趙金輝

（中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司，上海 201900）

在某城市軌道交通3號(hào)線施工過(guò)程中，Ⅲ-TS-14標(biāo)盾構(gòu)長(zhǎng)距離垂直疊交下穿帶壓管線，整個(gè)施工過(guò)程對(duì)技術(shù)要求比較高，施工難度大。該標(biāo)段為富水軟弱地層，如果利用傳統(tǒng)變形控制進(jìn)行施工，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。為了確保施工的安全性，在對(duì)該標(biāo)段進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，確定了安全合理的技術(shù)方案，為以后施工提供了堅(jiān)實(shí)的方案支撐。

1 技術(shù)研究現(xiàn)狀

在城市軌道交通建設(shè)快速發(fā)展的背景下，其規(guī)模越來(lái)越大，利用大常規(guī)盾構(gòu)重疊隧道和下穿管線的施工方案相對(duì)較多。但是，在此次工程項(xiàng)目中，盾構(gòu)長(zhǎng)距離疊交、富水軟弱層主要包括粉土粉砂層、已經(jīng)建設(shè)完成的下部隧道等都會(huì)導(dǎo)致施工難度增加。在此次工程施工中，主要技術(shù)難點(diǎn)是在城市地鐵盾構(gòu)施工中需要下穿地面建筑、橋梁、鐵路、地下管線等構(gòu)筑物。軌道交通建設(shè)受地質(zhì)條件、水文條件以及周邊因素比較大，在具體的施工過(guò)程中，需要加強(qiáng)前期勘察作業(yè)。尤其是區(qū)間盾構(gòu)單獨(dú)下穿管線施工的技術(shù)類型相對(duì)較多，主要包括給水管、污水管、燃油管和大型管函等。在長(zhǎng)距離盾構(gòu)重疊隧道工況，中近距離穿越既有建筑物的研究相對(duì)較少。在此次研究之前，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)軌道交通疊交富水軟弱地層盾構(gòu)超小凈距下穿大直徑有壓給水管道的相關(guān)報(bào)告。

2 疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工難點(diǎn)

在富水軟弱地層疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工過(guò)程中，最主要的特點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面：第一，此次建設(shè)過(guò)程中的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，軟弱地層主要是以粉土粉砂地層、全斷面粉土粉砂地層為主，在盾構(gòu)下穿有壓管線時(shí)，螺旋機(jī)或者洞門出現(xiàn)滲漏情況，并且有涌砂問(wèn)題，很容易導(dǎo)致有壓給水管變形，從而發(fā)生施工安全事故，對(duì)市政正常供水產(chǎn)生負(fù)面影響。第二，在盾構(gòu)施工組織過(guò)程中，盾構(gòu)上下重疊區(qū)間需要同時(shí)施工，可能會(huì)存在資源交叉問(wèn)題。與此同時(shí)，需要配合下部右線隧道移動(dòng)式隧道預(yù)應(yīng)力支撐平臺(tái)移動(dòng)，會(huì)進(jìn)一步增加施工難度。第三，己建構(gòu)筑物對(duì)構(gòu)成距離重疊的區(qū)域?yàn)?74m，重疊的最小間距為1.82m，在重疊段盾構(gòu)的凈距為超小凈距0.544m，需要下穿供水管道。而供水管道是工業(yè)園區(qū)的主供水管道，設(shè)計(jì)的運(yùn)行壓力為0.3MPa，是保障整個(gè)片區(qū)居民生活用水的主要管道。

