当特殊地段盾构掘进的沉降控制技术

特殊地段盾构掘进的沉降控制技术

此标准在世界上具有较大的影响特殊地段的沉降控制一直是盾构施工中的难点、风险点，本文介绍了广州地铁某盾构区间在经过“三区”（隧顶覆砂区、桩基础群区和地面密集建筑操作方便物区）地段时所采取的技术措施，以期对类似地层有借鉴和指导作用。

广州地铁某盾构区间为双线圆型隧道，内径5.4m，外径6m，采用刀盘直径6.28m的土压平衡盾构机施工。在临近吊出井时要经过一“三区”特殊地段，即：隧顶覆砂区、桩基础群区和地面密集建筑物区。为安全通过该特殊段，项目部编制了一套详细、针对性强的施工方案，并在施工中逐一落实，最终盾构机安全到达吊出井。

1、特殊地段的工程情况

1.1地质水文情况：该地段长约300m，隧道覆土14～23m，洞身经过地层主要为7、8、9泥质砂岩，夹部分6全风化泥质粉砂岩；洞顶主要为32细砂层，夹少量42、52地层，32砂层厚3.5～9m，平均厚5m以上；通过现场试验，9微风化地层平均单轴极限抗压强度16.0MPa左右。本区段地下水有第四系孔隙水及基岩裂隙水，第四系孔隙水埋深0～3m，水量丰富，由大气降水及江、河水补给。基岩裂隙水主要赋存于基岩强、中等风化带的裂隙中，埋深随基岩面而起伏，一般为15～20m，32中细砂层富水性中等及渗透系数较大。

1.2地面建筑物及桩基础情况该段隧道顶部及其影响范围内主要有45栋建筑物，绝大部分是民房，层高3～7层，为框架结构；有8栋是一层高的制衣厂厂房，为砖混结构。房屋基础除12栋房屋是天然基础外，其余为r500～r600钻孔桩砼基础及r120的木桩基础。有16栋房屋的桩基础侵入隧道或接近隧顶，另有两栋房屋被鉴定为危房。

2、控制沉降的技术措施

2.1到达特殊段前的准备工作

1）在该特殊地段增设3个补勘点以掌握更准确、全面的地质情况。

2）对中轴线两边各30m内发生较大倾斜和结构老旧房屋进行鉴定，为危房的拆除或临迁。

3）对隧道上方建筑物进行详细的入室调查。对桩基侵入隧道或接近隧顶的建筑物采取托换加固措施，结构面发现裂缝的则作详细记录。

4）准备支顶加固材料、注浆加固材料、抢险机具设备、这对再生塑料造粒机装备商而言车辆、警戒标识物等以备用。

5）在到达特殊段前选择一开挖面自稳性较好的地段对盾构机进行全面检修，减少在特殊地段停机检修的风险：①对破损较大的盾尾刷进行更换；②全面检测刀具，对磨损超标的刀具进行更换；③对堵塞的注浆管进行疏通处理；④对分别通往开挖面、土仓、螺旋输送器的主从泡沫管进行疏通，并在刀盘面中心附近增设1根泡沫管。<7.进程实现：实验进程、丈量、显示和分析等均由微机完成;/p>

2.2通过时的掘进控制

2.2.1掘进模式、盾构机配置及掘进参数针对特殊段的情况，选用的掘进模式，盾构机械配

2.2.2刀具配置

本段洞身地层主要为7、8、9泥质砂岩、粉砂岩，易结泥饼，根据以往类似地层施工经验，采用全软土刀具将会出现盾构机推力增大、扭矩增大、掘进困难的现象，严重时由于盾构机长时间在一小范围扰动，隧道顶部的砂土层会塌落，进而导致地面塌陷的事故；若采用全硬岩刀具，则刀盘面开口率减少，结泥饼的机会就会增加。故过本段时采用了混合式刀具配置：64把刮刀，16把铲刀，5把边缘双刃滚刀，8把正面双刃滚刀，6把中心双头齿刀。正面滚刀都高出刀盘盘面175mm，为开挖面破除下来的砟土留出了足够的出砟空间，刮刀超出刀盘盘面140mm，受到滚刀的保护，刀盘开口率约为29%。

2.2.3掘进过程的施工技术要求盾构在通过该特殊段时有序、平衡、平稳。有序

1）施工组织有序人、机、料的配置合理，工序的安排、衔接有序。

2）机械保养有序机械保养定人、定期、专业、规范，做到无遗漏、标准化。

3）信息管理有序技术交底、作业交底按部就班，自经理部至作业面指令畅通、反馈迅速。

平衡

1）土仓压力与开挖面水土压力平衡严格控制土仓压力，尽量保持土压平衡，不要出现过大的波动；考虑本段地下水水压较高，土仓压力设置为上部1.3bar左右，下部1.8bar左右。

2）出土量与掘进进尺平衡严格控制出土量，做到进尺量与出土量均衡。本隧道开挖直径6.28m，考虑盾构姿态变化或其他原因引起的岩土损失和岩土的松散系数，每环出土量约66～69m3，即4.5节砟车。除量的控制外，还要坚持对每环砟样进行地质水文分析，发现与开挖断面地质情况不符（尤其是出现32砂层）时，则马上采取措施。

3）注浆压力与水土压力平衡除考虑注浆处的水土压力，还要考虑后方来水、开挖面来水的水压，故注浆压力是在注浆处水土压力基础上提高1～2kg/cm2，且应使浆液不进入土仓和压坏管片和不因注浆压力过大造成地表隆起。特殊段注浆压力设置：1＃、4＃注浆孔控制在1.5bar左右，2＃、3＃注浆孔控制在2.0bar左右。