陈杰
上海宾宏建筑安装工程有限公司
摘要：基于上海长江大桥崇明越江隧道周围地质条件，结合B1标施工特点，分析施工重难点问题，了解隧道底部土壤情况和水文条件，对隧道盾构掘进施工提出风险控制对策。施工中有必要遵循安全性和经济性的原则，使越江隧道设计达到城市交通需求，关注生态环境保护问题，提高工程施工效率。
关键词：越江隧道；施工重难点；盾构法施工；淤泥质土
引言：城市化建设进程下，随着上海市人口密度的增大，加强对地下空间的开发有利于扩大城市容量，通过建造越江隧道缓解城市交通压力。采用盾构法进行越江隧道施工时应科学了解施工重难点问题，辨别施工中可能存在的风险因素，做好风险的有效控制。
1.越江隧道施工重难点分析
上海长江大桥崇明越江隧道两岸属于冲积一级阶地，地面标高在26m左右，地势平坦，土壤中包含黏性土、淤泥质土以及粉细砂等土质，厚度最大可达60m。崇明越江隧道段下伏基岩为泥质粉砂岩和泥岩，隧道两侧居民密集，交通便利。崇明越江隧道施工风险大，施工单位要求沉降变形必须控制在20mm以内，这对实际施工提出严格的要求，且由于洪冲潮淤的特点，应科学考虑洪水位的高度，隧道最大水头压力大概在0.5MPa左右，给管片接缝位置的防水设计带来施工难度。
上海长江大桥越江隧道无论是地质条件还是施工路线都有自身特征，施工时存在较多的不确定因素，给工程带来一定的难度。该项目施工的重难点主要体现在以下几方面：（1）盾构进出洞位置的施工存在风险，开挖面含有淤泥土和黏土层，地下水较多且水位较高，且长江大桥地下位置管线布置密集，防水工程和盾构姿态控制难度大，泥水平衡和洞口密封有一定风险。（2）盾构开挖面存在失稳风险，比如切口水压或者注浆施工时出现问题，导致盾构掘进不顺利。（3）盾尾部分有一定的漏浆风险。该问题下盾尾刷和管片之间会产生一条通道，泥沙因此涌入通道，影响隧道施工质量，给施工单位沉降控制带来影响，容易造成隧道用水风险问题。（4）江底部位存在冒浆风险。施工时，盾构穿越长江的时候因为覆土浅，如果没有做好有效的施工控制，将有可能出现江底冒浆问题，比如泥水舱内的泥水压力控制难度大，或者掘进参数无法有效控制，给后续隧道工程施工带来困难。
崇明越江隧道B1标施工项目为沟通长兴岛至崇明岛的跨海大桥浅滩段，位置处于长兴岛，项目内包含123根直径为128mm、深度98m的钻孔桩。本项目施工是为了完善基础设施建设，提高长江大桥崇明越江隧道的运输能力，缓解交通压力，方便市民出行，推动地区经济发展。上海长江大桥崇明越江隧道B1标项目的施工难点在于长兴岛属于长江冲击岛屿，该岛屿的地质属于砂土层，沉渣较厚且含沙量较大，施工中容易出现扩孔现象，影响桩质量。面对这一情况，中铁二十四局集团有限公司立项之后提出相应的解决措施处理施工难题，应用膨润土配置泥浆，在合理控制泥浆黏度的基础上钻进施工，低速钻进，避免出现扩孔，灌注泥浆时加大斗料数量，依靠混凝土的冲击力去除沉渣，从而实现清除沉渣的效果，避免施工中发生扩孔，保证施工质量[1]。
2.越江隧道施工重难点的解决对策
2.1项目建设管理总体原则
综合上海城市道路建设经验，在长江大桥崇明隧道施工中采用盾构施工方法，并遵循以下几项原则解决施工重难点问题。（1）遵循功能性施工原则。越江隧道施工时应满足城市交通发展需求，对隧道进行总平面布置时应将规划用地、生态环境保护、城市景观设计、防灾等要求充分结合，对隧道主体和相关附属设施科学布置。（2）遵循安全性施工原则。越江隧道建设需要合理遵循道路全寿命周期的建设理念，以人为本，防患于未然，保障车辆行使安全，做好隧道防灾设计工作。（3）集约化原则。在隧道空间利用方面体现集约化特点，比如对有限的结构断面合理组织施工，强调隧道功能，提高隧道的车辆通行能力。再比如道路管理设施上的集约化设计，施工时应综合考虑周围建筑情况。（4）遵循环境友好性原则。无论是隧道施工规划，还是项目运营，应保证项目与环境之间的友好环境，不破坏周围水土，实现隧道项目运营的可持续性[2]。
2.2强调隧道断面与结构的优化设计
长江崇明越江隧道采用大断面盾构施工方案，方案中建筑界限是9.9m，管片内外径分别为10.3m和11.3m，厚度为0.5m。该越江隧道的横断面总共为上中下三个部分，上部分属于纵向排烟道，中间属于地铁轨道，下部为排水泵房。
