CN113818889B - 一种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，包括步骤：S1、人防巷道探测；S2、人防巷道处理；S3、穿越前试验段施工；S4、盾构穿越控制区划分；S5、穿越掘进施工参数；S6、穿越掘进施工控制技术。本发明的有益效果是：本发明避免了传统的开挖工作竖井，不需要施工人员进入人防巷道内部作业，避免了受有毒有害气体的影响；本发明采用预拌流态固化土充填替代水泥砂浆填充人防巷道，施工时采用泵送工艺，工序简单，易于操作，节省大量人工，施工速度快，而且形成的预拌流态固化土强度高，质量可控，可缩短工期，节约经济成本，确保地下、地上结构的安全和稳定，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及地铁盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法。
背景技术
近年来，随着城市规模不断扩大，地铁作为一种高运量、便捷型的交通方式得到了空前的发展。盾构法隧道施工是城市地下空间隧道开挖的常用方法，盾构法施工具有在施工过程中对周围环境影响较小，施工速度和其他传统方法相比较施工速度较快，并且通过盾构法开挖的隧道安全性得到了大大的提高，盾构法隧道施工已经成为城市地下空间隧道的主要修建方法之一。在城市轨道交通建设过程中，经常会遇到与既有地铁隧道、管线、人防巷道、桩基等地下设施发生碰撞的现象，密集的城市地铁网络为新建盾构穿越施工带来巨大的潜在风险，也给轨道交通的建设带来了相应的施工难度。由于历史原因和特殊需要，我国城市中大多分布有人防巷道。这些人防巷道在特殊的年代发挥了特殊的作用，但由于结构简陋，目前已丧失防护功能以及使用价值。既有人防巷道错综复杂，早期缺乏统一规划，且大多无竣工资料可查证。
近年来，随着旧城改造和城市地铁建设的发展，我国盾构穿人防巷道日益增多，各式各样的穿越方式不断出现，根据盾构与既有人防巷道相对空间位置，将穿越方式大致分为：下穿、上穿、上下交叠穿越和并行几类，如申请号为200910308621.5的发明专利公开了一种盾构穿越地下结构物的方法，该方法涉及一种其下方进行盾构施工的地下结构物的底板，所述底板包括有底板垫层和固定于所述底板垫层上的钢筋混凝土结构。申请号为202020668608.2的实用新型专利提供一种盾构穿越前废弃隧道支护及破除置换结构。申请号为201911007484.1的发明专利公开一种盾构穿越人防工程的施工方法，包括如下步骤：步骤1：探明人防巷道的具***置；步骤2：开挖工作竖井；步骤3：有毒有害气体检测；步骤4：进行人防巷道内的清理；步骤5：测量放样盾构隧道边线及与人防巷道的相交位置；步骤6：人防巷道的垂直方向与盾构隧道的相互关系；步骤7：断开人防巷道连接；步骤8：在人防巷道中影响盾构掘进的区域钻设***孔；步骤9：向***孔内填塞静态***药剂；步骤10：进行人防巷道的回填作业；步骤11：静态***药剂膨胀致使人防巷道混凝土破裂；步骤12：盾构机进行掘进作业。
在城市地铁盾构隧道穿越人防巷道过程，尤其是交叉穿越时，其影响也越来越明显，引发的工程事故也越来越多，又因为它们是隐蔽的，部分几乎无任何直观信息。尤其是在软土地区，城市地铁盾构隧道施工时，盾构刀盘刀具配制为软土刀盘，不具备切削钢筋混凝土或块状条石的能力，一旦施工碰到时，盾构推进困难，掘进时，振动及噪声很大，对市民生活干扰大，并且会给施工带来一定的安全风险，造成周边环境的影响，严重时会造成财产经济损失，甚至危及人们的生命安全。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，用于解决或部分解决地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工技术难题，保障施工人员安全、降低施工成本，确保盾构机穿越人防巷道时的安全性。
