合肥市軌道交通4號(hào)線5標(biāo)區(qū)間盾構(gòu)工程下穿南淝河施工分析

李丙群

摘 要：本文以合肥市軌道交通4號(hào)線5標(biāo)區(qū)間盾構(gòu)工程下穿南淝河施工項(xiàng)目為例，在明確現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，從重大風(fēng)險(xiǎn)源的分析與應(yīng)對(duì)、穿越段掘進(jìn)施工多項(xiàng)參數(shù)的確定與監(jiān)控為切入點(diǎn)，分析了施工主要內(nèi)容，并下穿南淝河施工中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了說(shuō)明，旨在為其他相似項(xiàng)目的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：軌道交通;盾構(gòu)工程;穿越段掘進(jìn)

0 引言

對(duì)于地鐵線路施工而言，由于其設(shè)置于地下，所以面對(duì)的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，整體施工難度增加。在合肥市軌道交通施工中，南淝河區(qū)域地層復(fù)雜，所以施工中面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)較高，相應(yīng)施工技術(shù)及要點(diǎn)值得重點(diǎn)探究。

1 項(xiàng)目概述

區(qū)間巢湖路站至和平路站區(qū)間自和平路站起，沿線下穿螺絲崗變電站地下分壓室、裕溪路高架、南淝河、DN800給水管（南淝河底段）、側(cè)穿南淝河新橋、110 kV高壓鐵塔、下穿多條管線等建構(gòu)筑物后進(jìn)入巢湖路站，左線全長(zhǎng)約1 989.28 m;右線全長(zhǎng)約 1 991.67 m，區(qū)間線間距 10 m～17 m，隧道拱頂覆土厚度約 14.9 m～25 m;最小曲線半徑450 m，縱向呈“V”型坡，最大坡度27‰，在DK29+212.582和DK30+161.728處設(shè)置兩個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，聯(lián)絡(luò)通道采用冷凍法加固礦山法施工。

巢湖路站至和平路站區(qū)間在ZK29+814.645-ZK29+845.646處設(shè)置區(qū)間風(fēng)井，區(qū)間風(fēng)井為地下四層結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)32.8 m，寬20.2 m，線間距10 m，底板埋深32 m，隧道頂埋深23.4 m。

2 工程項(xiàng)目施工要點(diǎn)探究

2.1 重大風(fēng)險(xiǎn)源的分析與應(yīng)對(duì)

南淝河水深約4.5 m，河面寬約70 m，與該區(qū)間隧道基本正交，隧道距河底豎向距離約為13.3 m，河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為粉土、粉細(xì)砂及全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層，且富含承壓水。在如此復(fù)雜的地層下穿越南淝河，需要減少土體擾動(dòng)對(duì)河床的影響，施工難度極大。為確保巢和區(qū)間順利穿越南淝河，市軌道集團(tuán)多措并舉，相關(guān)參建單位多方聯(lián)動(dòng)，共同成立了合肥市軌道交通4號(hào)線5標(biāo)段下穿南淝河指揮部。施工前組織參建各方及業(yè)界專家召開專題會(huì)對(duì)施工方案進(jìn)行多次論證，對(duì)地層及風(fēng)險(xiǎn)源信息地反復(fù)研討，制定了切實(shí)可行的施工方案，確定了最優(yōu)下穿施工參數(shù)。下穿期間，市軌道集團(tuán)及各參建單位24小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)值班，優(yōu)化資源配置，全方位把控施工現(xiàn)場(chǎng)，確保此次下穿任務(wù)安全、高效完成。

2.2 穿越段掘進(jìn)施工

2.2.1 施工參數(shù)的確定

巢和區(qū)間掘進(jìn)穿越段施工參數(shù)具體如下：千斤頂總推力為15 000 kN～17 000 kN;刀盤扭矩為3 200 kN.m～3 800 kN.m;刀盤轉(zhuǎn)速為1.2 r/min;掘進(jìn)速度為40 mm/min～70 mm/min;土倉(cāng)壓力為1.2 bar～1.8 bar;出土量為54 m3～56 m3;注漿壓力為0.3 MPa～0.4 MPa;注漿量為4 m3～4.5 m3。

2.2.2 施工監(jiān)測(cè)

