中交三航局第三工程有限公司江苏南京210001
摘要：在成都砂卵石地层大直径土压平衡盾构施工中，黄石～市五医院盾构区间隧道属中、浅埋，砂卵石地层，地下水丰富，周边建（构）筑物多，且穿越重特大风险源（成温邛高速路），针对大直径土压平衡盾构机在下穿施工中存的风险提前做调查评估工作，提前预知风险。盾构试掘进段对相应技术参数统计和分析研究，做好下穿前技术准备和风险防范处理措施。下穿高速路施工环节过程中存在的风险做好相对应的风险管理工作（盾构掘进、渣土改良、管片拼装、同步注浆等）。加强洞内、洞外沉降监测频率和数据分析，信息化指导施工，做到及时有效的规避和降低风险，确保盾构机安全顺利穿越高速路。
关键词：成都地铁；大直径土压平衡盾构；路面加固；参数设定；沉降变形
TalkingabouttheConstructionTechnologyofLargeDiameterEarthPressureBalanceShieldUnderpassingHighwayinSandyCobbleGround
LiShaocheng
（ChinaCommunicationsThirdNavigationAdministrationThirdEngineeringCo.，Ltd.，Nanjing210001，China）
Abstract：ntheconstructionoflarge-diameterearthpressurebalanceshieldinChengdusandygravelstratum，theshieldtunnelsectionofHuangshi~ShiwuHospitalbelongstomediumandshallowburial，sandypebblestratum，richgroundwater，manysurroundingbuildings（structures），andthroughtheheavyextralargeTherisksource（ChengwenyuExpressway）istoinvestigateandevaluatetheriskofthelarge-diameterearthpressurebalanceshieldmachineintheunderconstruction，andpredicttheriskinadvance.Theshieldtunnelingtestwillbecarriedoutonthestatisticsandanalysisofthecorrespondingtechnicalparameters，andthetechnicalpreparationandriskpreventionmeasuresbeforethewear-downwillbedone.Undertheriskoftheconstructionprocessofthehighway，thecorrespondingriskmanagementwork（shieldexcavation，slagimprovement，segmentassembly，simultaneousgrouting，etc.）isdone.Strengthenthemonitoringfrequencyanddataanalysisofthesettlementwithinandoutsidethecave，andguidetheconstructionwithinformationtechnologytoensuretimelyandeffectiveavoidanceandreducerisks，andensurethattheshieldmachinepassesthroughthehighwaysafelyandsmoothly.
Keywords：ChengduMetro；largediameterearthpressurebalanceshield；roadreinforcement；parametersetting；settlementdeformation；
引言
本文基于对成都地铁17号线黄石～市五医院盾构区间大直径土压平衡盾构施工下穿高速路风险分析，从盾构下穿高速路掘进参数的设定、高速路路面加固情况直接影响盾构下穿高速路施工安全和施工质量。针对大直径土压平衡盾构下穿施工前，对设备检修、掘进参数、渣土改良效果、管片拼装质量、同步浆液、二次补强注浆等分析总结，规避盾构下穿高速路风险，保证盾构施工的安全，对施工过程中路面沉降变形特征进行控制。
1工程概况
盾构区间在里程（YDK57+340.000～YDK57+410.000）范围下穿成温邛高速公路路基，线路中心线间距为16.4m，隧道外径8.3m，与成温邛高速公路线路正交，盾构隧道顶至成温邛高速公路路基面竖向距离约11.37m。
根据地勘资料离成温邛高速路最近的探孔显示，<3-8-2>中密卵石土（Q3fgl+al）处于地面以下8～13m，13m以下全是<3-8-3>密实卵石土（Q3fgl+al），盾构埋深为11.37m，故盾构主要出于<3-8-3>密实卵石土（Q3fgl+al）中。卵石体积含量为约占地层的60%～75%，其中20～40cm的漂石体积含量约占7.4%，大于40cm的漂石体积含量约占1%如图1所示。
图1成温邛与盾构隧道位置关系平面图
Fig.1Plandiagramofthepositionalrelationshipbetweenthetemperatureandtheshieldtunnel
2成温邛高速路加固措施
成温邛高速路路面采用直径108mm无缝钢管，管间距200mm“π”形布置。由于相邻管径间距较小，主要依靠钢花管自身的支护能力，再与注入浆液的稳固和胶结能力相结合，对地层起到强有力的支护效果图2所示。
图2钢花管注浆立面示意图
Figure2Schematicdiagramofgroutingofsteeltube
