工情況能夠及時(shí)反饋，項(xiàng)目部的指令能夠及時(shí)傳遞到工班，做到有序的信息化管理；

2）合理配備工、料、機(jī)，為盾構(gòu)掘進(jìn)的順利進(jìn)行創(chuàng)造條件；

3）盾構(gòu)機(jī)械必須定期進(jìn)行全面的、標(biāo)準(zhǔn)化的維修保養(yǎng)，盾構(gòu)機(jī)各部位的維修任務(wù)指定專人負(fù)責(zé)，做到維修保養(yǎng)無(wú)遺漏。

（2）所謂“平穩(wěn)”，是要求盾構(gòu)機(jī)能夠做到平穩(wěn)地掘進(jìn)，應(yīng)該做到以下三點(diǎn)：

1）施工過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)要保持平穩(wěn)。盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須保持良好的掘進(jìn)姿態(tài)，避免 “蛇行”和“上下起伏”，要把每環(huán)管片的姿態(tài)變化控制在±5mm以內(nèi)。掘進(jìn)過(guò)程中A區(qū)、C區(qū)千斤頂?shù)挠蛪褐畋仨毐３趾愣?，不能出現(xiàn)大的波動(dòng)；

2）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的管片姿態(tài)要保持平穩(wěn)。盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要定時(shí)量測(cè)盾尾間隙和管片拼裝的橢圓度。管片拼裝過(guò)程中不能出現(xiàn)尾刷碰撞管片的現(xiàn)象，以免引起盾尾密封和鉸接密封的損壞；

3）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中推進(jìn)的速度要平穩(wěn)。要向土倉(cāng)中和刀盤區(qū)域注入泡沫材料，用以提高渣土的流動(dòng)性和止水性，防止發(fā)生涌水、流砂、結(jié)泥餅和噴涌等事故。

（3）所謂“平衡”，是要求盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要做到以下三種平衡：

1）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須嚴(yán)格控制土倉(cāng)壓力，保持與掌子面水土壓力的平衡；

2）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須保持出土量和開(kāi)挖進(jìn)尺的平衡。在控制出土量的同時(shí)，要定期檢驗(yàn)渣樣，若地質(zhì)狀況發(fā)生變化要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；

3）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須做到注漿壓力和盾構(gòu)四周的水土壓力保持平衡。注漿壓力要比盾構(gòu)四周的水土壓力加大0.1～0.2 MPa，并且不能讓注漿漿液進(jìn)入土倉(cāng)。

3 盾構(gòu)機(jī)下穿河道工程需要采取的技術(shù)措施

針對(duì)本工程要下穿河道的覆土厚度和地質(zhì)條件，擬采用“主動(dòng)保護(hù)”的技術(shù)措施［1］、［2］。具體要做到以下幾點(diǎn)：

（1）做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作

1）下穿河道之前，選擇一處開(kāi)挖面自穩(wěn)性較好的地段對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面檢修，尤其是要重點(diǎn)檢查盾尾刷及其密封情況、刀盤的磨損程度、中體和盾尾鉸接處的密封止水效果。確保盾構(gòu)機(jī)在下穿河道時(shí)的工作狀態(tài)良好，穿越施工順利。

2）為了進(jìn)一步摸清將要下穿河道部位更為詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，在下穿掘進(jìn)之前又委托地勘院對(duì)兩處河道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，并請(qǐng)專家進(jìn)行評(píng)審，真正做到心中有數(shù)。

3）做好洞內(nèi)、洞外的監(jiān)控量測(cè)工作，保證所采集數(shù)據(jù)的正確、可靠。在河道兩岸的地面上布置地面沉降觀測(cè)斷面，在盾構(gòu)下穿河道期間按照規(guī)范有關(guān)監(jiān)控量測(cè)的具體要求進(jìn)行地面沉降觀測(cè)，掌握地面的沉降規(guī)律，信息化指導(dǎo)施工。

4）提前做好危機(jī)情況下的應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案，從搶險(xiǎn)組織、人員、所需要的機(jī)械、設(shè)備、車輛、材料以及地面上要用的危險(xiǎn)警示標(biāo)牌等，都要做好準(zhǔn)備。

（2）降低盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，控制好千斤頂?shù)目偼屏?/p>

盾構(gòu)機(jī)在下穿河道時(shí)應(yīng)該降低掘進(jìn)速度，把掘進(jìn)速度控制在30mm/min以內(nèi)。要控制好千斤頂?shù)目偼屏?，以減少掘進(jìn)對(duì)地層的擾動(dòng)。

（3）嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)按照土壓平衡工況進(jìn)行掘進(jìn)

由于盾構(gòu)機(jī)在下穿河道施工時(shí)上部的覆土厚度會(huì)發(fā)生變化，從而使盾構(gòu)刀盤前面的土壓力也會(huì)隨著發(fā)生變化。因此，盾構(gòu)機(jī)在下穿河道之前（10環(huán)以外）就要開(kāi)始嚴(yán)格測(cè)控盾構(gòu)機(jī)的土壓力值，進(jìn)入河底段后需要按實(shí)際覆土厚度重新計(jì)算土壓力值，并結(jié)合實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制實(shí)際出土量不能超過(guò)理論出土量，可以適當(dāng)欠挖一些，以保證盾構(gòu)四周的土體密實(shí)。

