盾構穿越重大風險源風險及對策分析

吳嘉彬

南通城市軌道交通有限公司，江蘇 南通 226000

0 引言

本工程位于南通市港閘區(qū)，包含1 站2 區(qū)間，車站為永興大道站。永興大道站～深南路站區(qū)間起于永興大道與長泰路交叉的永興大道站南端頭，呈直線型和曲線型在長泰路和永和路下穿。區(qū)間隧道周邊存在建（構）筑物、道路、河流、交通管線等，環(huán)境復雜。

1 穿越重要建（構）筑物引起的沉降變形

1.1 風險分析

①盾構區(qū)間下穿南通威和船用配件有限公司辦公樓，其結構為地上2 層，磚混結構。盾構區(qū)間左線側穿220kV 高壓電塔，與隧道水平距離2.80m。盾構區(qū)間右線側穿十里坊大橋，橋樁基與隧道水平距離約3.7m。盾構施工時主要以粉砂為主，穩(wěn)定性較差。盾構掘進過程中引起的地層擾動，建（構）筑物結構將產(chǎn)生沉降和差異沉降，故對建（構）筑物結構的變形控制是本工程施工的難點［1］。

1.2 風險控制對策

（1）施工前進行沿線周邊建（構）筑物調(diào)查，做好監(jiān)測初始值測定和商品砂漿、管片、螺栓等材料的儲備，確保盾構機能夠連續(xù)、平穩(wěn)地穿越建筑物，避免在建筑物下停機。

（2）盾構穿越建（構）筑物過程控制措施

a.穿越過程加強對土壓、注漿等參數(shù)的控制；b.盾構正面土壓力控制；c.推進速度控制；d.出土量控制；e.同步注漿控制；f.嚴格控制盾構糾偏量；g.改良土體。

（3）做好監(jiān)測初始值測定，穿越前50 環(huán)作為模擬段，認真分析掘進數(shù)據(jù)，作為穿越段掘進參數(shù)調(diào)整的依據(jù)。穿越過程中，加密監(jiān)測頻率，專人進行巡視。同時根據(jù)監(jiān)測結果，及時優(yōu)化施工參數(shù)及進行二次注漿。

（4）采用優(yōu)質盾尾油脂，并增加油脂的注入量，注入量為正常地段的1.2～1.5 倍。

（5）做好應急預案、應急物資儲備及應急響應。

2 下穿河流引起的涌水、涌砂

2.1 風險分析

本區(qū)間在盾構施工時，隧道頂部存在③1 粉砂夾粉土層、③2 粉砂層，地層水量豐富，可能發(fā)生盾尾漏水漏砂、鉸接密封失效漏水以及螺旋機噴涌等現(xiàn)象。同時，若施工控制不當對周圍土體擾動過大，可能上下形成流水通道，一旦滲流至隧道內(nèi)將危及盾構、隧道及人員的安全［2］。

2.2 風險控制對策

（1）盾構穿越前，全面檢查螺旋機緊急閘門、鉸接、盾尾密封性狀，確保設備運轉正常。

（2）穿越河流前對河流位置、深度、寬度做詳細調(diào)查，并把到達水域之前50 環(huán)作為試推進段，通過分析掘進數(shù)據(jù)來反饋指導施工，優(yōu)化掘進參數(shù)。

（3）在掘進過程中根據(jù)現(xiàn)場情況，通過膨潤土、泡沫劑、高分子聚合物等進行碴土改良，達到降低碴土內(nèi)摩擦角及刀盤扭矩、降低土體強度以利于開挖、減少碴土的透水性、增加碴土和易性的目的。

（4）采用優(yōu)質盾尾油脂并增加油脂的注入量，注入量為正常地段的1.2～1.5 倍。

（5）推進過程中，嚴格控制盾構機姿態(tài)，及時進行糾偏，確保盾尾與管片之間的間隙均勻。同時，在推進過程中嚴格鉸接管理，鉸接使用必須征得總工程師同意。

（6）穿越過程中，加強渣土改良，合理調(diào)整土壓力，同時降低渣土改良的通氣量，避免出現(xiàn)氣壓沖穿河床，形成水流通道。

（7）確保盾構機同步注漿管路暢通，優(yōu)化同步漿液的配比。并增大注漿量，充盈系數(shù)控制在150%～250%之間。

（8）同步注漿時，4 路注漿管道同時注入，確保周邊注漿壓力均衡。

（9）穿越河流過程中安排專人在地面及隧道內(nèi)進行巡視。

（10）針對施工過程中可能發(fā)生的險情，編制好應急預案并組織演練。

3 穿越重要管線引起的沉降變形

3.1 風險分析

本區(qū)間在進行盾構施工時，主要穿越DN1000 雨水管、DN800 污水管、DN500 給水管、DN325 中壓燃氣管，管道主要在道路下方。盾構區(qū)間側穿220kV 高壓電塔和十里坊大橋。盾構施工時主要以粉砂為主，穩(wěn)定性較差。若盾構施工控制不當，對周圍土體擾動過大，建（構）筑物結構將產(chǎn)生沉降和差異沉降，可能引起管道沉降、變形爆裂等破壞。

3.2 風險控制對策

（1）盾構掘進前，對管道的材質、連接方式、埋深等情況再次進行調(diào)查，并建立管線產(chǎn)權單位的聯(lián)絡機制。

（2）在盾構穿越前設置試驗段，通過試驗確定盾構下穿管線的掘進施工參數(shù)。

（3）穿越管線時將同步注漿量提高至150%～200%，并嚴格控制盾構機漿液質量，做到“不注漿、不掘進”。

（4）在掘進過程中根據(jù)現(xiàn)場情況通過膨潤土、泡沫劑、高分子聚合物等進行碴土改良，達到降低碴土內(nèi)摩擦角及刀盤扭矩、降低土體強度以利于開挖、減少碴土的透水性、增加碴土的和易性的目的。

（5）穿越過程中，加強渣土改良，合理調(diào)整土壓力，同時降低渣土改良的通氣量，避免出現(xiàn)氣壓沖穿河床，形成水流通道。

（6）嚴格控制盾構機姿態(tài)，及時糾偏。

（7）穿越時加密監(jiān)測頻率，并根據(jù)監(jiān)測結果及時優(yōu)化施工參數(shù)及進行二次注漿。

（8）完善施工預案，針對施工有可能發(fā)生的險情，編制好相應的預案，并組織演練。細化安全技術交底，在施工前做到交底到作業(yè)層。應急物資準備充足并聯(lián)系好相關應急物資廠家，與廠家簽訂協(xié)議，保證應急物資能夠及時進場。

4 結束語

本文對某區(qū)間隧道盾構下穿引起的復雜周邊環(huán)境變化進行了風險分析，并針對不同的風險采取了多項具體風險控制措施。結果表明，通過分析具體風險因素并采取相應的風險控制措施有效，最終盾構區(qū)間雙線順利貫通。