钢花管采用长32m外径φ108的无缝钢管，φ108mm钢管加工成1.5～2m的规格，将无缝钢管做成丝扣连接。管壁取孔，注浆，孔径φ10mm孔间距@200mm梅花型布置。
水泥浆水灰比为0.8：1～1：1，注浆前应预先做好配合比试验，注浆压力为0.2～0.3MPa，注浆压力控制在0.4MPa以内。注浆过程中，应采用注浆量和注浆压力的双控制。
3盾构穿越施工技术
盾构区间在里程（YDK57+340.000～YDK57+410.000）范围下穿成温邛高速公路路基，环数上从140环开始至170环盾尾脱出，线路中心线间距为16.4m，隧道外径8.3m，与成温邛高速公路线路正交，盾构隧道顶至成温邛高速公路路基面竖向距离约11.37m。
3.1盾构穿越渣土改良材料配比调试
穿越前对不同配比膨润土进行试验，对搅拌后静止膨化后粘度进行测试，选取最优配合比。最终采用膨润土：水=1：6，PH值为9，膨化10小时后粘度33秒如图3所示。
3.2盾构穿越成温邛高速路掘进参数分析
根据我部对盾构穿越成温邛高速公路第141～170环掘进相关数据以及盾构机状态等参数统计分析总结：
（1）推进油缸总推力：26200～38300KN，平均推力30000KN；（2）刀盘扭矩：11000～16900KN·m（平均扭矩14800KN·m）；（3）推进速度：49～74mm/min（平均62mm/min）；（4）同步注浆：注浆量10～16m3，顶部注浆压力控制在0.1～0.3MPa之间；（5）泡沫使用量：2-5m3，膨润土3～5m3；（6）水加入量：9-11m3，平均10m3；（7）螺机转速：掘进速度50以上时控制螺机转速9转以上，保证出土连续，防止土仓憋土；（8）二次注浆：注浆量每隔一环注3m3，顶部注浆压力控制在0.5～0.6MPa之间；（9）刀盘转速：1.53～1.63rpm；（10）土仓压力：0.05～0.09Mpa；（11）出土量：135～170环平均每环出土重量为243.9t，平均每环出土方量为106.9m3。
图3膨润土配比调试示意图
Figure3Schematicdiagramofbentoniteratioadjustment
3.3盾构穿越成温邛高速路各项参数情况
（1）推力
根据本标段地勘报告，经计算本区间砂卵石地层掘进理论推力26000KN，135环～170环穿越成温邛高速掘进过程中，最大推力38300KN，最小推力26200KN，平均推力30000KN。
（2）刀盘扭矩
盾构在砂卵石地层施工，切削下来的渣土改良情况直接影响刀盘的扭矩大小，通过改良渣土降低刀盘扭矩，确保盾构安全、高质、高效掘进。141环-170环穿越成温邛高速掘进过程中，刀盘扭矩最大16900KN·m，平均扭矩14800KN·m。
（3）掘进速度
盾构穿越成温邛高速过程中，掘进平均速度：52～74mm/min，根据成都地层施工经验，盾构在砂卵石地层掘进速度越快，出土超方越可控，整个穿越成温邛期间平均掘进速度62mm/min。
（4）土仓压力
盾构下穿成温邛高速路141～170环上部土仓压力控制在0.5～0.86bar，掘进过程中土仓压力不稳定，易出现超方情况，我部采用洞内、洞外监测数值和掘进参数分析指导施工。
（5）同步注浆
盾构下穿成温邛高速路过程中，严控同步注浆量，调配拌制收缩性小，初凝时间短的浆液。同时根据地表监测数值和出土量情况适当增加同步注浆量，设置顶部同步注浆压力平均值控制在0.25-0.46Mpa。
（6）出土量
盾构下穿成温邛高速路施工中，平均每环出土方量为106.9m3，单环最大超方量为3m3，平均每环出土重量为243.9t。
（7）盾构机姿态
盾构掘进过程中姿态“勤纠、缓纠”，盾构机水平、垂直姿态控制值按照±50mm控制，我部内部控制按照±25mm控制，即盾构机姿态到达±25mm时，必须对姿态进行纠偏调整，每环纠偏量不超过5mm。
3.4成温邛高速路沉降监测
盾构隧道左右线上方监测点均按5m一点设置，不与监测主断面冲突。盾构下穿成温邛范围内重点监控，根据现场条件共布设3个监测大断面，分别布设在高速公路外侧路基及中央分隔带上。单线隧道拱顶及两拱腰正上方地面各设一个沉降监测点，线路中线设置一个测点，左右线外边缘5米处各设一个测点，按此，每个监测断面双线布设13个沉降监测点如图4所示。
图4高速路地表沉降点布置剖面图
Figure4：Sectionalviewofthesettlementpointofthehighwaysurface
盾构穿越成温邛高速公路期间，对成温邛地表3个断面监测数据统计分析如下：YDK57+345断面最大累计沉降为-18.06mm，YDK57+365断面最大累计沉降为-20.08mm，DK57+380断面最大累计沉降为-23.17mm如图5所示。
图5监测点累计沉降变化曲线图
Figure6Cumulativesettlementcurveofmonitoringpoints
通过监测点累计沉降值变化曲线进行分析，盾构机刀盘到达监测点断面时，线路正上方监测点变化较大，盾构机刀盘通过后，监测点位于盾体上方时，监测点继续下沉，下沉速度变慢，当盾尾脱出监测点里程时，单次沉降变化相对监测点在盾体上方时较大，通过同步注浆后，监测点有向上隆起的趋势，沉降数据变化较小，后逐步趋于稳定。
4结论
（1）盾构穿越前必须对成温邛高速路路面进行加固处理，减小路面不均匀沉降风险。
（2）根据经验结合案例，研究分析土层结构特性、进行试验调配渣土改良、总结出大直径土压平衡盾构机在富水砂卵石地层施工经验和指导性施工掘进参数，成功解决了盾构穿越时超方、喷涌、积仓等现象，有效地控制高速路路面沉降技术难题。
（3）盾构在砂卵石地层施工中，对刀具、刀盘的磨损和渣土改良，添加剂及其配比和用量，是今后进一步研究的重点。
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