这种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，包括以下步骤：
S1、人防巷道探测：在沿线加密地质钻孔取芯探测人防巷道位置和形式，探测到并确认人防巷道的基本空间位置和深度，以及人防巷道结构形式和结构类型；
S2、人防巷道处理：在人防巷道距盾构隧道两侧外一定距离设封堵墙，根据人防巷道的宽度，在封堵墙通过地表钻设一定量的注浆孔灌注混凝土，同时在每两个封堵注浆孔间设置补充注浆孔，采用水泥砂浆补充注浆，形成封堵墙，形成两个封堵段；
S3、穿越前试验段施工：根据掘进地层的不同，将穿越人防巷道前的60环作为穿越试验段；根据穿越前试验段盾构机的掘进参数，以及地表的***和沉降监测数据，分析掘进参数对地表***和沉降变形的影响，初步拟定试验段掘进施工各项参数；在穿越前试验段掘进期间，同步注浆采用厚浆，并根据盾构机适应情况和地表监测情况，对厚浆配比和注浆参数进行分析调整；在穿越前试验段掘进期间，根据地表沉降和管片上浮情况，进行二次注浆；根据注浆压力和注浆量对地表的影响，以及注浆时盾构机盾尾的反应，做出相应的调整；根据穿越前试验段隧道线型及成型管片的偏差情况，调整盾构机的姿态，控制管片上浮，控制管片错台及渗漏水；在穿越前试验段掘进期间，采用分散型泡沫剂进行渣土改良，并根据掘进情况确定最合适的泡沫剂添加参数；
S4、盾构穿越控制区划分：盾构穿越人防巷道时划定纵向控制区，整个纵向控制区的掘进参数相同；纵向控制区为盾构穿越人防巷道的前10环为起点以及盾构穿越人防巷道后管片脱出盾尾10环为终点，加上人防巷道本身宽度三者之和；
S5、穿越掘进施工参数：在穿越前试验段前50环掘进结束时，根据试验段掘进参数、地表及周边建筑物沉降数据和地层情况分析，对穿越纵向控制区土压力、推进速度、推力及扭矩、同步注浆、二次注浆和盾构机姿态的施工参数优化；
S6、穿越掘进施工控制技术：采用慢磨的方法进行推进，穿越人防巷道时每环掘进前先将刀盘正反向各旋转两转，掘进完成停机前刀盘正反向各旋转两转，将刀盘前方碴土切削下来；如人防结构被破坏后人防内的污水涌入土仓出现突泥涌水现象，向刀盘内添加膨润土，对土体进行改良；穿越过程抬高盾构机姿态，使盾构主机仰头掘进，并使管片姿态处于上坡趋势；盾构通过前后加强监测管片，并通过管片壁后注浆。
作为优选：步骤S1中，盾构隧道与人防巷道正交或斜交；人防巷道的断面为半圆拱、矩形或圆形，人防巷道的结构采用钢筋混凝土结构、浆砌片石结构或浆砌条石结构。
作为优选：步骤S2中，封堵墙距离盾构隧道轴线10m-15m；每两个个封堵注浆孔间设置Φ80-100mm补充注浆孔；灌注混凝土前添加速凝剂，浇筑时分层浇注，分层厚度0.4m-0.8m，混凝土的浇筑间隙时间不超过混凝土的初凝时间，通过补充注浆孔量取深度；在人防巷道两端封堵完成，且达到截断、封闭人防巷道的要求后，从地表打设钻孔，采用小型水泵进行抽水，抽水钻孔孔径Φ100mm-200mm；小型水泵功率1-2kw，扬程15-20m，流量10-15m3/h，配管50-80mm。
作为优选：抽水完成后，在人防通道内灌注预拌流态固化土，预拌流态固化土采用工程现场的渣土与粉体固化剂按一定比例制备，沿人防通道轴线均匀设置注浆孔，在两封堵墙与人防巷道形成的封闭区灌注预拌流态固化土；再自然养护14d以上，随机抽取若干个点，钻孔、取芯、送检，芯样强度要求达到设计强度；制备预拌流态固化土时，将渣土、粉体固化剂以及减水剂按先后顺序加入搅拌机中，搅拌3min-5min，边搅拌边观察流态固化土和易性，若固化土流动性小即稠度值<50mm，则加入5-10％的水；若固化土和易性满足要求，则出料，运输到施工现场；其中粉体固化剂的掺量为3％-6％；由压力泵将预拌流态固化土经由输送管将轻质填料填入封堵段中，压力泵采用活塞式、挤压式或水压隔膜式泵体。
