崔喆鑫
洛阳市轨道交通集团有限责任公司 河南省洛阳市 471000
摘要：牡丹大道站～市民之家站区间起于牡丹大道站，出站后，沿兴洛西街敷设，区间左、右线间距为9m～16.64m，在距离市民之家站东端头接收。
关键词：洛阳地铁；盾构区间；技术总结
1 前言
牡市区间隧道穿湖段属于螺旋下降的隧道掘进，左线隧道从202环开始进入开元湖，穿越开元湖319米，至415环出开元湖；湖底距离隧道顶部最浅13.33米，最深14.97米；右线隧道从201环开始进入开元湖，穿越开元湖292米，至395环出开元湖；湖底距离隧道顶部最浅处13.2米，最深处15.8米。隧道下穿开元湖左、右线间距为14.82m至16.21m。牡市区间线路最大纵坡为26.069‰，隧道结构顶部最大覆土为18.3m，最小覆土10.4m。
2 开元湖设计概况
洛阳开元湖南北位于开元大道与展览路之间，东西位于永泰街与长兴街之间，设计东西长576米，南北宽310米，湖深2.5米，占地面积约178560平方米；湖底采用50cm素土夯实后，再浇筑15cm厚C15素混凝土底板；湖岸挡墙采用C25钢筋混凝土结构，东、西、南三侧设有5级条石台阶，北侧为垂直混凝土挡土墙。底板南北方向每6米设置1道伸缩缝，东西向每12米设置1道伸缩缝，沿伸缩缝中线设置1m宽的水工织物局部防水层。
3施工准备
3.1开元湖与隧道关系
牡市区间左线隧道从202环开始进入开元湖，穿越开元湖319米，从415环出开元湖；湖底距离隧道顶部最浅13.33米，最深14.97米；牡市区间右线隧道从201环开始进入开元湖，穿越开元湖292米，从395环出开元湖；湖底距离隧道顶部最浅处13.2米，最深处15.8米。隧道下穿开元湖左、右线间距为14.82m至16.21m。
3.2盾构机参数
投入牡市区间右线的763盾构机由中铁装备在S817盾构机的基础上进行改造而成，刀盘为新造，根据本工程区间隧道主要穿越地层为6-3卵石层，刀盘设计如下：
新制刀盘采用驱动中心隔板封闭式，开挖直径φ6470mm，刀盘环梁外焊接2圈合金耐磨块。刀盘结构总重约62T，刀盘正面配置4把中心双联滚刀，32把单刃滚刀，36把切刀，8把边刮刀，1把硬质合金仿形刀；刀盘背面焊接4根主动搅拌棒；刀盘布置优点如下：
刀盘开口率40%，刀盘重量约62t，开口在整个盘面均匀分布，利于渣土流动及土压传递更流畅，不易形成刀盘泥饼；刀盘周边布置格栅，提高掌子面的稳定性；
渣土改良：8个刀盘喷口，其中4路为单管单泵，4路为1拖2设计，保证一定的渣土改良及各口的通畅；
刀盘外环梁全合金覆盖、外环梁背面耐磨复合钢板全覆盖，正面焊接耐磨复合钢板，提高了刀盘的耐磨性能。
3.3技术管理准备
为确保牡市区间盾构顺利穿越开元湖，在盾构穿越前，项目部组织编写专项施工方案，组织公司内部专家对专项方案进行内审论证，修改完善后，再组织外部专家评审论证，修改完善后上报监理单位、建设单位审批完成。由项目总工程师组织项目部管理人员方案交底，方案编制人员组织作业人员进行安全技术交底。使每一个参加施工的工作人员清楚了解盾构隧道与开元湖的相对位置关系，了解盾构穿越开元湖存在的主要分风险及应对措施，了解盾构穿越开元湖的工艺流程、掘进参数、注浆参数等。在盾构机操作室张贴牡市区间盾构穿越开元湖存在的主要风险清单及应对措施。另外，使施工人员了解专项应急预案，对所有施工人员进行应急预案交底，组织应急演练，熟知发生突发事件的上报流程及应急处置措施。
4施工工艺及方法
4.1总体方案
盾构机在下穿开元湖掘进过程中，为稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼并降低刀盘扭矩，应选择质量较好的泡沫（巴斯夫）对仓内碴土进行改良，穿湖段渣土改良以膨润土为主，适当加入泡沫，使渣土具有良好的和易性及流动行。
