0 引言

　　印度尼西亚是多火山国家，人口稠密、建筑规划复杂，隧道须穿越高地震烈度和复杂地层地区，给高铁施工带来较大难题^[1,2]。印度尼西亚雅万高铁全长约150km，设计时速350km，是我国“一带一路”战略和印尼海洋支点战略相互对接的重大工程项目^[3]。雅万高铁1号隧道采用大直径泥水盾构方案，穿越地层复杂，上部建筑物包括城市轻轨、高速公路、互通立交和清真寺等^[4]。

　　依托1号隧道工程盾构掘进方案，在分析地区环境和工程地质条件的基础上，探讨高地震烈度、复杂地层环境下采用大直径泥水盾构下穿轻轨的施工技术。

　　1 工程概况

　　雅万高铁1号隧道位于雅加达市区，距高铁Halim车站约2.5km，分为进口明挖段、盾构隧道及出口明挖段。1号隧道自高速公路北侧进入地下，小角度下穿既有轻轨、高速公路、清真寺等，从高速公路南侧出地面。设计为单洞双线隧道，全长1 885m，其中盾构段起讫里程为DIK2+770.500—DIK4+239.500，盾构隧道全长1 469m，平面如图1所示。

　　图1 盾构隧道平面  

　　1.1 地形地貌

　　1号隧道位于冲洪积平原区，地形平坦、地势开阔，隧道进口处并行河流，于DIK2+940.000—DIK3+700.000处跨越高速公路，于DIK3+700.000至隧道出口段并行高速公路。

　　1.2 场地环境

　　周边主要有雅万高速公路主道、互通环路、支道、北侧城市河流、南侧密集居民区及2座清真寺，交通流量大、沿线建(构)筑物较多。下穿高速公路互通处开挖面距既有桥梁桥台及基础较近。对施工沉降要求高的建(构)筑物较多，如高速公路、清真寺等。

　　1.3 地层岩性

　　隧道沿线范围内地层表层覆盖第四系全新统人工堆积层(Q^ml)杂填土，第四系更新统冲洪积层(Q^av)以黏土、粉质黏砂类土、细圆砾土为主，局部半胶结。洞身范围内地层主要有黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂及细圆砾土，地层差异较大，局部地层呈胶结现象，使地层软硬不均。

　　1.4 水文地质

　　场地地表水主要为河流水及地势低洼地段积水，河流多为常年流水河，季节性水位变化较大。桩号DIK2+540.000—DIK2+600.000并行河流，河流两岸均已完成混凝土衬砌，河道宽约18m，水深0.5～1.5m，水流较缓，河岸较顺直。调查期间，旱季(4—10月)水深<1m，雨季(11月至次年3月)水位有所增高。

　　地下水类型主要为第四系孔隙潜水和承压水。孔隙潜水主要靠大气降水补给，勘测期间地下水埋深0.300～7.800m，水位变幅一般为2～3m。层承压水以粉质黏土等黏性土层为相对隔水顶板，顶板埋深10.000～21.300m，隔水底板埋深18.100～34.700m。

　　2 盾构机性能参数

　　雅万高铁1号隧道盾构段采用218号泥水加压平衡盾构机，开挖直径13.23m。刀盘采用面板式，开口率为33%，由1把中心刀、340把切刀、24把周边刮刀、170把撕裂刀、2把超挖刀构成。刀盘面板整体做耐磨堆焊设计，外周贴耐磨条。刀具采用耐磨合金以延长使用寿命。采用泥水加压平衡盾构机，基本性能参数如下:主机总长约13.5m，后配套整机总长约92m，总重约1 900t，开挖直径13 230mm。前、中盾外径分别13 190,13 175mm，盾尾外径和间隙分别为13 160,50mm，装机总功率约6 567k W，最大掘进速度60mm/min，最大推力175 000k N，盾尾采用4道钢丝刷+1道钢板束+1道止浆板+1道紧急气囊进行密封，土压传感器采用4个开挖仓和2个气垫仓，液位传感器采用4套气垫仓(2套电位式，2套绳式液位传感器)，主轴承寿命≥10 000h，最大工作和设计压力分别为0.8,1MPa。可拼装管片宽2m。

　　3 盾构始发段掘进

　　3.1 始发部署

　　1号隧道盾构段采用直径13.19m泥水加压平衡盾构机，自进口明挖与竖井段整体始发，始发部署流程如图2所示，掘进1 469m后，由接收井吊出。

　　图2 盾构始发部署流程  

　　3.2 始发加固区18m掘进

　　当刀盘进洞后，盾构在始发加固区范围(纵向长18m，上覆土厚度约6.5m)开始掘进。该段始发掘进过程中应遵循低推力、低转速、小扰动原则^[5]，盾构推进过程中确保始发竖井主体结构和侧边墙的安全。本工程在该段的掘进参数如下。