作为优选：步骤S3中，穿越前试验段盾构机推进速度控制在30～45mm/min；穿越前试验段掘进土仓压力控制在1.6～2.6bar；穿越前试验段掘进推力控制在8000～12000kN，扭矩控制在2000kN·m以下；穿越前试验段掘进刀盘转速控制在1～1.2rpm；穿越前试验段掘进盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar，结合同步注浆压力做相应的调整，使盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量不小于40kg；同步注浆压力控制在2～4bar，注浆量每环4.0m3～5.0m3；分散型泡沫剂原液与水的用量之比为1:30，发泡率控制在5％以内。
作为优选：步骤S5中，穿越纵向控制区的推进速度控制在30mm/min；穿越纵向控制区的土仓压力控制在2.0～2.4bar；穿越纵向控制区的推力控制在8000～12000kN，扭矩控制在2000kNm以下；穿越纵向控制区的刀盘转速控制在1～1.2rpm；穿越纵向控制区的盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar，结合同步注浆压力做相应的调整，使盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量不小于40kg。
作为优选：步骤S6中，盾构慢磨推进速度在30mm/min以内，盾构姿态抬高轴线40～50mm，管片姿态处于2‰～3‰的上坡趋势。
本发明的有益效果是：
1、本发明避免了传统的开挖工作竖井，不需要施工人员进入人防巷道内部作业，避免了受有毒有害气体的影响。
2、本发明采用预拌流态固化土充填替代水泥砂浆填充人防巷道，施工时采用泵送工艺，工序简单，易于操作，节省大量人工，施工速度快，而且形成的预拌流态固化土强度高，质量可控，可缩短工期，节约经济成本，确保地下、地上结构的安全和稳定，降低施工成本。
3、本发明划分了盾构穿越控制区，又利用盾构掘进参数的调整，确保盾构安全穿越人防工程区域。
4、本发明采用慢磨的方法进行推进，每环掘进前先将刀盘正反向各旋转两转，掘进完成停机前刀盘正反向各旋转两转，避免出现卡机。为防盾构机穿越人防巷道时出现叩头现象，将盾构姿态抬高轴线，使管片姿态处于上坡趋势，管片底部有一定的超量，确保了盾构顺利交叉穿越人防巷道，安全可靠性好。
附图说明
图1为地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法流程图；
图2为盾构隧道与人防巷道位置关系平面图；
图3为盾构隧道与人防巷道位置关系立面图；
图4为穿越人防巷道纵向控制区示意图。
附图标记说明：1-人防巷道；2-盾构隧道；3-盾构机；4-纵向控制区外盾构试验段隧道；5-纵向控制区内盾构试验段隧道范围；6-纵向控制区内本身宽度；7-纵向控制区起点；8-封堵墙；9-纵向控制区终点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
本申请实施例一提供一种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，如图1-4所示，包括人防巷道探测、人防巷道处理、穿越前试验段施工、盾构穿越控制区划分、穿越掘进施工参数和穿越掘进施工控制技术六个步骤。
步骤一、人防巷道探测。
在沿线加密地质钻孔取芯探测人防巷道位置和形式，探测到并详细确认人防巷道1的基本空间位置和深度，以及人防巷道结构形式、结构类型等信息。
在此具体实施例中，盾构隧道2与人防巷道1正交或斜交。
在此具体实施例中，人防巷道可以是半圆拱、矩形或圆形等断面形式，其结构可采用钢筋混凝土结构、浆砌片石、浆砌条石等结构。
步骤二、人防巷道处理。
人防巷道处理包括设封堵墙8、抽水以及封堵墙之间的人防通道内灌注预拌流态固化土。
