盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施刍议

盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施刍议

孙佳

RiskofShieldMethodinRiver-crossingTunnelConstructionandCountermeasures

孙佳SUNJia

（中交隧道工程局有限公司，北京100088）

（CCCCTunnelEngineeringCompanyLimited，Beijing100088，China）

摘要：目前，盾构法施工被广泛应用于过江隧道的施工过程中。本文首先对盾构法施工进行了概述，从盾构机适应性和可靠性风险、开挖面障碍物风险、隧道上浮风险以及工作面失稳、透水以及塌方风险方面探讨了直径12m、双线南京过江通道盾构法施工中的风险及应对措施，以期为盾构法施工在过江隧道中的风险控制提供一些参考。

Abstract:Atpresent,shieldconstructionmethodiswidelyusedintheconstructionprocessoftunnelacrosstheriver.Thisarticlefirstlygivesanoverviewoftheshieldconstructionmethod,andthendiscussestheriskofthe12m-diameterdoublelineNanjingriver-crossingtunnelshieldconstructionfromtheshieldmachineadaptabilityandreliabilityrisk,excavationobstaclesrisk,tunnelfloatingriskworkingfaceinstabilityrisk,leakageriskandlandslidesrisk,anddiscussesthecountermeasures,soastoprovidesomereferenceforshieldconstructionmethodintheriskcontroloftunnelacrosstheriver.

关键词：盾构法施工；过江隧道；风险；应对措施

Keywords:shieldmethodconstruction；river-crosstunnel；risk；countermeasures

中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）13-0143-02

0引言

近年来，随着科技的不断发展，推动了我国施工技术的不断进步，盾构法施工不断应用在过江隧道施工中，然而过江隧道盾构法施工同时存在一定风险，因此，在过江隧道盾构法施工过程中应当就各种风险采取相应的应对措施，保证过江隧道盾构法施工的顺利开展。

1盾构法施工概述

目前，盾构法施工主要是利用现有的盾构机械完成地下隧道暗挖的一种施工技术。盾构法施工主要采用盾构机来完成隧道挖掘工作，目前泥水平衡盾构和土压平衡盾构是盾构法施工中常用的两种盾构设备，以上两种设备其工作原理大体上相同，只是在出土或出渣方面的原理存在差异。在过江隧道盾构法施工中，可以根据施工现场的地质条件和地下水位的具体情况来选择具体施工设备。施工速度快、自动化程度高、一次成洞、不受地面交通和气候的影响以及不影响地面交通等优点，同时盾构法施工适用于隧道埋深较大、洞线较长的隧道工程施工。盾构法施工技术经过近年来的不断发展，已日趋成熟，然而由于不同工程地质条件和现场施工技术管理水平的不同，在盾构法施工过程中仍然存在一些风险。

2盾构法施工在过江隧道中的风险及应对措施

在直径12m、双线南京过江通道盾构法施工中，盾构机的施工在头顶悬河的状态下进行，加上地下水丰富的施工环境，在一定程度上加大了施工风险和难度，此外，盾构机在过江时的一些客观条件限制，使得直径12m、双线南京过江通道盾构法施工存在一定风险。因此，在直径12m、双线南京过江通道盾构法施工过程中应当就各种风险采取相应的应对措施，保证南京过江通道盾构法施工的顺利开展。

2.1盾构机适应性和可靠性风险及应对措施过江隧道盾构法施工的前提和施工成败的关键在于盾构机是否合理选择，同时盾构机械设备的安全性、可靠性以及其性能的稳定性直接影响着过江隧道盾构法施工进度，因此，盾构机适应性和可靠性对过江隧道工程的盾构法施工的成败有着重要影响。对此，在过江隧道盾构法施工前应当仔细研究施工现场的水位地质条件和工程地质，同时根据过江隧道工程的实际特点选择相关盾构机械设备，并从切削刀盘的种类、主轴的扭矩、出土方式、推进能力以及盾构机械的密封性能等方面选择相应的盾构机械设备，并配置相关突发事故处理设备。为了保证直径12m、双线南京过江通道盾构法施工的顺利开展，选择的盾构机械设备应当具备在出现故障时易于及时现场维修和更换，同时保证盾构机械设备部件原材料性能良好且无损伤，盾构机械设备的大轴承应当能够承受长时间的挤压力和扭转力矩负荷作用，并且盾构机械设备的大轴承应当保证其使用周期在15000h以上，液压推进系统的性能应当具备较高的可靠性。盾构机械设备应当配备耐磨性较高的盘刀和滚刀来防止刀具在砂砾等复杂地质条件下的快速磨损，同时刀具应当具备在局部气压下或常压下易于更换的特点。此外，测定工作面水土压力的传感器、超前地震波探测系统以及超声波自动检测系统等元件必须具备可靠性、耐震动性以及在潮湿等恶劣条件下正常工作的能力。

