清高区间盾构机下穿机场高速公路总结

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摘要：广州轨道交通九号线5标是广州地铁第一个车站、区间一起发包的大标段，工程造价10亿，清高区间在盾构下穿高速公路前已完成隧道掘进总长度的90%，盾构下穿机场高速公路为盾构区间最后的重点、难点，各个单位高度重视，积极投入人力物力，目前盾构区间已顺利贯通。

关键词：盾构下穿机场高速公路参数

中图分类号: U455.43文献标识码：A

1工程概况

广州市轨道交通九号线施工5标盾构区间为清布站～高增站区间，该区间线路自沿着迎宾大道东南向行下穿106国道、机场高速北延线矮岗村和机场高速，在高增与三号北延线高增站平行换乘。其中，从1#风井~高增站区间段，由2台三菱泥水平衡盾构机（1685#、1686#）进行掘进施工。隧道线路沿在建迎宾大道下方前行。

1.1穿越机场高速路概况

广州机场高速公路是连接广州市区与广州新白云国际机场及花都区的一条重要道路，全长50.47公里。本标段区间隧道穿越广州机场高速里程为：YDK19+118.100～YDK19+255.552（ZDK19+088.074～ZDK19+222.923），与机场高速呈斜交关系，隧道与机场高速交叉，穿越长度约120m（80环）左右，盾构隧道与机场高速公路关系，隧道所处地层主要为、、、、、地层，盾构机通过时引起的扰动可能对高速公路路面产生一定沉降，故采用通过优化盾构措施及加强监测对高速公路进行保护。左线隧道下穿机场高速主要为223~282环，右线下穿机场高速公路主要为821~887环。

2盾构下穿施工前准备工作

2.1技术方案准备情况

1、盾构施工前要求施工方上报《盾构过机场高速路专项施工方案》，并且组织外部专家对其方案进行审查。

2、在盾构穿越施工前监理部要求施工对其施工人员进行安全技术交底，交底过程中监理全程旁站。

2.2现场准备情况

2.2.1盾构机维护检修及开仓更换刀具

在盾构机穿越机场高速路前，停机对盾构机相关部件进行检修，并选择合适的位置进行开仓换刀，确保下穿过程中主要机械正常运转。针对本次盾构穿越机场高速和剩余隧道所处地层情况，结合前面施工经验，采用全断面滚刀的配置（中内周1#~25#采用镶合金刀圈,外周25#~39#采用普通刀圈）以加强对上软下硬地层的防冲击能力；采用较小刀具启动扭矩，扭矩拟定为25~28N•m。穿越施工前，对两台盾构机进行气压开仓检查，跟踪测量和确认每把刀具的密封试压、启动扭矩及刀具的磨损情况，更换所有可换刀具，确保刀具的完好。

2.2.2地面监测点布设及桥涵鉴定

根据有关规范要求，一般地面隆陷控制在+10mm～-30mm以内；建筑物的沉降控制在-30mm以内，倾斜率控制在3‰以内。隧道通过机场高速时，鉴于其道路等级较高，承担繁重的交通运输，地面沉降控制要求较严格，控制标准应高于地铁规范。

地面及桥涵进行监测点布设，并及时取初始值；并且根据施工需要，要求第三方检测单位在施工期间也要进行监测，以便于及时掌握准备信息 。

3盾构下穿机场高速公路技术措施

该区间地层偏软，隧道覆盖层全部是易沉降、易塌陷的冲积~洪积砂层和软土层，隧道上方机场高速公路是对沉降非常敏感的设施。因此，本区间对盾构机的沉降控制要求远远高于对切削能力的要求，为了保证地面沉降在规范允许范围内，必须考虑稳定的切口水压、适合的刀盘开口率以及两套注浆系统来保证较小的挖掘沉降，同时采用双液同步注浆系统来获得更小的后期沉降。

3.1分析和总结类似地层的掘参数，为盾构穿越机场高速提供参考

在隧道穿越机场高速之前，对盾构之掘进过的类似地层进行了分析和总结.经比较在盾构机过矮岗村段左线435-484环与左右线穿越机场高速时地层类似，均以粘土层为主，局部有上软下硬地层，所以将这一段作为过机场高速前的试验段，并对盾构在掘进这段地层的参数和数据进行了分析和总结。

3.2试验段掘进参数总结

1、切口水压根据隧道埋深、地层情况、地表建筑等，灵活调整切口水压参数。在地表靠近鱼塘段，切口水压适当降低，以防止冒浆；在地表有房屋等建筑的地段，适当提高切口水压，以控制沉降。切口水压根据地表情况控制在100~140kPa之间。