在人防巷道1距盾构隧道2两侧外一定距离设封堵墙8，根据人防巷道的宽度，在封堵墙通过地表钻设一定量的注浆孔灌注混凝土，同时在每两个封堵注浆孔间设置补充注浆孔(兼排气孔)，采用水泥砂浆补充注浆，形成封堵墙，形成两个封堵段。
在此具体实施例中，封堵墙8距离盾构隧道轴线10m-15m。
在此具体实施例中，每两个个封堵注浆孔间设置Φ80-100mm补充注浆孔(兼排气孔)，采用M10水泥砂浆补充注浆。
在此具体实施例中，灌注混凝土前添加速凝剂，浇筑时应分层浇注，分层厚度0.4m-0.8m，混凝土的浇筑间隙时间不超过混凝土的初凝时间，通过Φ100mm补充注浆孔量取深度。
在此具体实施例中，在人防巷道两端封堵完成，且达到截断、封闭人防巷道的要求后，从地表打设钻孔，采用小型水泵进行抽水，抽水钻孔孔径Φ100mm-200mm；
在此具体实施例中，小型水泵功率1-2kw，扬程15-20m，流量10-15m3/h，配管50-80mm。
在此具体实施例中，抽水完成后，在人防通道内灌注预拌流态固化土，预拌流态固化土采用工程现场的渣土与粉体固化剂按一定比例制备，沿人防通道轴线每3m均匀设置一个直径Φ300mm的注浆孔，在两封堵墙与人防巷道形成的封闭区灌注预拌流态固化土。再自然养护14d以上，随机抽取三个点，钻孔、取芯、送检，芯样强度要求达到设计强度。将渣土、粉体固化剂以及减水剂按先后顺序加入搅拌机中，搅拌3min-5min，边搅拌边观察流态固化土和易性，若固化土流动性小(稠度值<50mm)，则加入5-10％的水；若固化土和易性满足要求，则出料，运输到施工现场。粉体固化剂由配置的A固化剂与P.032.5R普通硅酸盐水泥按1：9配制而成，其掺量为3％-6％。由压力泵将预拌流态固化土经由输送管将轻质填料填入封堵段中，压力泵可采用活塞式、挤压式、水压隔膜式泵体。
步骤三、穿越前试验段施工。
1)掘进参数确定
根据掘进地层的不同，将穿越人防巷道前的60环(后10环为纵向控制区)作为穿越试验段。根据穿越前试验段盾构机的掘进参数，以及地表的***和沉降监测数据，分析掘进参数对地表***和沉降变形的影响，初步拟定试验段掘进施工各项参数。
2)同步注浆
在穿越前试验段掘进期间，同步注浆采用厚浆，并应根据盾构机适应情况和地表监测情况，对厚浆配比和注浆参数进行分析调整。
3)二次补浆
在穿越前试验段掘进期间，根据地表沉降和管片上浮情况，进行二次注浆。根据注浆压力和注浆量对地表的影响，以及注浆时盾构机盾尾的反应，做出相应的调整。
4)盾构机姿态
根据穿越前试验段隧道线型及成型管片的偏差情况，调整盾构机的姿态，控制管片上浮，严格控制管片错台及渗漏水。
5)渣土改良
在穿越前试验段掘进期间，采用分散型泡沫剂进行渣土改良，并根据掘进情况确定最合适的泡沫剂添加参数。
在此具体实施例中，穿越前试验段盾构机推进速度控制在30～45mm/min。
在此具体实施例中，穿越前试验段掘进土仓压力控制在1.6～2.6bar(根据试验段参数、隧道埋深及监测数据实时动态控制)。
在此具体实施例中，穿越前试验段掘进推力控制在8000～12000kN即800T～1200T，扭矩控制在2000kN·m以下。
在此具体实施例中，穿越前试验段掘进刀盘转速控制在1～1.2rpm。
在此具体实施例中，穿越前试验段掘进盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar左右，结合同步注浆压力做相应的调整，保证盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量保证不小于40kg。
在此具体实施例中，同步注浆压力控制在2～4bar，注浆量每环4.0m3～5.0m3。
在此具体实施例中，分散型泡沫剂原液与水的用量之比参考值为1:30，发泡率控制在5％以内。
步骤四、盾构穿越控制区划分。
盾构穿越人防巷道时划定纵向控制区，整个纵向控制区的掘进参数相同。纵向控制区为盾构穿越人防巷道的前10环为起点(纵向控制区起点7)以及盾构穿越人防巷道后管片脱出盾尾10环为终点(纵向控制区终点9)，加上人防巷道本身宽度(纵向控制区内本身宽度6)三者之和。
