盾构下穿机场联络道施工技术与控制

刘展帆

摘  要：本文结合西安咸阳国际机场三期扩建工程空侧捷运系统盾构区间，主要对盾构下穿机场联络道施工技术与控制点进行分析，以期为类似工程施工提供借鉴。

关键词：盾构；下穿；机场联络道

前  言

本世纪是盾构法施工的大发展时代，盾构法以其自动化程度高、快速高效、对环境影响小的特点而得到广泛应用。其施工中经常会遇到下穿机场机坪或联络道的情况，对于该情况施工技术仍有很大难度。本文结合西安咸阳国际机场三期扩建工程空侧捷运系统盾构区间的施工实例，对盾构下穿机场联络道期间难点及控制措施进行分析。

一、工程概况

空侧捷运系统盾构区间单线长562.017m；线路由接收井起始，由西南向东北方向，沿现状东垂滑联络道（机场联络道，余同）地下敷设，下穿机场联络道后与东航站楼相接；区间线间距为15.6m，平面无曲线，断面呈V字，最大纵坡25‰；隧道结构均位于地下水位以上。

本工程投入两台盾构机，由明挖区间始发掘进，在下穿机场联络道后于接收井接收，区间拼装外径6.2m、厚度0.35m、环宽1.5m的单层管片衬砌。

二、工程地质

⑴地形地貌

场地地貌属黄土塬，地形平坦，勘探点地面高程469.09～474.58m。

⑵区间地质

隧道洞顶覆土约15.86m-18.12m，盾构穿越地层为4-1黄土、4-2黄土、5古土壤。

4-1黄土：黄褐色，具少量针状小孔，含少量钙质结核及零星蜗牛壳，硬塑。

4-2黄土：黄褐色，含少量钙质结核及零星蜗牛壳，土质均匀，饱和，软塑。

5古土壤：红褐色，碎块状结构，含少量钙质结核，该层俗称“红二条”，层中夹有约1.0m厚的黄土，可塑状态。

三、联络道与隧道位置关系

⑴区间隧道平面处于直线，断面处于R=5000凹曲线，变坡前为6‰的下坡，变坡后为25‰的上坡。

⑵该联络道为机场主起升跑道的联络道，通行飞机在此段通行速度约为 30-40km/h，高峰期通行频率约为 5min/次，联络道宽度约221m，盾构隧道线路与联络道平面夹角约为120°，下穿长度347m，盾构隧道顶距联络道14.3m，路基为2m换填加1m的灰土+结构层，结构层为38cm厚水泥砼面层+2cm沥青表处隔离层+20cm水泥稳定碎石基层+20cm水泥砂砾底基层。

四、施工前期准备工作

⑴施工前与业主建立联动机制，并对的现场进行调查，确认联络道结构型式及标高，布设监测点读取初始值。

⑵结合工程情况在同地层条件下设置掘进试验段，试验段掘进时按下穿联络道要求严格控制，并收集掘进参数及沉降数据。

⑶下穿前对盾构机进行检查、维修，确保盾构机性能良好。

⑷下穿前制定应急预案、储备应急物资，并针对地质条件及注意事项对全体人员进行技术交底。

⑸该区段内管片增设注浆孔，根据施工情况及时注浆。

五、下穿期间盾构掘进控制措施

结合西安地铁14号线机场段盾构施工经验及试验段总结情况，为确保本工程施工质量、安全，需动态优化掘进参数、采取多级注浆，严控土压力、掘进速度与姿态、出土量等。

⑴优化掘进参数

结合试验段施工经验总结，掘进参数需遵循“小推力、高转速、低贯入度”的方式，优化后参数如下：盾构推力800-1000t，刀盘扭矩1200-1400kN·m，刀盘转速2.0-2.3rpm，掘进速度20-50mm/min，螺机转速8-13rpm。

⑵多级注浆、快凝早强

由于本工程的特点，施工期间既要做到控制管片上浮，又要控制地表沉降。从试验段掘进开始采取“多级注浆”形式，具体如下：

①一级注浆：掘进过程中，通过盾尾注浆管在掘进的同时进行同步注浆，仅采用左上、右上两根注浆管，注浆量控制在盾构建筑空隙50%，盾构推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。

②二级注浆：管片拖出盾尾3环后，利用二次注浆机和管片顶部吊装孔注入初凝时间10-15s的水泥-水玻璃双液浆，由注浆量控制，注浆量1m³，确保管片顶部建筑空隙的及时填充。

③三级注浆：管片拖出盾尾5环后，利用同步注浆管路连接管片左上、右上吊装孔进行二次注浆，由注浆压力和注浆量双控，当注浆压力达到3巴时停止注入，同时采取多点少注的原则，即每个点位注浆量≤0.5m³，确保减缓管片上浮并及时填充管片腰部以上两侧建筑空隙。

图  多级注浆

④四级注浆：根据地表沉降监测数据反馈信息，当管片拖出盾尾10环后，利用二次注浆机和管片顶部吊装孔注入水泥浆，由注浆压力控制，当注浆压力达到3巴时停止注入，起到抑制地表沉降的作用。

⑶稳压快推、停机保压

①严控土压力、出土量

施工过程严控土仓压力和出土量，采取保压掘进，掘进期间土仓压力控制在1.3-1.5巴之间，拼装管片期间保证土仓压力稳定在比理论计算土压高0.2巴，出土量为理论数据95%（54m³），确保土仓压力以稳定开挖面来控制地表沉降。

②控制掘进姿态

掘进过程必须控制盾构姿态，不得超过±30mm，且垂直基准考虑管片上浮量；盾构轴线偏差单环纠偏量≤5mm，保证盾构平稳掘进。

⑷地面监测

①施工前对联络道布设监测点读取初始值。

②施工过程中加强地面监测，当沉降变化过大及时进行洞内注浆加固。

③提前确定飞机航班通过时段及频率，并实时监控盾构机位置。

④监测人员全天待命，采用人工监测和自动化无棱镜监测对联络道进行加密监测。

⑤监测数据及时反馈至监控室，指导后续施工。

⑥施工期间，联络道地面最大沉降量为-1.6mm，目前各点累计沉降值、沉降速率均未达到报警值。

六、结束语

区间下穿西安咸阳国际机场东垂滑联络道为机场三期扩建工程施工重难点。由此浅析可知经设置试验段、优化参数、多级注浆、严控土压力和出土量，并加强地面监测，确保施工连续、快速，可取得明显的社会效益，为类似工程施工提供经验。

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