（4）掘進(jìn)過(guò)程中必須調(diào)整好盾構(gòu)的姿態(tài)

盾構(gòu)在下穿河道段的掘進(jìn)過(guò)程中，必須不斷地監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)偏差量，據(jù)此對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，盡可能地減少糾偏次數(shù)，以降低掘進(jìn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)四周土體的擾動(dòng)。

（5）優(yōu)化注漿漿液的配合比，合理設(shè)定注漿量和注漿壓力

要預(yù)先優(yōu)選下穿河道段使用的注漿漿液配合比，確定其各項(xiàng)性能指標(biāo)。在下穿河道段的施工過(guò)程中，每個(gè)工班都要對(duì)注漿漿液進(jìn)行取樣試驗(yàn)，檢驗(yàn)其性能指標(biāo)，還要檢查實(shí)際的注漿效果，結(jié)合注漿效果對(duì)漿液的配合比和性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，下穿河道段施工過(guò)程中，注漿量應(yīng)按理論空隙的120%來(lái)計(jì)算，并在實(shí)踐中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。注漿壓力≯0.3MPa，避免河底土體被注漿漿液擊穿。

（6）嚴(yán)防盾尾漏水

盾構(gòu)機(jī)過(guò)河時(shí)需要換用三道鋼絲的密封盾尾刷。當(dāng)盾構(gòu)四周的水壓較大時(shí)，可以采用向盾尾刷內(nèi)壓注油脂的方法以提高其密封性能。盾構(gòu)機(jī)過(guò)河時(shí)要定期檢查盾構(gòu)中體和盾尾鉸接處的密封情況，根據(jù)需要調(diào)節(jié)密封壓板螺栓的松緊程度。

提高管片的拼裝質(zhì)量，管片要居中拼裝，不使拼裝好的管片與盾殼之間產(chǎn)生太大的間隙，可以采取在管片外面粘貼止水海綿的方法封堵這些間隙。

采取以上三項(xiàng)措施以后盾尾仍然發(fā)生滲漏，可以從管片上的注漿孔向外壓注聚氨酯，以封閉盾構(gòu)四周土體內(nèi)的涌水通道，減少漏水發(fā)生的可能。

（7）改良盾構(gòu)穿越地段的土體

由于盾構(gòu)下穿河道段時(shí)地層主要為（6）1-1和（6）1土層，土體的流塑性比較差?？梢圆扇亩軜?gòu)管片上的加泥孔向前方的土體加注膨潤(rùn)土泥漿或加注泡沫劑來(lái)對(duì)土體進(jìn)行改良，以增加其流塑性。若盾構(gòu)四周土體的強(qiáng)度較低時(shí)，可以從盾構(gòu)前面的超前注漿孔進(jìn)行超前注漿，壓注重量比為1︰1的純水泥漿，對(duì)切口前面的土體進(jìn)行加固。

（8）提高盾構(gòu)管片的安裝質(zhì)量，提高其自防水能力

在調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)的同時(shí)，要提高盾構(gòu)管片的安裝質(zhì)量，控制好盾尾的間隙，盡量減小管片的錯(cuò)臺(tái)，加強(qiáng)對(duì)連接螺栓的復(fù)緊工作。

（9）下穿河道段盾構(gòu)機(jī)的施工參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 下穿河道段盾構(gòu)機(jī)的施工參數(shù)表

4 盾構(gòu)掘進(jìn)下穿河道段施工應(yīng)急措施［2］、［3］

（1）盾構(gòu)下穿河道段施工可能發(fā)生的險(xiǎn)情

1）盾構(gòu)施工擊穿河底，深層土體的變形超過(guò)了預(yù)定的控制范圍；

2）掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)土體擾動(dòng)過(guò)大，造成河底隆起或沉降，形成水流通道，致使渣土含水量增加，導(dǎo)致螺旋輸送機(jī)發(fā)生噴涌；

3）盾尾或盾構(gòu)鉸接處漏水、漏漿；

4）管片上浮、錯(cuò)臺(tái)；

5）河床大面積塌陷。

（2）盾構(gòu)下穿河道段施工應(yīng)急預(yù)案

1）建立應(yīng)急搶救組織機(jī)構(gòu)

建立由項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組，請(qǐng)業(yè)主代表和總監(jiān)代表參加。應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組下值班值班室、搶救預(yù)案制定組、監(jiān)控量測(cè)組、搶救施工組、搶險(xiǎn)設(shè)備、物資供應(yīng)組、醫(yī)療衛(wèi)生保障組等幾個(gè)專業(yè)小組，分工負(fù)責(zé)各方面的應(yīng)急搶救工作。

