淺析杭紹城際鐵路工程盾構(gòu)區(qū)間穿越密集重大風(fēng)險(xiǎn)源沉降控制措施

沈紅梁

【摘要】杭紹城際鐵路起于杭州地鐵5號(hào)線香樟路站，終于紹興地鐵1號(hào)線，線路分別位于杭州市和紹興市內(nèi)，全長20.3km，其中地下線10.53km;設(shè)站10座，最高速度目標(biāo)值為100km/h。本項(xiàng)目香樟路站至衙前站為盾構(gòu)區(qū)間隧道，由于隧道穿越密集的敏感建構(gòu)筑物群，并且盾構(gòu)主要位于深厚淤泥質(zhì)黏土層中，控制盾構(gòu)施工引起的地基沉降變形是本項(xiàng)目施工的關(guān)鍵，目前該區(qū)間隧道已順利貫通，本文對(duì)該區(qū)間沉降控制措施進(jìn)行分析總計(jì)以供類似工程施工參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)穿越施工;高富水淤泥質(zhì)粘土;沉降控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

1、引言

杭紹城際鐵路總體平面布置如圖1所示，項(xiàng)目沿線為沖海積平原區(qū)，由于海浪搬運(yùn)淤積等因素，使海積物形成的平原地形，上部沉積主要與淤泥質(zhì)粘性土為主，對(duì)施工建設(shè)有較大影響，區(qū)間涉及的淤泥質(zhì)黏土層（③-1和③-2），呈灰褐色，含水率極高，流塑性強(qiáng)，還具有高蠕變性、壓縮性、觸變性等特點(diǎn)，土體強(qiáng)度易突降。

本文所討論的香樟路至衙前站區(qū)間風(fēng)井～衙前站盾構(gòu)區(qū)間位于蕭山境內(nèi)，左線隧道總長度約1791m，右線隧道總長度約1766m。隧道最小埋深9.13m，最大埋深20.61m;區(qū)間隧道管片外徑6.6m，內(nèi)徑5.9m，管片寬1.2m，厚0.35m，采用錯(cuò)縫拼裝形式，盾構(gòu)機(jī)開挖直徑6.76m。區(qū)間盾構(gòu)隧道全線位于淤泥質(zhì)黏土層中，掘進(jìn)地層天然含水量平均值為45.4%。盾構(gòu)姿態(tài)控制難，沉降控制更難，為了做好穿越密集重大風(fēng)險(xiǎn)源控制，首先在類似地層建筑較少的的香衙風(fēng)井～香樟路站區(qū)間掘進(jìn)了1.2km來收集資料和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)下穿施工進(jìn)行了一些研究與探索，最終相關(guān)成果在本區(qū)間應(yīng)用，并確保盾構(gòu)機(jī)施工做到了低沉降，高效率的順利穿越，有效降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)今后類似工程的施工具有一定的借鑒作用。

2、下穿風(fēng)險(xiǎn)源梳理及施工控制措施

盾構(gòu)掘進(jìn)過程中需要穿越重要風(fēng)險(xiǎn)源依主要包括：正穿滬昆高速公路、DN660省級(jí)燃?xì)夤?、DN2600原水管、D級(jí)危房飄紗紡繡廠、側(cè)穿500KV高壓鐵塔等。為了盡可能減小盾構(gòu)掘進(jìn)過程中地表沉降及對(duì)周邊建筑的影響，本項(xiàng)目先在鄰近場地內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn)。通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析，并及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，經(jīng)過總結(jié)研究，項(xiàng)目提出了盾構(gòu)姿態(tài)控制、同步注漿控制、土壓控制、出土量控制、渣土改良控制、增加盾構(gòu)機(jī)配重等措施可有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)引起的變形，為盾構(gòu)隧道下穿建筑提供了指導(dǎo)依據(jù)。

