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摘  要：在盾构施工中下穿重要构建筑物时，对建筑物的保护是关键，本文结合杭州地铁机场线施工过程中下穿高铁路基的工程实例，从盾构施工地质、施工参数、盾构机姿态控制等方面着手，对盾构施工中沉降数据进行分析研究，并提出相应措施控制沉降。

关键词：盾构施工  下穿  沉降控制  二次注浆

1.引言

盾构下穿施工过程中建构筑物发生沉降是比较常见的现象，因此，控制沉降及地层损失率是确保重要建构筑物安全的重中之重。引起建构筑物发生沉降的原因包括：地质水文条件、盾构机姿态、掘进参数、出土量控制以及二次注浆时机等。沉降是多种不利环境造成的结果，本文从杭州机场轨道快线下穿多条高铁路基施工过程着手，提出下穿建构筑的控制沉降措施。

2.工程概况

2.1.项目概况

杭州机场轨道快线新风区间风井5～火车东站站区间隧道设计起始里程：右（左）K29+809.331，终止里程：右（左）K31+703.672，长度约为1894.341m。单圆盾构区间，管片外径6900mm，内径6100mm，环宽1500mm，厚度400mm，采用钢筋混凝土通用型管片错缝拼装。区间采用2台铁建重工ZTE7150复合式土压平衡盾构机掘进，从新风路风井5大里程端头始发，始发后490米位置，左线以R=365m（右线R=360m）的圆曲线向南下穿杭州东站铁路咽喉区，最后到达火车东站站小里程端头接收。

本区间左线于K30+300～+427（长127m、85环）、右线于K30+305～+432（长127m，85环）段下穿杭州东站铁路咽喉区（影响范围包括下穿段前30m+下穿段127m+下穿段后30m+盾体长度9m，共计196m）。该处铁路共计10股轨道，其中1～7股为高铁、8～10为普铁轨道。

机场快线下穿段杭州东站铁路咽喉区既有路基均为碎石道床，路基约为4.6m厚，路基下布设约12m深的水泥搅拌桩，水泥搅拌桩直径0.5m，间距1.2m，同时设置20m厚的塑料排水板桩，桩间距1.2m，共20m深地基加固。

2.2.水文地质情况

盾构下穿范围隧道纵向坡度为28.2‰，盾构下穿范围地层从上到下依次为：碎石填土1-1、砂质粉土3-2、砂质粉土3-4、砂质粉土3-5、淤泥质粉质粘土4-2、粘土5-1、粉质粘土夹粉土5-2、粉质粘土7-1、粉质粘土夹粉土7-2、粉质粘土11-1、全风化凝灰岩20-1、强风化凝灰岩20-2、中风化上段凝灰岩20-3。

3.穿越施工情况

盾构区间左线于2021年8月1日～8月20日完成连续下穿，区间右线于2021年9月1日～9月16日完成连续下穿。

左右线下穿完成后，2021年12月16日自动化监测数据情况如下：

4.下穿高铁路基沉降控制措施

4.1.设置试验段总结参数

盾构施工过程中，掘进参数是随着不同的土层、埋深等条件变化而变化的，故而施工期间施工参数是一个动态的管理。本区间左右线下穿高铁路基前30m设置为试验段，根据试验段推进过程中参数设定以及地面沉降监测情况，总结出满足盾构连续下穿高铁路基施工中沉降控制在设计要求之内的施工参数。

4.2.下穿前的准备工作

下穿前仔细对盾构液压系统、泡沫系统、掘进系统、顶进系统及电路系统等设备进行检查，确保穿越过程中设备零故障，进行不间断施工。

4.3.下穿过程中参数设定

下穿区间地层隧道位于粉质粘土7-1、粉质粘土9-1、粉质粘土11-1，隧道与铁路轨面竖向净高差约39m～41.5m，所处地层属于不透水地层，盾构在此地层内掘进应保证土压平衡的情况下匀速掘进，减少对地层的影响。微扰动掘进模式即在土仓压力上下波动小（土仓顶部压力波动幅度控制在0.2bar之内），刀盘转速低。

掘进速度控制在30mm-40mm/min，推进过程中保证同步注浆量与推进速度匹配，浆液量为1.5倍理论值为宜，及时填充饱满，减少地层损失。

出土量的控制保持精确出渣计量，确保出土不超排。盾构掘进时通过出渣的方量和重量来推算掌子面的情况。超挖，掌子面就可能出现坍塌，造成地表沉降；欠挖，掌子面周边土体向四周挤压，改变地层的预应力，造成地表隆起，待盾尾通过后，土体急速回落，最终造成地表沉降。

二次注浆是在管片盾尾脱出数环之后，利用管片注浆孔再次对壁后进行注浆的方法，其作用是对同步注浆未填充完全的部位进行补充注浆；对同步注浆因浆液凝固后形成收缩，或浆液扩散、流失而形成的间隙进行补充注浆。

在高铁路基正下方的隧道内进行二次注浆，注浆范围为隧道上方120°，实行注浆压力与浆量双控。

（1）注浆压力

二次注浆压力控制在0.2～0.4MPa，实际压力根据计算及现场注浆效果最终确定。

（2）注浆量

二次补强注浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况具体确定。

（3）注浆顺序

为保证环箍效果，应从下往上对称注浆；建构筑物下方采用增设注浆孔的管片，浆量与压力双控。

（4）注浆结束标准

补强注浆以洞门渗漏情况和压力控制为主，达到设计注浆压力且洞门无渗漏则结束注浆。

4.4.注入克泥效

机场线盾构刀盘开挖直径为7180mm、盾体直径为7150mm，在盾体周边与地层存在15mm的间隙。克泥效凝结时间快，利用盾体径向孔向盾体四周注入克泥效胶体，用以填充盾体周边与地层之间的间隙。克泥效还具有良好的抗稀释性和挡水性，可阻止盾尾后方来水，迅速填充土层与壳体之间缝隙，可有效控制地表沉降，也是下穿高铁路基重要措施之一。

5.结束语

综上所述，通过盾构下穿多条高铁路基控制沉降的工程实例，总结出以下沉降控制措施：

（1）设置好试验段，总结出满足沉降要求的施工参数。

（2）下穿前对所有设备、系统的检查，保证盾构平稳推进也是控制沉降的关键。

（3）做好出土量控制，同时确保同步注浆的方量以及二次补浆及时跟上。

（4）克泥效注入快速填充刀盘外径与盾壳之间的空隙，及时稳定地层，减少地层损失，控制高铁路基沉降。

通过杭州地铁连续下穿多条高铁路基盾构施工，我们验证了试验段总结参数，下穿前检查设备，施工参数信息化设定，以及加强同步注浆和二次注浆，并使用克泥效工法等多项技术措施，可解决地面沉降问题，保证高铁路基沉降可控，杭州地铁顺利完成，为后续类似地层盾构施工提供宝贵施工经验。

参考文献

[1] 盾构近距离下穿对已建地铁隧道的位移影响及施工控制[J]. 张琼方，夏唐代，丁智，黄小斌，林存刚.岩土力学.2016（12）

[2] 盾构下穿既有地铁区间隧道沉降控制研究[J]. 杨建烽，郑余朝，陈强，严石友.隧道建设（中英文）.2019（S2）