2.2开挖面障碍物风险及应对措施措施直径12m、双线南京过江通道盾构法施工往往会受到复杂的工程地质条件和地质勘探局限性的限制，过江隧道工程穿越的地层中可能会出现包括旧桥台、废弃钢筋混凝土桩以及人防工事等在内的各类障碍物，使得盾构机的推进受到影响或导致盾构机损坏。对此，可以采用超声波障碍探测方法在开挖前方20m范围进行障碍物探测，及时找出大石、废桩等障碍物的具体位置，并提前进行处理。在进行障碍物处理时，一方面可以附设从密封舱隔板中向工作面延伸的钻机，及时破除障碍物；另一方面设置石块破碎机来将石块障碍物破碎到粒径在10mm范围内，使其随着泥浆排出。此外，为了对由于障碍物造成的盾构机故障的维修，应当设立气压进出闸门，局部气压下进入密封舱排障，来对盾构机刀盘进行维修。

2.3隧道上浮风险及应对措施盾构设备在掘进过程中，具有一定压力的泥水有可能从开挖面沿着后盾壳窜到盾尾，有的甚至会窜到已经建设完成的隧道衬砌外面，导致已经建成的隧道被泥水所包裹，使隧道面临上浮风险。此外，浆液参数以及汽配比的适应程度也会导致过江隧道出现上浮风险。因此，为了有效预防隧道上浮风险，一方面应当加强注浆控制。在进行注浆时可以采用同步注浆来对隧道上浮进行有效控制。在进行同步注浆时，其性能指标应当满足初凝3~5h，终凝4~12h，加入促凝剂后，初凝时间可以缩短到45min，在固结体强度方面应当满足1d大于等于0.3MPa，28d大于等于2.5MPa的性能指标。同时，在进行注浆过程中，应当对注浆压力进行控制，避免注浆压力过大而出现江底冒浆和管片位移变形。另一方面，采用其他抗浮措施，如适当提高同步注浆浆液的稠度；将管片间螺丝复紧，尽量减少螺栓和管片间的自由活动空间；在盾构机的推进过程中，为了减小千斤顶后坐力中的向山上分力，可以采用将盾构的坡度设置为略小于隧道的坡度等抗浮措施。

2.4工作面失稳、透水以及塌方风险及应对措施由于直径12m、双线南京过江通道盾构法施工是穿越江河施工，工程的上面是奔流不息的江河，河水压力较大，加上其地质条件大多为透水性较强的砂质土或淤泥，使得直径12m、双线南京过江通道盾构法施工过程中面临着工作面失稳、透水以及塌方风险。为了有效降低工作面失稳、透水以及塌方风险，在选择盾构机型时应当选择密闭性能相对较高泥水平衡盾构机，同时对于不同地质条件的过江隧道盾构法施工应当控制好掘进方法、掘进速度以及相关掘进稳控措施。此外，为了有效降低工作面失稳、透水以及塌方风险，还应当落实隧道结构的自防水工作。一方面落实管片防水工作，目前，大多数采用盾构法施工的过江隧道均采用钢筋混凝土管片拼接而成，因此，管片防水性能直接决定了隧道的防水性能，在进行直径12m、双线南京过江通道盾构法施工时，可以采用高精度模具来确保管片的尺寸精度，并在拌制混凝土时严格按照隧道工程设计的防水等级和试验确定的配合比来进行；另一方面是加强注浆防水工作。

3结束语

近年来，随着我国交通运输业的不断发展，各类过江隧道不断增多。由于过江隧道盾构法施工是穿越江河施工，地下水丰富的施工环境，在一定程度上加大了施工风险和难度，加上盾构机在过江时的一些客观条件限制，使得过江隧道盾构法施工存在一定风险，因此，在直径12m、双线南京过江通道盾构法施工过程中应当就各种风险采取相应的应对措施，保证南京过江通道盾构法施工的顺利开展。

参考文献：

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