必要时并考虑加入克泥效（膨润土+水玻璃），进行现场配比试验，切实起到堵水作用；
4.2施工方法
4.2.1盾构设备保养维护
设定下穿开元湖时盾构机的掘进参数是施工准备工作的重要组成部分，要求根据开元湖的地基、地质的特点，确定各个关键工序的施工技术，合理地控制掘进参数，科学地制定注浆参数、土仓压力、盾构机推力等参数。
4.2.2试验段设置
盾构施工应保持匀速、连续、均衡。掘进过程中始终保证土仓压力与作业面水土压力的动态平衡，同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定。另外，做好掘进、拼装等各工序的衔接以及盾构队作业班的交接工作，尽量减少非工作时间。
选取进湖前100环作为试验段，分别总结左线盾构机（DZ463）、右线盾构机（763）掘进参数和注浆参数；结合本区间下穿开元湖段地质、水文，在首推百环总结的基础上设置进湖前30环的掘进指令，再将中间的30环作为验证段对各项参数进行总结优化，最后再将进湖前的剩余40段进行再次验证优化，总结出行之有效的各项参数。
4.2.3 掘进参数控制
（2） 采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向。
根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向；
推进油缸按上、下、左、右分成四个组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推进油缸，根据需要调节各组油缸的推进力，控制掘进方向；
在砂卵石地层刀盘扭矩偏大，盾构刀盘转动产生的反作用力造成盾体自转产生滚动角偏差变化较快。滚动角控制应小于±10mm/m。过程中应根据滚动角变化量及时切换刀盘转向保证盾构机掘进稳定。
盾构机在下穿开元湖掘进过程中，为稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼并降低刀盘扭矩，应选择质量较好的泡沫（巴斯夫）对仓内碴土进行改良，穿湖段渣土改良以膨润土为主，适当加入泡沫，使渣土具有良好的和易性及流动行。必要时并考虑加入克泥效（膨润土+水玻璃），进行现场配比试验，切实起到堵水作用。
4.2.4 掘进注意事项
盾构下穿开元湖时，为尽快获得浆体固结强度，在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。
提前通过试验设定同步注浆浆液配合比，并通过施加制浆检验同步注浆的稠度值并取样检测凝结后的砂浆块的强度是否能够满足设计要求。
盾构下穿开元湖属于螺旋下降的隧道掘进，盾构对土体扰动大，管片背后空隙增大，因此考虑适当增加每环同步注浆量（初步设定为10m3/环），压力满足要求后再停止注浆，确保管片背后填充密实，防止引起湖底沉降。
针对下穿开元湖施工的特点，采取跟进注浆的方法进行二次补充注浆施工以确保管片与围岩之间的空隙能够及时的填充并且快速固结，浆液采用水、水泥、水玻璃配制，浆液配合比为水泥浆:水玻璃稀释液＝1:1（体积比），其中水泥浆的配合比为水:水泥=1:1（质量比），水玻璃稀释液的配合比为水:水玻璃=2:1（体积比），凝结时间约为1min。
在下坡掘进过程中，采取每5环做一道止水环的措施，（每5环在管片背后二次补充注入双液浆，注浆压力达到0.25MPa停止注浆，通过双液浆快速凝结形成止水环箍）。
必要时利用磷酸、水玻璃混合液加快浆液凝固速度，水玻璃溶液:磷酸溶液=1:1，其中水玻璃稀释液的配合比为水:水玻璃=2:1（体积比），磷酸:水=1:10（体积比）。