步骤五、穿越掘进施工参数。
在穿越前试验段前50环掘进结束时，根据试验段掘进参数、地表及周边建筑物沉降数据、地层情况分析，对穿越纵向控制区土压力、推进速度、推力及扭矩、同步注浆、二次注浆、盾构机姿态等施工参数优化，并加强盾构司机、技术员、拼装手交流和配合，确保掘进过程中盾尾间隙和管片拼装质量。
在此具体实施例中，穿越纵向控制区的推进速度控制在30mm/min。
在此具体实施例中，穿越纵向控制区的土仓压力控制在2.0～2.4bar(根据试验段参数、隧道埋深及监测数据实时动态控制)。
在此具体实施例中，穿越纵向控制区的推力控制在8000～12000kN即800T～1200T，扭矩控制在2000kNm以下。
在此具体实施例中，穿越纵向控制区的刀盘转速控制在1～1.2rpm。
在此具体实施例中，穿越纵向控制区的盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar左右，结合同步注浆压力做相应的调整，保证盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量保证不小于40kg。
步骤六、穿越掘进施工控制技术。
1)盾构刀盘切削到人防顶部混凝土时，刀盘扭矩突然增大，停止推进，继续旋转刀盘，采用慢磨的方法进行推进。
2)盾构穿越人防巷道时每环掘进前先将刀盘正反向各旋转两转，掘进完成停机前刀盘正反向各旋转两转，将刀盘前方碴土切削下来，防止卡机，停机前还应将螺旋输送机反转，将螺旋输送机内的部分碴土反转至土仓内，避免下环掘进出现卡机。
3)穿越人防前盾构机上的膨润土罐内储备拌制好的膨润土，如人防结构被破坏后人防内的污水涌入土仓出现突泥涌水现象，可向刀盘内添加膨润土，对土体进行改良，确保盾构能正常推进。
4)由于人防巷道顶部回填不够密实或者承载力不够，盾构机穿越人防巷道时出现叩头现象时，从盾构机姿态、管片姿态进行处理。
5)盾构通过前后加强监测管片，并通过管片壁后注浆，确保盾构隧道后期安全。
在此具体实施例中，慢磨推进速度在20/min～30mm/min之间。
在此具体实施例中，抬高盾构机姿态，将盾构姿态抬高轴线40～50mm，使盾构主机仰头掘进。
在此具体实施例中，管片姿态处于2‰～3‰的上坡趋势，管片底部需有一定的超量。
实施例二
某城市轨道交通1号线火车站站～城市广场站区间盾构穿越人防巷道。盾构隧道净空内径为5900mm，使用衬砌环外径为6700mm、衬砌厚度400mm、衬砌环宽度1200mm的钢筋混凝土管片。采用标准环+转弯环组合楔形环，转弯环设计为双面楔形环，每环楔形角为27′30.12″，楔形量为53.6mm；错缝拼装。
右线盾构区间隧道穿越的主要地层为⑤1层淤泥质粉质粘土、⑤2层粉质粘土、⑦2层粉质粘土。其中隧道左右线296～323环及343环～361环盾构穿越地层中有(17)1全风化凝灰岩、(17)2强风化凝灰岩、(17)3-1中风化上段凝灰岩。隧道顶部覆土由上至下分别为：①1碎石填土、②1粉质粘土、③1-2淤泥质粉质粘土、④2粉质粘土、④3粉质粘土、⑤1淤泥质粉质粘土。
由于地下障碍物调查时未能探测到本人防巷道，左线掘进时发现，并开展了详细地探测果表明该人防巷道为半拱形，浆砌条石结构，高度约3m，宽度约4m，与右线盾构隧道正交，全包裹。施工单位制定了详细的穿越方案，具体如下：
1、人防巷道处理
在人防巷道距盾构隧道两侧外各10m距离设封堵墙，根据人防巷道的宽度，在封堵墙通过地表钻设一定量的注浆孔灌注混凝土，同时在每两个封堵注浆孔间设置补充注浆孔(Φ100mm，兼排气孔)，采用M10水泥砂浆补充注浆，形成封堵墙，形成两个封堵段。注浆孔间距1m，孔径Φ300mm，混凝土标号C15。灌注混凝土前添加速凝剂，浇筑时分层浇注，分层厚度0.5m，并通过Φ100mm补充注浆孔量取深度。