通過試驗(yàn)段的實(shí)測數(shù)據(jù)總結(jié)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實(shí)際情況逐步調(diào)整配合比，漿液的稠度調(diào)整為坍落度180～200mm之間，使?jié){液的和易性、初凝時(shí)間、泌水率和后期強(qiáng)度達(dá)到了較為理想的狀態(tài)，過程中嚴(yán)控漿液注入量和注漿速度，最終達(dá)到了控制地面沉降的目的。做到“掘進(jìn)、注漿同步，不注漿、不掘進(jìn)”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)來確定同步注漿。

由于本項(xiàng)目盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)地層為淤泥質(zhì)黏土，且含水量大，管片脫出盾尾后，其所受浮力遠(yuǎn)大于自身重力，會(huì)產(chǎn)生上浮趨勢，最終導(dǎo)致姿態(tài)難以控制，為解決這一難題，項(xiàng)目通過理論分析和現(xiàn)場實(shí)測，提出了采用增加配重的方式來控制盾構(gòu)管片的上浮變形，并精確計(jì)算了增加配重的重量為23t，配重的位置為盾體空隙位置，可以方便有效地解決姿態(tài)控制問題。基于本項(xiàng)目的研究針對(duì)每一個(gè)下穿節(jié)點(diǎn)制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)控制措施，具體詳見表2.1。

3、盾構(gòu)下穿施工后沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范允許范圍，結(jié)合產(chǎn)權(quán)單位要求，上述構(gòu)建筑物的沉降指標(biāo)為：沉降速率≤3mm/天，累計(jì)≤+10～-20 mm，穿越期間每天測量4次，累計(jì)沉降達(dá)到8mm預(yù)警。區(qū)間完成穿越各風(fēng)險(xiǎn)源后監(jiān)測數(shù)據(jù)如下：

（1）滬昆高速（杭金衢）西側(cè)路肩，最大累計(jì)沉降3.07mm。

（2）滬昆高速（杭金衢）中間隔離帶，最大累計(jì)沉降4.25mm。

（3）滬昆高速（杭金衢）東側(cè)路肩，最大累計(jì)沉降5.34mm。

（4）φ660mm燃?xì)夤?，最大累?jì)沉降4.86mm。

（5）DN2600mm燃?xì)夤?，最大累?jì)沉降-4.36mm。

（6）500KV高壓鐵塔，最大累計(jì)沉降-3.04mm。

（7）危房杭州飄紗紡繡品有限公司最大累計(jì)沉降-5.33mm。

經(jīng)過上述盾構(gòu)施工前、施工時(shí)的各項(xiàng)措施與參數(shù)控制，區(qū)間盾構(gòu)在下穿施工期間測得監(jiān)測數(shù)據(jù)均在控制值范圍內(nèi)，較理想的完成了穿越施工。

結(jié)論：

通過有效的組織、管理、技術(shù)等方面的施工管控，制定有效的對(duì)策措施，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，確保了盾構(gòu)成功穿越密集重大風(fēng)險(xiǎn)源，保證了工程質(zhì)量，得出以下結(jié)論：

（1）在高富水淤泥質(zhì)粘土中要對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)源，在盾構(gòu)施工前進(jìn)行有效的安全評(píng)估和制定針對(duì)性措施，確保過程中安全可控。

（2）盾構(gòu)穿越時(shí)要做好各參數(shù)計(jì)算，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，最終摸索出適宜本工程的合理數(shù)據(jù)。

（3）盾構(gòu)施工時(shí)，對(duì)漿液控制要求較高，需經(jīng)過調(diào)配，使?jié){液稠度在設(shè)備允許的條件下盡量做到最稠，同時(shí)泌水收縮率要小，已便于控制沉降。

（4）盾構(gòu)下穿各風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)域，有條件時(shí)建議先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行加固和補(bǔ)強(qiáng)，最后在施工，在掘進(jìn)過程中加強(qiáng)刀盤前方土壓控制、盾尾后方保注漿的原則。

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