唐 堃

（中電建成都建設(shè)投資有限公司，四川 成都 610212）

0 引言

隨著人們對出行便捷性的要求越來越高，城市軌道交通與機場的連接和換乘已逐漸成為“剛需”和“標配”。在涉及機場的城市軌道交通的建設(shè)過程中，隧道下穿機場設(shè)施，給飛行安全帶來一定影響，同時也會給施工過程帶來風險和不便。對于大直徑盾構(gòu)機長距離穿越停機坪的施工，在外部環(huán)境受限的情況下，問題顯得更為復(fù)雜，必須重點把控施工難點，采取針對性的施工措施，才能起到節(jié)約資源和事半功倍的效果。

1 工程概述

成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站～龍港站區(qū)間，以盾構(gòu)法隧道穿越成都雙流機場停機坪。盾構(gòu)機為土壓平衡型，刀盤直徑8.63m，停機坪結(jié)構(gòu)為混凝土路面結(jié)構(gòu)，由上至下依次為380mm混凝土路面、20mm石屑、400mm水泥碎石穩(wěn)定基層、壓實度大于95%的土基。盾構(gòu)機穿越地段地層為中風化泥巖層、密實砂卵石層以及泥巖地層及砂卵石地層組成的復(fù)合地層，最大埋深41m，最小埋深19.2m，最大穿越長度1961m。

2 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工難點

（1）成都雙流機場為4F級國際航空樞紐，是中國西部區(qū)域性樞紐機場之一，盾構(gòu)機穿越停機坪期間機場不允許停運，對地面變形要求極其嚴格（不超過±10mm），不允許地面打孔，無法通過地面注漿加固等方式對盾構(gòu)通過地段進行地面加固，只能通過洞內(nèi)注漿的方式對周圍地層進行加固，增加了施工難度和風險。

（2）盾構(gòu)機穿越停機坪最大長度達1961m，必須開倉換刀。開倉換刀容易造成掌子面坍塌，土方超挖，地面沉降加大，需要避免在停機坪下方頻繁開倉換刀。

（3）穿越段地質(zhì)變化復(fù)雜，泥巖地層、砂卵石地層、復(fù)合地層變化加大了結(jié)泥餅、噴涌、卡機等風險，連續(xù)掘進難以保證。

3 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工應(yīng)對措施

3.1 加強組織體系構(gòu)建

項目部組織體系力求鏈條簡短，指令接口統(tǒng)一，由施工單位項目經(jīng)理作為現(xiàn)場總體負責人，統(tǒng)一接受外部指令，使各方信息能夠直接反饋到現(xiàn)場施工；項目經(jīng)理之下由盾構(gòu)經(jīng)理對各盾構(gòu)具體施工負責，由機長負責單臺盾構(gòu)機的人員、安全、質(zhì)量、進度、文明施工管理以及盾構(gòu)施工中的各項參數(shù)、出渣量、地面沉降等數(shù)據(jù)收集和整理工作并進行數(shù)據(jù)分析，及時反饋給參建各方。

3.2 重視施工準備工作

3.2.1 建構(gòu)筑物及管線調(diào)查

下穿停機坪前，對隧道沿線的管線、建構(gòu)筑物進行調(diào)查，形成調(diào)查報告，所有管線、建構(gòu)筑物情況均經(jīng)過產(chǎn)權(quán)單位確認。

3.2.2 設(shè)備維保工作

在盾構(gòu)正式穿越停機坪前，對盾構(gòu)機各系統(tǒng)進行全面的檢查和維護保養(yǎng)，對刀盤所有刀具進行更換，同時統(tǒng)計磨損量，根據(jù)地層分布分析磨損規(guī)律。正式掘進前對電瓶車、漿車、拌漿系統(tǒng)、龍門吊等配套設(shè)備進行保養(yǎng)維護，對盾構(gòu)機進行全面檢修，確保各項參數(shù)、功能正常，配合完善。

3.2.3 試掘進與施工參數(shù)獲取

參考相鄰區(qū)間類似地層掘進施工經(jīng)驗，借鑒成都地鐵單位泥巖地層、砂卵石地層掘進參數(shù)，在相鄰盾構(gòu)區(qū)間，選擇地質(zhì)條件接近的100m作為試驗段，充分利用試掘進段，獲取盾構(gòu)機掘進參數(shù)、渣土改良配比、注漿及沉降數(shù)據(jù)等，為正式下穿停機坪提供依據(jù)。