在人防巷道两端封堵完成，且达到截断、封闭人防巷道的要求后，从地表打设Φ150mm钻孔，采用小型水泵进行抽水。
在抽水完成后，利用工程现场的渣土，将其与粉体固化剂以及减水剂搅拌3min-5min，并加入5-6％的水增加其和易性，粉体固化剂掺量6％。由压力泵将预拌流态固化土经由输送管将轻质填料填入封堵段中充填施工，自然养护28d，抽取3个点，钻孔、取芯、送检，芯样强度要求达到设计强度0.6MPa。
2、盾构穿越地层有④3粉质粘土、⑤2粉质粘土。将穿越前535环～295环作为试验段，试验段掘进参数。
1)推进速度：匀速推进，推进速度控制在40mm/min。
2)土仓压力：土仓压力控制在1.6～2.6bar(根据试验段参数、隧道埋深及监测数据实时动态控制)。
3)推力、扭矩：推力控制在8000～12000kN即800T～1200T，扭矩控制在2000kNm以下。
4)刀盘转速：控制在1～1.2rpm。
5)盾尾油脂：盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar左右，结合同步注浆压力做相应的调整，保证盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量保证不小于40kg。
6)在试验段掘进期间，同步注浆采用厚浆，注浆压力控制在0.3MPa，注浆量每环5.0m3。
3、盾构穿越建(构)筑物控制区划分
盾构穿越人防巷道段纵向控制区定义为盾构穿越人防巷道前10环以及盾构穿越人防巷道后管片脱出盾尾10环加上人防巷道本身宽度三者之和。
4、穿越掘进施工参数
在穿越前试验段前50环掘进结束时，根据试验段掘进参数、地表及周边建筑物沉降数据、地层情况分析，对穿越纵向控制区土压力、推进速度、推力及扭矩、同步注浆、二次注浆、盾构机姿态等施工参数优化。穿越纵向控制区的推进速度控制在30mm/min；土仓压力控制在2.0～2.4bar；推力控制在8000～12000kN即800T～1200T，扭矩控制在2000kNm以下；刀盘转速控制在1～1.2rpm；盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar左右；盾尾油脂每环注入量保证不小于40kg。同步注浆压力应控制在0.4MPa，管片二次注浆压力为0.5MPa。
掘进过程中将盾构主机姿态控制在2‰的上坡，使盾构处于上坡的趋势，防盾构通过人防时出现叩头现象，原则上盾构机每环的纠偏趋势不大于2‰。值班人员应做好管片的选型工作，上下、左右方向油缸行程差控制在40mm以内，同时还应保证盾尾间隙适中。
盾构穿越人防段期间，加强地表的沉降观测工作，每天观测次数为3次，早中晚各一次，监测小组每天早上7∶00、下午16∶00和晚上11∶00前提交监测成果，根据监测成果指导盾构掘进参数。
5、针对性掘进施工措施
区间穿越地层为⑤1层淤泥质粉质粘土、⑤2层粉质粘土、⑦2层粉质粘土层、(17)1全风化凝灰岩、(17)2强风化凝灰岩、(17)3-1中风化上段凝灰岩。盾构在该类地层掘进易出现地层变形不宜控制；易发生管片上浮、盾构机蛇形推进。为此施工时采取以下措施：
1)结合现有地质资料、适当补充地质勘探，采集地质资料。
2)在条件允许的情况下，了解工作面软硬不均程度，确定掘进推力的大小范围。
3)掘进断面由上至下为淤泥质粘土、粉质粘土、粘土、风化岩层，土层性能不一。掘进中应注意控制推进速度，保持持续稳定推进。在此地层掘进严格控制掘进参数，推力不宜太大，刀盘转数不宜太快，刀具贯入量不宜太深。
4)同步注浆采用厚浆的工艺，确保浆液的初凝时间和强度，稳定地层。
5)加强盾构机推进线路和姿态控制：
5.1)适当降低总推力，控制盾构掘进速度，并根据盾构行程千斤顶所反馈的信息变化，随时调整千斤顶编组和各区域油压；
5.2)充分利用铰接千斤顶的纠偏作用，根据不同状况及时对各组铰接千斤顶进行行程调整；
