摘要：核电工程排水隧道采用土压平衡盾构机施工，盾构掘进施工时除需穿越多处构筑物，最主要是需穿越核电海堤大坝。对于如何确保海堤及构筑物的安全，减少盾构掘进过程中对周边环境的影响，是掘进施工的控制重点。盾构机在软土层中掘进建造隧道，将会引起地层移动而导致不同程度的地面和隧道沉降。为了防止地层变形可能导致地表建筑物倾斜，甚至开裂、倒坍，本次掘进工作采取了一些技术控制措施运用到实际施工中，最终确保了海堤及隧道的安全。
关键词：盾构；穿越；海堤
1工程简介
本工程为核电排水隧道工程。排水隧道长约1100m，外边线直径8.1m，内边线直径6.8m，采用双层衬砌施工。
海堤情况：该海堤工程作为核电厂的防洪屏障，堤顶高程8.7~8.9m，为抗震一类构筑物，堤塘结构为带有平台的多级复合式斜坡，堤宽7.2m，内设挡浪墙，外坡侧为复合式混凝土灌砌块石、碎石垫层护坡。
2施工难点
a）本工程盾构穿越海堤在里程K0+315.27~K0+405.06之间，隧道竖向18‰下坡。本工程采用Φ8280土压平衡式盾构机在软土层中掘进建造隧道，由此会引起地层移动而导致不同程度的地面和隧道沉降，即使采用当前先进的盾构技术，也难以完全防止地面隆陷及地层水平位移的发生。
b）排水隧道所处的土层主要为④层淤泥质粘土，承载力特征值为60 kPa，属高压缩性土，强度较低，成拱性差，地面沉降不易控制。
3 处理方法
因穿越前不对海堤进行加高及预先加固处理，给工程施工带来一定困难。为此，现场制定了以下技术措施，保证盾构顺利穿越海堤。
3.1施工技术准备和资源准备
简要概括主要包含：成立专项小组、做好技术交底、施工参数优化、机械设备及检查、设备物资准备、合理安排工期、各项资料收集等。
3.2模拟推进施工
在隧道轴线上设置深层沉降点观测点，进行模拟推进。在模拟推进区域，对出土体进行分析是否与地质资料存在差异，同时逐步、适当的增加和减小土压力、增加和减少出土量，观察地面和深层土体的沉降情况，以此来调整盾构掘进参数，经过反复的试验，尽可能把土压力、出土量等盾构掘进参数调整到满足穿越海堤区域施工的要求。
3.3管片增设注浆孔
为了有效控制盾构穿越前后的海堤沉降和位移，在穿越区及前后范围管片上适当增加注浆孔数量，每环管片新增开10个注浆孔，除封顶块外每块管片增开2孔。
3.4分阶段控制区划分
根据盾构穿越海堤的工况特点，将盾构穿越前后距离划分为三个施工控制阶段，即控制段（Ⅰ区）、穿越段（Ⅱ区）和穿越后控制段（Ⅰ区）。
3.5合理设置盾构机推进参数
盾构穿越海堤过程中，对盾构机推进参数的控制可以有效减小盾构施工对海堤的影响。
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3.6合理设置土压力值，减少对土体扰动
在盾构穿越海堤过程中，设定土压力变化可以大致分为三个阶段：穿越前，随着与海堤之间的距离不断接近土压力值增大；穿越中，此时土压力基本保持在最高位；穿出阶段，盾构头部脱出后土压力逐步恢复至正常。施工时，考虑pv为预备压，宜取0.01~0.02MPa。因此，穿越区域土压力设置如下：穿越前设置土压力0.31 MPa，穿越中设置土压力0.39 MPa，穿出阶段设置土压力0.33 MPa。
3.7降低推进速度，控制出土量
土压平衡盾构压力舱内土压大小还与盾构推进速度以及出土量有关：若推进速度加快而出土率较小，则土压仓土压力会增大，其结果将导致造成地面隆起。反之推进速度放慢，出土率增加将令土压仓土压力下降，引起地面下沉。为此盾构推进过程中做到：降低推进速度，严格控制盾构方向、姿态变化，减少纠偏，特别是杜绝大量值纠偏，保证盾构机的平稳穿越。
3.8严格控制曲线推进过程中盾构姿态，控制盾构纠偏量
盾构在曲线段施工时，盾构姿态随着盾构掘进不断发生变化，盾构切口部位不断超挖土体，造成地层损失，从而引起地表沉陷。在曲线段推进过程中，由于盾构姿态不断改变而导致的地层损失不可避免，因此在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态变化尽可能的降低。因此盾构在曲线段掘进时，分成一小段一小段的掘进（划分的段数越多，土层损失越小）。
3.9盾构推进防渗漏措施
隧道下穿海堤掘进过程中为了防止开挖面失稳和海堤沉降，为减小刀盘切削土体时对海堤的影响，在盾构穿越海堤的区域采用在刀盘正面注入膨润土的方式对刀盘位置的土体进行处理。在掘进的同时向正面土体中注入一定量的泥浆，从而改善土体得渗透性和流塑性。
3.10狠抓管片拼装
管片拼装是隧道推进中的重要施工过程。在盾构进行拼装的状态下，由于千斤顶的收缩，必然会引起盾构机的后退，因此在盾构推进结束之后不立即拼装，需等待2～3分钟周围土体与盾构机固结在一起后再进行千斤顶的回缩。回缩的千斤顶应尽可能的少，以满足管片拼装即可。
3.11加强同步注浆措施，控制周围环境沉降
盾构施工过程中，采用同步注浆工艺，确保浆液填充盾尾管片与土体间的建筑空隙，注浆量的控制应根据模拟推进的监测数据确定，动态控制。严格控制同步注浆浆液的材料配比，并且盾构掘进过程中应加强盾尾密封油脂的压注，以保证盾尾密封刷的密封性能。
3.12根据监测数据及时补充注浆加固
根据监测设计要求及监测方案做好土体沉降和海堤变形的监测，如若地面沉降数值较大，及时向衬砌壁后补注一定数量的双液浆，直到沉降情况达到要求后止。
结 语
通过采取以上技术控制措施和采取手段，盾构机在穿越过程中及穿越结束后海堤和隧道始终保持安全运行状态，海堤沉降量小于国家规范规定的最大限值，即满足国家规范要求。
参考文献：
[1]赵峻.盾构法隧道软土地层盾构进出洞施工技术.《岩土力学与工程学报》，2004年7月，第23卷（增2）
[2]住房和城乡建设部科技发展促进中心.《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008.北京：中国建筑工业出版社，2008年
论文作者:张永勤1,丁德忠2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：盾构论文; 海堤论文; 隧道论文; 管片论文; 压力论文; 地层论文; 过程中论文; 《基层建设》2018年第4期论文;