轨道下部空间应用预制结构，结构两侧填入混凝土。纵断面设计上决定采用V字坡，隧道覆土厚度超过1倍洞径，为满足越江隧道结构的抗浮能力，达到稳定性施工要求，按照长江大桥崇明位置河床最低冲刷线对隧道的影响深度决定覆土厚度。其中抗浮安全系数计算公式如下：公式当中指的是荷载分项系数，指的是浮力折减系数，G为管片自重情况，Q为越江隧道上部静荷载，G1指的是隧道内部静荷载，F为管片承受的浮力。
对隧道的衬砌结构优化设计，按照隧道覆土埋深、水文情况，结合隧道结构情况确定管片设计参数，采用错缝拼装的管片拼接方式，在衬砌环类型方面，使用通用环或者双面衬砌结构，关联使用斜螺栓连接，强度等级控制在8.8级，纵向使用T30螺栓，大致需要36个，环向使用同规格螺栓，需18个。
2.3盾构掘进段风险控制措施
根据上文所述，了解项目盾构掘进施工时可能存在的风险问题，分析风险产生的原因，结合长江大桥崇明越江隧道的大致情况，提出风险的有效控制措施。具体如下：
（1）针对盾构进出洞施工风险的有效控制。该风险属于施工重度风险，可以使用高压旋喷桩，联合压密注浆的办法使地层被加固处理，避免盾构出现突水事故。科学设计盾构始发底座，对其始发姿态有效控制，避免盾构隧道在始发之后越过设计界限，影响施工效果。使用加长盾尾刷，将其和帘布橡胶综合使用，进行洞门位置的密封处理，避免盾构机在通过期间出现泄漏问题。科学设计盾构始发方案，保证盾构达到快速始发要求，维持工程正常掘进，有效控制掘进参数和沉降量，做好施工监测工作。应用管井降水施工工艺，科学预防管涌事故发生。采用盾构下穿施工技术时应配合相应的控制措施，做好隧道轴线偏差的控制，如果偏差量超过40mm，应及时纠偏，盾构下穿时放慢速度，科学控制掘进姿态，对周围做好二次浆液补充。
（2）针对开挖失稳风险的有效控制。将盾构开挖面泥水压力保持在设定值的20kPa范围内，结合地面沉降数据做出有效调整。掘进速度恒定，避免掘进波动或突进，变速时平稳操作。控制泥浆相对密度在1.2左右，黏度在20s即可。对同步注浆量进行有效控制，科学把握浆液质量，尽可能的使用黏度较大的浆液，使注浆量达到建筑孔隙200％以内。
（3）漏浆风险的有效控制措施。对浆液的配合比与初凝时间科学控制，注浆时对注浆压力严格掌握，使注浆量达到预期施工要求。在管片外侧使用海绵橡胶条，将管片接缝处间隙及时封堵。定期在盾尾位置压注油脂。同步注浆时应用早强型浆液，从注浆量与注浆压力两方面入手进行注浆施工控制，在保证注浆压力的基础上确保浆液饱满，避免施工后出现任何沉降变形的情况。
（4）江底冒浆风险的有效控制措施。在轻微冒浆的时候应适当提高推进速度，开挖面的泥水压力保持不变，让盾构在最短时间内穿过冒浆区域。如果冒浆问题严重，建议降低开挖面的泥水压力，尽量提高泥浆黏度，保证泥水压力达到平衡状态，掘进后再次壁后注浆[3]。
（5）精准控制盾构的轴线偏差和推进速度等参数，控制掘进速度在每分钟20mm以内，降低掘进施工对地层的不良扰动影响。有效控制土仓压力，根据出土量确保刀盘土仓稳定，如果施工时发现参数偏离预设值，建议及时纠偏，使偏差保证在40mm左右。提高管片螺栓的强度等级，综合长江大桥崇明越江隧道施工现场情况，建议选择8.8级的管片螺栓，采用隧洞内二次注浆的方式加固隧道结构，从而对地层损失做好补偿，将沉降控制好。经过一系列措施，越江隧道施工的沉降变形在盾构施工穿越半年后区域平稳，沉降值被控制在17mm以内，达到了当地施工控制要求。
（6）高压水状态下管片接缝防水控制措施。综合当地洪水位最大设计高度，了解到管片所能承受的水头压力，做好隧道衬砌结构防水设计，采用自防水的管片结构，遵循综合治理的原则分别从衬砌结构、接缝设计等方面控制隧道沉降，避免隧道结构开裂，确保越江隧道在运行时期不会出现渗漏问题。
总结：总而言之，针对我国常见的上软下硬交界地层特点，以长江大桥崇明越江隧道B1项目施工为例，了解项目施工期间存在的重难点内容，结合实际情况提出有效解决对策。施工前根据隧道底部土壤和水文情况应用膨润土配置泥浆，在合理控制泥浆黏度的基础上钻进施工，同时把握钻进速度平稳，保证施工质量。
参考文献：
[1]张天林.小断面输水隧道施工安全管理存在不足点及对策[J].甘肃科技,2021,37(03):86-87+62.
[2]董文秀.浅谈隧道施工粉尘来源及防治对策[J].建筑安全,2020,35(12):16-18.
[3]樊飞.隧道施工安全事故的原因分析及对策建议[J].居舍,2020(24):53-54.