5.3)根据不同情况，选择不同型号管片进行拼装，同时兼顾管片与盾壳间的空隙变化情况，做到通过盾构后方着力点的导向变化来影响盾构的掘进方向；
5.4)通过改变注浆部位、注浆量和注浆时间，使得盾尾后方成型隧道在盾构推力的反作用力下产生一定范围的变形，从而实现成型隧道与盾构相互之间的影响和制约；
5.5)根据地质资料，***，选择合理的掘进模式。
5.6)通过向土仓和刀盘添加泡沫改良渣土，防止形成泥饼。
5.7)控制出土量，尤其是上部为淤泥质粘土时更为关键，掘进面出现土层坍塌情况。
本发明提出加强人防巷道探测，在人防巷道两端头堵注浆封堵，隧道内部采用预拌流态固化土充填处理；穿越人防巷道前划定盾构穿越控制区，穿越前开展试验段施工确定掘进参数，并采用慢磨的方法进行推进，每环掘进前先将刀盘正反向各旋转两转，掘进完成停机前刀盘正反向各旋转两转防止卡机措施，停机前还应将螺旋输送机反转将螺旋输送机内的部分碴土反转至土仓内，避免下环掘进出现卡机，同时采用盾构姿态抬高轴线，管片姿态处于上坡趋势的技术措施。
本发明提出的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，避免了传统的开挖工作竖井，人员进入人防巷道内部作业易受有毒有害气体的影响；采用预拌流态固化土充填替代水泥砂浆填充，施工时采用泵送工艺，节省大量人工，施工速度快，而且形成的预拌流态固化土强度高，质量可控，可确保地下、地上结构的安全和稳定，降低施工成本。本发明的方法免除了部分人工作业的风险，安全性高，可降低盾构机穿越人防巷道时的安全风险。
Claims (7)
1.一种地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、人防巷道探测：在沿线加密地质钻孔取芯探测人防巷道位置和形式，探测到并确认人防巷道的基本空间位置和深度，以及人防巷道结构形式和结构类型；
S2、人防巷道处理：在人防巷道距盾构隧道两侧外一定距离设封堵墙，根据人防巷道的宽度，在封堵墙通过地表钻设一定量的注浆孔灌注混凝土，同时在每两个封堵注浆孔间设置补充注浆孔，采用水泥砂浆补充注浆，形成封堵墙，形成两个封堵段；
S3、穿越前试验段施工：根据掘进地层的不同，将穿越人防巷道前的60环作为穿越试验段；根据穿越前试验段盾构机的掘进参数，以及地表的***和沉降监测数据，分析掘进参数对地表***和沉降变形的影响，初步拟定试验段掘进施工各项参数；在穿越前试验段掘进期间，同步注浆采用厚浆，并根据盾构机适应情况和地表监测情况，对厚浆配比和注浆参数进行分析调整；在穿越前试验段掘进期间，根据地表沉降和管片上浮情况，进行二次注浆；根据注浆压力和注浆量对地表的影响，以及注浆时盾构机盾尾的反应，做出相应的调整；根据穿越前试验段隧道线型及成型管片的偏差情况，调整盾构机的姿态，控制管片上浮，控制管片错台及渗漏水；在穿越前试验段掘进期间，采用分散型泡沫剂进行渣土改良，并根据掘进情况确定最合适的泡沫剂添加参数；
S4、盾构穿越控制区划分：盾构穿越人防巷道时划定纵向控制区，整个纵向控制区的掘进参数相同；纵向控制区为盾构穿越人防巷道的前10环为起点以及盾构穿越人防巷道后管片脱出盾尾10环为终点，加上人防巷道本身宽度三者之和；
S5、穿越掘进施工参数：在穿越前试验段前50环掘进结束时，根据试验段掘进参数、地表及周边建筑物沉降数据和地层情况分析，对穿越纵向控制区土压力、推进速度、推力及扭矩、同步注浆、二次注浆和盾构机姿态的施工参数优化；
S6、穿越掘进施工控制技术：采用慢磨的方法进行推进，穿越人防巷道时每环掘进前先将刀盘正反向各旋转两转，掘进完成停机前刀盘正反向各旋转两转，将刀盘前方碴土切削下来；如人防结构被破坏后人防内的污水涌入土仓出现突泥涌水现象，向刀盘内添加膨润土，对土体进行改良；穿越过程抬高盾构机姿态，使盾构主机仰头掘进，并使管片姿态处于上坡趋势；盾构通过前后加强监测管片，并通过管片壁后注浆。