2、470环后，在地面无建筑物的地段，为防止结泥饼，提高掘进速度，适当降低切口压力，采取了欠压掘进的措施。

3、掘进速度是以环流、出碴顺畅为前提，尽量使盾构平稳快速掘进，掘进速度控制在10~20mm/min。

4、推力和扭矩是以环流顺畅和掘进平稳为前提，避免出现推力和扭矩超高现象，推力控制在18000KN以下，扭矩控制在2000KN·m以下。

5、控制好泥浆粘度，根据掘进参数调整泥浆粘度，过粘土层控制在25秒以下，以防止泥饼形成。

4盾构过高速公路过程中施工技术措施

4.1切口压力设置

根据地形起伏的特点，盾构过高速公路时掘进按以下参数操作：盾构穿越广州机场高速时，覆土厚度为9m~14m（含公路两边斜坡），盾构机进入机场高速公路斜坡时将切口水压从130kpa逐渐增大，直至到180kpa（隧道覆土厚度最深位置），待盾构机出机场高速公路斜坡时从180kpa逐渐减少至130kpa。切口水压值的设定：

4.2其他参数设置

1、掘进速度控制在15~20mm/min；总推力控制在10000~20000kN;出土量47m3;转速设为1·0-1·5r/min,刀盘扭矩为1500~2500kN·m；

2、在同步注浆过程中，合理掌握注浆压力，注浆出口压力＝切口水压+60～100KPa，每环均进行同步注浆和二次注浆，同步注浆约6~7方，二次注浆根据压力约2方左右，压力0.7~0.8MPa，二次注浆采用双液浆，初凝时间为13～15秒，防止管片上浮和漏水。

3、采用较小刀具启动扭矩，防止刀具不转动产生偏磨。

4、由于线路处于450m半径转弯段，同时又是6 ‰转22 ‰的上坡段，要减少盾构在机场高速下纠偏，选择正确的掘进参数，加强地表沉降、地下水位及周围建构筑物倾斜观测。

5、加强盾尾舱的管理：在推进过程中，因设备故障和操作失误往往引起切口水压的波动，在每次调高切口水压后，必须进行试推进，并安排专人观察盾尾漏浆情况，确定无漏浆后再正式调高切口水压，进行正常掘进。

6、加强对盾构掘进中的工况管理，严防由于泥饼生成和土仓的堵塞，导致在高速公路下方清洗土仓。向泥浆水中加入添加材料，提高泥浆水的流动性，保障环流系统的顺畅。

6监理工作部署

1、要求施工单位对地面机场高速公路路基及桥涵基础进行调查，与机场高速公路方面加强联系取得相关资料，并对现场进行拍摄留底，并将第三方评估方结果及时送达机场高速方面，必要时对现场采取相应的保护措施，确保桥身不出现裂缝，不破坏桥涵结构；

2、盾构通过机场高速公路之前，要求承包商对盾构参数经过一小段的试验掘进确定，并开仓对刀具进行检查，对磨损较大的刀具进行更换；

3、通过前，做好盾构掘进技术交底工作，掘进时要有专人值守，能够及时调整参数，以满足掘进要求，并做好应急材料、机械设备等应急物资的准备工作，相应质量保证资料齐全，相关人员及时到位，并做好各项安全检查及交底工作；

4、在掘进过程中，要求承包商控制好各盾构参数，及时对盾构及管片姿态进行人工复测，并及时进行同步注浆及二次注浆，做好盾构掘进各项物资及后续设备的准备工作，确保盾构机能够平稳顺利通过；

5、要求承包商对本工程潜在的风险进行辨识和分析，编制完成针对性较强、操作行可靠的应急预案，内容应当包含如何钻孔注浆，哪里钻孔注浆，如何紧急封路等相关措施，且联系交警方面做好相应紧急应对措施，并落实抢险设备、人员、方案；

6、要求承包商将地面沉降报警值适当调低，并加强地面监测，保证监测频率，联系盾构参数及监测数据及时分析；

7、要求监理及承包商安排好白晚班值班工作，排好值班表，并做好交接班工作，请监理部对承包商人员做好考勤，定时巡查现场，有紧急突况时，及时上报。

7结束语

地铁施工过程中，越来越多的盾构隧道将穿越既有道路。其中高速公路因其交通量大 ，等级高，备受业主、监理、设计和施工各方最关注的问题。广州地铁九号线5标在盾构下穿机场高速路施工中，通过预先判断可能遇到的各种不利条件，部署了详细的施工和预警方案，各方通力合作，施工中未发生任何事故，机场高速正常通行，其成功经验为同类盾构施工提供了帮助。