區(qū)間穿越段掘進(jìn)期間，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及指導(dǎo)參數(shù)施工，地表沉降累計(jì)值控制較好，掘進(jìn)過(guò)程中受出土影響導(dǎo)致停機(jī)、同步注漿的及時(shí)性和充分性等因素影響，單日速率或單次變化量達(dá)到-1.87 mm/d，但在調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)后，變形趨勢(shì)得以較好控制。根據(jù)業(yè)主第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本階段變形趨勢(shì)得以較好控制，未發(fā)生異常沉降。實(shí)踐中，得到的穿越段施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下表所示：

2.2.3 土壓力的設(shè)定

根據(jù)指導(dǎo)參數(shù)，將土壓力初步定為1.2 bar～1.7 bar。在施工過(guò)程中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整、優(yōu)化土壓的設(shè)定值，并根據(jù)變形規(guī)律的發(fā)展及時(shí)做出調(diào)整。結(jié)合對(duì)本文項(xiàng)目施工中獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠了解到，這樣的土壓設(shè)定較為合理。

2.2.4 掘進(jìn)速度的確定

在下穿南淝河的過(guò)程中，日掘進(jìn)10環(huán)，同時(shí)，根據(jù)要求盾構(gòu)掘進(jìn)速度控制在6 cm左右，本次掘進(jìn)速度控制在40 mm/min～70 mm/min。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上反映出本措施配合刀盤轉(zhuǎn)速可有效減小對(duì)土體的擠壓作用有效控制沉降。

2.2.5 出土量的計(jì)算

每環(huán)理論出土量（按1.5 m環(huán)寬進(jìn)行計(jì)算）為：

[（π×D2）÷4]×L=[（π×6.282）÷4]×1.5=46.44m3/環(huán)

盾構(gòu)推進(jìn)出土量松散系數(shù)按1.2～1.22考慮，即現(xiàn)場(chǎng)理論實(shí)際出土量按54 m3～57 m3進(jìn)行控制。實(shí)踐中，要在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格把控出土量，派專人負(fù)責(zé)。現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)員根據(jù)推進(jìn)油缸行程觀察渣土車的容量情況。在本次施工中，每環(huán)出土在55 m3～57 m3左右，出土情況正常。

2.2.6 同步注漿壓力及注漿量的計(jì)算

同步注漿是盾構(gòu)施工的重要工序，注漿飽滿、均勻是控制地表沉降的有力保證。同步注漿壓力設(shè)定為0.3 MPa～0.4 MPa，注漿量按照理論計(jì)算為4.03 m3/環(huán)～4.26 m3/環(huán)。穿越過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)要求適當(dāng)增加注漿量為0.5 m3/環(huán)～1.0 m3/環(huán)。

2.3 注意事項(xiàng)

巢和區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)完成穿越段709環(huán)～790環(huán)，現(xiàn)結(jié)合施工及監(jiān)測(cè)沉降參數(shù)，提出如下施工中的注意事項(xiàng)：第一，在盾構(gòu)穿越建筑物前做好穿越建（構(gòu)）筑物施工準(zhǔn)備，對(duì)前期施工的參數(shù)設(shè)定及地面沉降變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，了解盾構(gòu)所穿越土層的地質(zhì)條件，掌握本地質(zhì)條件下土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)施工的方法。第二，根據(jù)土體變形情況不斷對(duì)施工參數(shù)（尤其是同步注漿量）的設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化，以期達(dá)到最佳效果控制好地面沉降，保證盾構(gòu)以最合理的施工參數(shù)順利安全的穿越建（構(gòu)）筑物。第三，增加刀盤轉(zhuǎn)速，降低掘進(jìn)速度，減小盾構(gòu)對(duì)周邊土體的前切擠壓作用。第四，適當(dāng)增加盾尾同步注漿壓力來(lái)增加注漿量以盡可能地減少盾尾初始間隙，減少盾尾脫空后的地表沉降。第五，嚴(yán)格控制盾構(gòu)設(shè)計(jì)軸線的正確性，盡量避免穿越建（構(gòu)）筑物時(shí)進(jìn)行糾偏。第六，盡量地減少停機(jī)時(shí)間及頻率，以最快最優(yōu)的方式完成掘進(jìn)。

3 總結(jié)

綜上所述，面對(duì)復(fù)雜的地層情況，依托重大風(fēng)險(xiǎn)源的分析與應(yīng)對(duì)、穿越段掘進(jìn)施工多項(xiàng)參數(shù)的確定與監(jiān)控，結(jié)合土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)施工、地面沉降優(yōu)化控制等工作的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)南淝河的良好穩(wěn)定穿越，降低了地鐵施工對(duì)河床的影響，確保了工程施工順利完成。

參考文獻(xiàn)：

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