2.根据权利要求1所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：步骤S1中，盾构隧道与人防巷道正交或斜交；人防巷道的断面为半圆拱、矩形或圆形，人防巷道的结构采用钢筋混凝土结构、浆砌片石结构或浆砌条石结构。
3.根据权利要求1所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：步骤S2中，封堵墙距离盾构隧道轴线10m-15m；每两个个封堵注浆孔间设置Φ80-100mm补充注浆孔；灌注混凝土前添加速凝剂，浇筑时分层浇注，分层厚度0.4m-0.8m，混凝土的浇筑间隙时间不超过混凝土的初凝时间，通过补充注浆孔量取深度；在人防巷道两端封堵完成，且达到截断、封闭人防巷道的要求后，从地表打设钻孔，采用小型水泵进行抽水，抽水钻孔孔径Φ100mm-200mm；小型水泵功率1-2kw，扬程15-20m，流量10-15m3/h，配管50-80mm。
4.根据权利要求3所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：抽水完成后，在人防通道内灌注预拌流态固化土，预拌流态固化土采用工程现场的渣土与粉体固化剂按一定比例制备，沿人防通道轴线均匀设置注浆孔，在两封堵墙与人防巷道形成的封闭区灌注预拌流态固化土；再自然养护14d以上，随机抽取若干个点，钻孔、取芯、送检，芯样强度要求达到设计强度；制备预拌流态固化土时，将渣土、粉体固化剂以及减水剂按先后顺序加入搅拌机中，搅拌3min-5min，边搅拌边观察流态固化土和易性，若固化土流动性小即稠度值<50mm，则加入5-10％的水；若固化土和易性满足要求，则出料，运输到施工现场；其中粉体固化剂的掺量为3％-6％；由压力泵将预拌流态固化土经由输送管将轻质填料填入封堵段中，压力泵采用活塞式、挤压式或水压隔膜式泵体。
5.根据权利要求1所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：步骤S3中，穿越前试验段盾构机推进速度控制在30～45mm/min；穿越前试验段掘进土仓压力控制在1.6～2.6bar；穿越前试验段掘进推力控制在8000～12000kN，扭矩控制在2000kN·m以下；穿越前试验段掘进刀盘转速控制在1～1.2rpm；穿越前试验段掘进盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar，结合同步注浆压力做相应的调整，使盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量不小于40kg；同步注浆压力控制在2～4bar，注浆量每环4.0m3～5.0m3；分散型泡沫剂原液与水的用量之比为1:30，发泡率控制在5％以内。
6.根据权利要求1所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：步骤S5中，穿越纵向控制区的推进速度控制在30mm/min；穿越纵向控制区的土仓压力控制在2.0～2.4bar；穿越纵向控制区的推力控制在8000～12000kN，扭矩控制在2000kNm以下；穿越纵向控制区的刀盘转速控制在1～1.2rpm；穿越纵向控制区的盾尾油脂注浆泵压力控制在20～22bar，结合同步注浆压力做相应的调整，使盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，每环均匀注入，每环注入量不小于40kg。
7.根据权利要求1所述的地铁盾构隧道交叉穿越人防巷道施工方法，其特征在于：步骤S6中，盾构慢磨推进速度在30mm/min以内，盾构姿态抬高轴线40～50mm，管片姿态处于2‰～3‰的上坡趋势。
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