2）值班室必須時(shí)時(shí)關(guān)注盾構(gòu)下穿河道段施工中的每個(gè)環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生險(xiǎn)情立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，通知應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組成員和搶救施工組人員上崗，通知業(yè)主、監(jiān)理部、上級(jí)主管部門和相關(guān)單位。

3）搶救預(yù)案制定組要分析盾構(gòu)下穿河道段施工中可能發(fā)生的險(xiǎn)情，預(yù)先制定出搶救預(yù)案和應(yīng)急搶救措施，并將可能發(fā)生的險(xiǎn)情和搶救預(yù)案向全體施工人員交底。

4）對(duì)準(zhǔn)備參加應(yīng)急搶救工作的施工人員進(jìn)行技術(shù)交底、安全培訓(xùn)，做到一旦發(fā)生險(xiǎn)情參戰(zhàn)人員知道怎么干。

5）按應(yīng)急預(yù)案的規(guī)定做好監(jiān)控量測(cè)工作，適當(dāng)增加檢測(cè)項(xiàng)目，加密監(jiān)測(cè)斷面和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，增加檢測(cè)頻次，尤其是要注重監(jiān)測(cè)河道的沉降情況。

6）儲(chǔ)存充足的搶險(xiǎn)物資。一旦發(fā)生險(xiǎn)情能夠立即調(diào)動(dòng)所需要的機(jī)械、車輛，確保能在第一時(shí)間投入搶險(xiǎn)工作。

7）下穿河道之前對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面的檢修與調(diào)試，使盾構(gòu)機(jī)能以完好的狀態(tài)通過(guò)下穿河道段。下穿河道時(shí)配備足夠的盾構(gòu)機(jī)值班維修人員，一旦發(fā)生故障能夠做到及時(shí)處理，確保盾構(gòu)性能的可靠性。

（3）險(xiǎn)情應(yīng)急處理方案

盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，可以針對(duì)具體情況采取以下的應(yīng)急措施：

1）盾構(gòu)前方的土體變形值達(dá)到警戒值時(shí)立即停止盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，利用超前注漿孔對(duì)盾構(gòu)前方的土體進(jìn)行注漿加固。

2）螺旋機(jī)發(fā)生噴涌時(shí)立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)閥門，并向土倉(cāng)內(nèi)打入膨潤(rùn)土，調(diào)整土倉(cāng)內(nèi)的土壓，抑制噴涌；

啟動(dòng)螺旋機(jī)配置的保壓泵碴裝置，防止再次發(fā)生噴涌。

3）當(dāng)盾尾發(fā)生漏水、漏漿時(shí)停止同步注漿，降低盾尾外部壓力；采用速凝型漿液在相鄰盾尾最近的管片吊裝口進(jìn)行注漿，待漏水、漏漿情況緩解以后再進(jìn)行試推；

在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)安裝2臺(tái)大功率水泵進(jìn)行抽水排險(xiǎn)；

加強(qiáng)盾尾密封油脂的注入，管片出盾尾后用速凝型雙漿液補(bǔ)充注漿止漏。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)錫地鐵1號(hào)線10標(biāo)段盾構(gòu)掘進(jìn)施工要分別在兩個(gè)區(qū)間下穿古運(yùn)河和耕讀河。施工過(guò)程中由于采取了正確的施工方法和技術(shù)措施，在下穿河道段施工時(shí)沒(méi)有發(fā)生險(xiǎn)情和安全事故，兩處都順利地通過(guò)了河道段。證明采取的施工方法和技術(shù)措施是正確的。本工程下穿河道段施工中雖然沒(méi)有發(fā)生安全事故，但是，盾構(gòu)掘進(jìn)下穿河道段施工時(shí)的應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急搶險(xiǎn)措施還是必須準(zhǔn)備的。本工程的施工經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)急搶險(xiǎn)措施可供同類工程參考。

［1］張鳳祥，傅德明，楊國(guó)祥等.盾構(gòu)隧道施工手冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2005

［2］陳穎.盾構(gòu)下穿三滘河施工中的風(fēng)險(xiǎn)控制措施［J］.鐵道建筑技術(shù)，2014（4）

［3］張志紅.盾構(gòu)隧道下穿通惠河的沉降控制［J］.建筑科術(shù)，2014（5）

Construction Technology for the Section of Crossing through Rivers in the Shield Zone of Line 1 of Wuxi Tunnel

ZHU Long-bao
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 19th Bureau Group Co. Ltd Shenyang Liaoning 111000 China）

This paper introduces in details the project of crossing through ancient canal and Gengdu River in the shield zone of the No. 10 bidding section of line 1 of Wuxi Tunnel， technical requirements， construction methods and emergency rescue methods for of construction projects of crossing through rivers. This construction experience is of great referential value for similar projects.

tunnel project shield construction cross through rivers construction technology

中國(guó)分類號(hào)：U455.43A

1673-1816（2016）02-0022-05

2015-10-28

朱龍寶（1988-），男，助理工程師，學(xué)士，研究方向工程管理。