　　1)气泡仓压力0.03～0.05MPa (根据实际洞门密封情况及监测数据确定)。

　　2)总推力设置为30 000k N以下，具体情况根据土层软硬程度及时调整，确保推进速度<10mm/min，推进过程中推力以50k N为阶有序增大。

　　3)盾构刀盘转速<1.0r/min。

　　4)盾构机不进行姿态调整，盾尾脱出始发台前，总姿态调整量<6mm。为防止盾构机旋转，在始发架上焊接防滑块，同时在盾构继续推进前及时切割，避免损坏帘布橡胶。

　　3.3 盾构通过加固区后32m掘进

　　通过端头加固区后，始发段隧道埋深约7m，可适当调整掘进参数。气泡仓压力设置为0.05～0.09MPa，总推力<40 000k N，刀盘转速为1.2r/min，掘进速度为10～20mm/min。

　　3.4 盾构始发剩余段50m掘进

　　在始发剩余段50m掘进过程中，仍控制推力和掘进速度，但可适当增大推力和掘进速度，其中气泡仓压力0.08～0.13MPa，总推力<50 000k N，刀盘转速1.8r/min，掘进速度20～40mm/min。

　　3.5 重难点分析

　　始发阶段，设备处于磨合期和校核期，须设置各施工参数警戒值，确保不出现较大偏差或不良后果。一旦施工参数接近或达到警戒值，或系统显示相关参数不一致，须查明原因并采取相应措施后方可继续推进^[5]。设置警戒值的施工参数包括最大推力、最大扭矩、推进千斤顶最大压力差、推进千斤顶最大行程差，盾尾间隙最大、最小值，土仓压力最大、最小值，最大注浆压力、最小注浆量、最大排渣量、最大推进速度、最大滚动角、最大俯仰角等。

　　4 盾构正常掘进

　　4.1 正常掘进施工流程

　　1号隧道盾构掘进作业流程如图3所示。盾构机完成前100m始发掘进后，须根据1号隧道所处地层条件和始发掘进监测数据优化掘进参数。

　　图3 盾构掘进流程  

　　1)正常推进里程应严格对应施工测量与设计要求的三维坐标，发生误差时及时分析原因，调整盾构姿态，隧道纵轴线方向掘进误差应≤30mm，垂直隧道设计轴线方向误差≤50mm。

　　2)施工过程中严格监视地表沉降，盾构机通过区域地表沉降变形控制为10～30mm，确保盾构坡度不发生突变。

　　3)盾构掘进施工应全程监控，根据地质条件、隧道埋深、轻轨基础荷载、地面沉降等数据进行综合判断和分析。

　　4.2 施工风险及保障措施

　　4.2.1 下穿轻轨段施工

　　隧道DIK2+870.000—DIK2+960.000段与在建轻轨产生小角度交叉，其中轻轨3处桥墩桩基侵入隧道空间内。

　　隧道下穿施工前，在轻轨框架墩与隧道间设隔离桩，桩顶设冠梁，两侧冠梁采用钢筋混凝土梁进行横向连接，隔离桩直径0.8m，隧道DIK2+773.600—DIK2+863.500段处设双侧隔离桩，桩身深度均为26.0m。沿隧道纵向左侧DIK2+863.500—DIK2+897.500,DIK2+899.300—DIK2+925.000为单侧隔离桩，桩身深度均为35.0m。盾构下穿段洞内采用二次深孔注浆进行加固(边墙和拱顶共17孔)，二次支护断面如图4所示。

　　图4 二次支护断面(单位:cm) 

　　4.2.2 下穿大清真寺施工

　　盾构隧道与大清真寺相交里程为DIK4+160.000，隧道从大清真寺左侧下方穿过。盾构隧道下穿大清真寺时，采取洞内与洞外相结合的加固措施。下穿段采用盾构法施工，施工前，在大清真寺与隧道间设置隔离桩，桩顶设冠梁，冠梁采用钢筋混凝土结构，隔离桩直径0.8m，桩长33.0m，加固长度沿57.4m范围，隔离桩距大清真寺最近处净距为50cm。盾构下穿段洞内采用二次深孔注浆进行加固(边墙和拱部共计17孔)。盾构隧道近距离侧穿大清真寺保护措施如图5所示。

　　5 结语

　　以印尼雅万高铁1号隧道盾构掘进项目为研究对象，开展大直径盾构施工穿越轻轨的施工技术控制研究，结论如下。

　　1)始发掘进阶段，刀盘进洞后，盾构在始发加固区范围(纵向长18m，上覆土厚约6.5m)开始掘进，掘进过程应遵循低推力、低转速、小扰动原则，尤其须注意盾构推进过程中确保始发竖井主体结构和侧边墙安全。

　　图5 盾构隧道近距离侧穿大清真寺保护措施(单位:cm)  

　　2) 100m始发掘进后，应先根据隧道所处地层条件和始发掘进监测数据优化掘进参数。施工测量与设计要求的三维坐标应严格对应，产生误差时及时分析原因调整盾构姿态，隧道纵轴线方向掘进误差应<30mm，垂直轴线方向误差<50mm。施工过程中严格监测地表沉降，盾构机通过区域地表沉降变形应控制在10～30mm，确保盾构坡度不发生突变。

　　3)盾构隧道在下穿轻轨等建筑物施工前，可在轻轨框架墩与隧道之间设隔离桩，桩顶设冠梁，两侧冠梁采用钢筋混凝土梁进行横向连接，并设置0.8m隔离桩。盾构下穿段，洞内采取二次深孔注浆进行加固。