在軌道施工過(guò)程中，技術(shù)難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：第一，要對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行合理選擇，同時(shí)，要根據(jù)地質(zhì)條件的具體情況設(shè)置不同的施工參數(shù)，對(duì)沉降控制方法進(jìn)行合理控制，根據(jù)實(shí)際情況完成地面隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置工作。同時(shí)，要利用全斷面注漿進(jìn)行加固，特別是對(duì)上部隧道要進(jìn)行微擾動(dòng)注漿，可以減少地層損失，盡可能降低在施工過(guò)程中對(duì)周邊構(gòu)筑物產(chǎn)生的負(fù)面影響。第二，在施工過(guò)程中，需要兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)同時(shí)推進(jìn)，完成兩次下穿，有壓管線施工資源的調(diào)配協(xié)調(diào)工作比較復(fù)雜。在對(duì)施工資源進(jìn)行調(diào)配時(shí)，必須確保有充足的應(yīng)急資源。特別是要組織專家對(duì)下穿有壓管線進(jìn)行綜合評(píng)審與驗(yàn)收，對(duì)一些存在問(wèn)題的部分要以專家意見(jiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行整改，之后才能夠進(jìn)行施工。第三，需要對(duì)周邊構(gòu)筑物的具體情況進(jìn)行全面考慮，并且要做好施工總體規(guī)劃。在獲取建設(shè)單位、監(jiān)理工程師以及產(chǎn)權(quán)單位的意見(jiàn)后，要對(duì)整個(gè)施工方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。在施工前必須完成技術(shù)交底工作，對(duì)盾構(gòu)的主控參數(shù)如注漿量、土倉(cāng)壓力等進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以利用超前加固施工技術(shù)防止供水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形。同時(shí)，要重視地面監(jiān)測(cè)，要根據(jù)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的施工參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。并且要進(jìn)行全斷面加固，完成微擾動(dòng)注漿對(duì)管線情況進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 施工影響

在此次工程建設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)盾構(gòu)疊交隧道下穿有壓給水管道的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。在施工中，左線超小凈距下穿給水管的最小凈距為0.544m。為了保證模擬作業(yè)的準(zhǔn)確性，需要取不同的位置，將其作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用盾構(gòu)疊交隧道施工對(duì)地表構(gòu)筑物、水管變形產(chǎn)生的具體影響進(jìn)行分析，上部隧道在下穿有壓管線時(shí)出現(xiàn)的疊交累計(jì)沉降比較大。因此，在下部隧道穿越后，需要提前在下部隧道和管線交叉的區(qū)域前后管片開(kāi)孔，采取有效的加固措施保護(hù)管線，減少地層擾動(dòng)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)選型控制

在此次施工中，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行科學(xué)選擇是重要內(nèi)容。針對(duì)富水粉土粉砂地層的疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工、已經(jīng)建設(shè)完成的重疊隧道結(jié)構(gòu)、變形控制等各項(xiàng)要求，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)型進(jìn)行合理配置，要對(duì)盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性進(jìn)行深入分析。從而選擇最佳的疊交隧道段盾構(gòu)機(jī)。在對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行選擇時(shí)，需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件在盾構(gòu)機(jī)選擇時(shí)以泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)為主。該盾構(gòu)機(jī)可以配置超前徑向注漿系統(tǒng)，同時(shí)，能夠完成同步注漿自動(dòng)稱重功能，具有二次注漿系統(tǒng)、皮帶機(jī)稱重以及螺旋機(jī)防噴涌系統(tǒng)。這些參數(shù)都可以根據(jù)具體的施工要求進(jìn)行優(yōu)化配置，能夠滿足在本標(biāo)段中的施工掘進(jìn)要求。

3.2.2 施工前準(zhǔn)備工作

為了確保施工作業(yè)順利進(jìn)行，需要加強(qiáng)施工前的預(yù)控工作。在施工前需要開(kāi)展會(huì)議討論，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料、控制區(qū)域以及準(zhǔn)確位置關(guān)系和設(shè)備類型、盾構(gòu)管片預(yù)留注漿孔等設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步審核校驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)富水粉土粉砂地層的損失控制需求，制定有針對(duì)性的施工措施。同時(shí)，要對(duì)沉降預(yù)控措施進(jìn)行科學(xué)制定，加強(qiáng)重疊區(qū)盾構(gòu)推進(jìn)與移動(dòng)式臺(tái)車應(yīng)用管理工作。