3.3 合理優(yōu)化施工技術(shù)

3.3.1 優(yōu)選盾構(gòu)機

提高刀盤的破碎能力和耐磨性：為充分適應(yīng)砂卵石地層、泥巖地層掘進，盾構(gòu)機選用37%開口率的復(fù)合式結(jié)構(gòu)刀盤，配備寬刃的滾刀，實現(xiàn)較強的卵石破碎能力。同時，進一步對刀盤進行了耐磨改進，增加雙刃滾刀數(shù)量，在刀盤的耐磨鋼板、耐磨環(huán)上合金塊之間、刀座保護塊和刮刀刀座等部位均進行耐磨焊絲補強。

提高螺旋輸送機的防噴涌能力：螺旋輸送機配置防涌門和后部雙閘門，在斷電時可緊急關(guān)閉，尾部配置保壓泵渣接口。

提高渣土改良系統(tǒng)的注入能力、防堵通堵能力，改進改良作用點位：在刀盤、盾體和螺旋機分別設(shè)置改良劑注入口，并在盾體設(shè)置多處預(yù)留，配置改良劑注入口、高壓沖洗通路。

3.3.2 優(yōu)設(shè)掘進參數(shù)

盾構(gòu)穿越停機坪前，實施試掘進，對控制參數(shù)進行總結(jié)，確定正式穿越停機坪的掘進控制參數(shù)。正式掘進過程中，根據(jù)地質(zhì)變化、渣土狀態(tài)，盾構(gòu)機工作狀態(tài)、參數(shù)等動態(tài)地調(diào)整及優(yōu)化。在復(fù)合地層掘進段，通過觀察和估算渣土卵石含量，對掘進參數(shù)進行調(diào)整。經(jīng)過實踐驗證的掘進參數(shù)如表1所示。

表1 各地層掘進參數(shù)

3.3.3 渣土改良

渣土改良采用膨潤土加泡沫的方式，泡沫采用大氣量干泡沫，泡沫氣量350L/min左右，混合液流量20L/min左右。膨潤土選用優(yōu)質(zhì)的鈉基膨潤土，每環(huán)總量控制在3m3，掘進時進行勻速均流量的注入。各地層渣土改良配比如表2所示。

表2 各地層渣土改良配比

3.3.4 同步注漿及二次注漿

砂巖地層一般同步注入砂漿；為抑制管片上浮現(xiàn)象，泥巖地層采用雙液漿進行同步注漿，同步注雙液漿時砂漿和聚丙烯酰胺水溶液由獨立的泵組供液，兩種管路在尾盾進漿管處“Y”型合流，實現(xiàn)雙液注漿功能。

二次注漿材料采用P·O42.5級水泥漿液。機場段全部采用增設(shè)注漿孔的管片，在標準塊與鄰接塊上單塊增加2個注漿孔，具備多次注漿的功能，根據(jù)地質(zhì)及掘進出渣情況，在管片脫出盾尾后4～5環(huán)時進行二次注漿。

3.3.5 沉降防治

（1）增設(shè)中盾注泥。由于盾體直徑小于刀盤開挖直徑，在同步漿液還未填充前，為避免沉降，在中盾上方90°范圍內(nèi)，預(yù)留4個注泥孔進行中盾注泥。泥漿配比為鈣基膨潤土∶水∶水玻璃=（750～800）∶（400～450）∶（35～55）（kg/m3），注入量為每環(huán)1.2～1.8m3。

（2）改進加固方式。鑒于停機坪地面無法打孔，將地面注漿改進為深孔注漿，以應(yīng)對超方或地面沉降。洞內(nèi)深孔注漿采用全孔一次性注漿，注漿漿液主要為PO.42.5普通硅酸鹽水泥單液漿，隧道每環(huán)上半部開設(shè)3m深孔3個，底部0.5m深孔3個，環(huán)孔間距4m，隧道縱向間距1.8m，漿液擴散半徑為2m，并避開封頂塊。