3.2.3 施工控制工作

為了保證試驗(yàn)段作業(yè)順利進(jìn)行，在施工過(guò)程中，需要從以下角度出發(fā)，開(kāi)展有效的質(zhì)量管理和技術(shù)控制工作。第一，需要加強(qiáng)試驗(yàn)段關(guān)鍵參數(shù)控制。在左線長(zhǎng)距離重疊下穿給水管時(shí)，可以選擇某區(qū)段作為盾構(gòu)掘進(jìn)的試驗(yàn)段，根據(jù)試驗(yàn)段對(duì)盾構(gòu)施工的土倉(cāng)壓力、推進(jìn)速度、出土量、注漿量、注漿壓力等參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。同時(shí)，要對(duì)地面監(jiān)測(cè)變形情況進(jìn)行分析，掌握地層損失變化的具體表現(xiàn)，確定盾構(gòu)掘進(jìn)的參數(shù)控制范圍，為穿越管線做好有效準(zhǔn)備。第二，對(duì)超小凈距下穿大直徑有壓給水管進(jìn)行有效控制。在試驗(yàn)段中獲取了控制參數(shù)后，需要對(duì)土倉(cāng)壓力、推進(jìn)速度、出土量、總推力、同步注漿壓力以及注漿量等進(jìn)行驗(yàn)證，確保各參數(shù)能夠有效控制才能開(kāi)展后續(xù)注漿作業(yè)。第三，管線沉降預(yù)控技術(shù)。為了減少在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程中引發(fā)的水管沉降量，需要完成地層損失補(bǔ)償，才能夠?qū)崿F(xiàn)加固隧道撐起周圍土體的目的。在此次的注漿過(guò)程中，是以五步注漿補(bǔ)償為主的。在盾構(gòu)機(jī)施工前，需要利用進(jìn)行注漿孔注漿；在盾構(gòu)段尾部為利用同步注漿，填充盾尾；在管片脫出盾尾四環(huán)之后，需要利用補(bǔ)償雙液進(jìn)行注漿施工；管片脫出八環(huán)后也要進(jìn)行補(bǔ)償雙液注漿；管片脫出臺(tái)車后，要進(jìn)行深孔注漿；對(duì)注漿過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以確定利用多次雙液注漿能夠加固土體，防止管線變形。

4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案

在對(duì)移動(dòng)式隧道預(yù)應(yīng)力支撐臺(tái)車進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要按照先下后上的施工原則，在長(zhǎng)距離疊交盾構(gòu)施工過(guò)程中，上部盾構(gòu)施工會(huì)對(duì)下部已經(jīng)建成的隧道管片結(jié)構(gòu)受力情況產(chǎn)生一定影響，主要表現(xiàn)是卸載作用，會(huì)導(dǎo)致新建隧道襯砌管片變形，同時(shí)，會(huì)使下部建成的隧道出現(xiàn)先沉后隆的變化趨勢(shì)。為了保證下部隧道支撐的安全性，需要利用三角頂推式液壓臺(tái)車對(duì)下部建成的隧道進(jìn)行臨時(shí)加固。在移動(dòng)式預(yù)應(yīng)力支架臺(tái)車支撐和頂推施工過(guò)程中，需要將其移動(dòng)到重疊段就位，并對(duì)各路油缸油壓進(jìn)行調(diào)整，使其根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正。為了與盾構(gòu)掘進(jìn)速度相匹配，在盾構(gòu)掘進(jìn)一環(huán)的時(shí)間內(nèi)，臺(tái)車需要進(jìn)行無(wú)卸載頂推移動(dòng)，保證上部盾構(gòu)機(jī)與隧道臺(tái)車移動(dòng)距離的差值在一環(huán)以內(nèi)，并對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)里程、臺(tái)車頂推位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整臺(tái)車頂推力和頂推行程，確保盾構(gòu)機(jī)位于臺(tái)車支撐范圍內(nèi)。在根據(jù)上部隧道盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)情況對(duì)下部隧道支撐臺(tái)車進(jìn)行向前移動(dòng)時(shí)，需要對(duì)地面沉降進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)，要對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。將監(jiān)測(cè)資料反饋給操作室，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，保證下部隧道的變形控制在安全范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

在富水軟弱地層近接疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工過(guò)程中，需要對(duì)具體的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行深入了解，才能根據(jù)地質(zhì)條件的限制和已有構(gòu)筑物的影響對(duì)具體的施工方案進(jìn)行合理安排。