3.3.6 改進地層監(jiān)測

由于停機坪區(qū)域無法鉆孔，對停機坪地面沉降監(jiān)測改進為地層微動監(jiān)測結(jié)合常規(guī)監(jiān)測。微動觀測系統(tǒng)采用正六邊形圓形臺陣，地震儀按六邊形6個頂點和1個圓心排列，半徑4m，測點間距5m,生成二維橫波速度剖面,觀測陣列覆蓋整個隧道范圍，能及時準確反映盾構(gòu)掘進前后地層變化情況。

盾構(gòu)掘進過后，每月進行一次的微動監(jiān)測，獲取地層橫波速度隨著時間推移的差異，對比施工前后的地層變化情況，對盾構(gòu)線路地層的長期跟蹤監(jiān)測。

3.4 強化應(yīng)急管理體系

3.4.1 協(xié)調(diào)指揮層面

建立施工協(xié)調(diào)指揮中心，協(xié)調(diào)小組由機場方、空管部門、民航行政主管部門、工程建設(shè)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等單位派專人組成。應(yīng)急體系依托施工協(xié)調(diào)指揮體系建立，由機場方主導(dǎo)，建立應(yīng)急預(yù)案，落實應(yīng)急措施，各單位建立24h聯(lián)絡(luò)和應(yīng)急聯(lián)動機制，形成聯(lián)動的協(xié)調(diào)組織體系，如圖1所示。

圖1 施工協(xié)調(diào)組織體系

（1）機場方負責機場保護標準的制定，審核涉及機場的施工方案，負責提供機場現(xiàn)狀資料，施工過程中提供必要協(xié)助，主持機場內(nèi)部應(yīng)急工作；對涉及不停航施工工程進行管理。

（2）空中管制部門負責空中指揮、航行情報及通信方面協(xié)調(diào)。

（3）民航行政主管部門負責審核涉及機場的施工方案，審核應(yīng)急預(yù)案；對涉及不停航施工進行審批和監(jiān)管。

（5）工程建設(shè)單位負責參建單位的綜合協(xié)調(diào)與統(tǒng)一對外接口，督促施工方案的制定和實施；與機場及空管部門等保持24h聯(lián)系。

（5）總包單位/施工單位負責制定不影響飛機安全運行條件下的施工方案；按照施工方案及施工計劃實施，并在發(fā)生突發(fā)事件時，無條件服從機場應(yīng)急救援指揮中心統(tǒng)一指揮。

（6）監(jiān)理、監(jiān)測、設(shè)計單位根據(jù)其職責負責各自施工服務(wù)和應(yīng)急工作。

3.4.2 應(yīng)急實施層面

由于停機坪屬于特殊設(shè)施，當沉降引起停機坪開裂等意外情況時，為保證停機坪的修復(fù)速度及質(zhì)量，應(yīng)提前與有資質(zhì)的單位簽訂協(xié)議進場綜合處置，施工單位應(yīng)提前準備應(yīng)急物資，建立應(yīng)急隊伍，做好機場外的應(yīng)急工作和資源保障。

4 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工效果分析

成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站～龍港站盾構(gòu)區(qū)間施工采取了前述施工難點應(yīng)對措施，盾構(gòu)機于2021年11月成功穿越雙流機場停機坪，最高月進尺529.2m。地表最大沉降值為3.7mm，最大隆起值為1.9mm，均小于機場方提出的設(shè)計控制值±10.0mm。停機坪滯后沉降收斂于6mm左右，未超過設(shè)計控制值。停機坪地表及周邊環(huán)境巡視無異常，未發(fā)生因施工沉降超限引發(fā)的機場運營事故和安全事故，實現(xiàn)了平穩(wěn)、安全穿越。

5 結(jié)束語

成都雙流機場為4F級國際航空樞紐，是中國西部區(qū)域性樞紐機場之一，運營管控十分嚴格，沉降控制要求高，監(jiān)測和加固措施受到限制，這對施工單位的組織協(xié)調(diào)能力、技術(shù)能力、應(yīng)急能力提出了全方位的要求。本文從加強組織體系構(gòu)件、重視施工準備工作、合理優(yōu)化施工技術(shù)、強化應(yīng)急管理體系四個方面出發(fā)，闡述了大直徑盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工難點的應(yīng)對措施。實踐證明：這些措施是行之有效的，對類似工程有一定的參考和借鑒價值。