盾构在岩溶地区下穿运营中的机场飞行区施工技术

周玉标，黄武军

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东 广州 510000)

随着我国经济高质量发展，全面小康的美好生活画卷正徐徐展开，以飞机、高铁及轨道交通为代表的现代中国人出行方式正树立起舒适、高效、便捷的新标杆。然而，随着无缝衔接、立体交通网络的形成一些较为复杂的建设工程如盾构下穿机场飞行区（停机坪、跑道及滑行道等)等隧道工程越来越多地出现。国内盾构下穿机场飞行区的工程有上海轨道交通10 号线下穿虹桥机场跑道、北京市轨道交通机场线T2 支线穿越首都机场停机坪、天津地铁2 号线机场延长线下穿天津滨海机场停机坪及南京宁高城际下穿禄口机场滑行道等。

近年来，针对这种特殊工况，国内学者开展一系列研究形成了相应的施工技术。宋杰[1]以成都轨道交通10 号线二期下穿双流机场工程为例，提出富水砂卵石地层长距离盾构隧道穿越机场飞行区盾构配置优化、克泥效工法、陆地声呐法空洞探测及联络通道预注浆等一系列组合技术措施。王志新等[2]依托穗莞深城际铁路SHZ-9标盾构隧道下穿越深圳宝安国际机场工程，推导出飞机荷载作用下土体任意深度处的附加应力公式。袁新朋[3]通过对珠三角城际铁路下穿运营机场工程的资料调研和实地考察，采用三维数值分析方法对盾构隧道施工过程进行模拟分析，给出了施工过程对土体扰动的程度及影响范围，同时提出施工过程的道面监测建议。陈强[4]以南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场站工程为例，给出穿越前技术措施、获取试验段施工掘进参数、下穿段施工控制及全天候施工监测措施等一套盾构穿越机场滑行道的施工技术。然而从现有研究来看，岩溶地区盾构下穿机场滑行道案例尚且少见，本文依托新白广XBZH-1 标白云机场隧道段工程从不停航岩溶处理、沉降控制及施工监测措施介绍岩溶地区盾构下穿运营中的机场滑行道施工技术。

1 工程概况

新白广城际白云机场隧道段采用刀盘直径9·13m 泥水土压双模式盾构式进行掘进，线路从机场T3 航站楼站引出，依次下穿新建第三跑道南侧防吹坪、Y 绕滑道、B 绕滑道、FBO 停机坪区域、东跑道南侧灯光保护区后向北穿过机场东南工作区、T1 滑行道、T2 滑行道、特种车道、航空加油站、外值班用房、1#道口及P1 停车场，最终到达机场T1 航站楼站。其中T3～T1 区间线路单线全长约2·7km，其中下穿机场飞行区范围长达1·5km（图1)。

图1 盾构下穿机场飞行区卫星图

区间隧道穿越区域主要包括砂层、粘土层和岩层，据统计区间掌子面砂层占比约24%、粘土层占比约51%及岩层占比约25%。其中灰岩岩面起伏较大，层顶高程在-6·11～1·55m 间（勘察场地地面标高为12·17～14·63m)，由于灰岩地层存在岩石差异风化现象，岩石抗压强度根据试验在50～100MPa 间。同时，区间不良地质岩溶发育强烈，见洞率高达41·7%，属于强发育岩溶地区。其中白云机场T1 滑行道地质钻孔见洞率达到96%，T2 滑行道见洞率达到100%。

2 不停航岩溶处理

由于区间线路大部分位于机场围网范围内，给隧道线路沿线地质勘测和岩溶处理带来了极大的困难。工程自开工以来重点开展飞行区岩溶处理不停航施工策划，积极协调白云机场运营等各部门、取得中国民用航空广东安全监督管理局签发的不停航施工行政许可。为减少施工对机场运行的影响，降低施工安全管控风险，对滑行道区域进行二期分段实施，并对各期施工区域进行独立围蔽，施工前利用夜间停航时间对滑行道区域进行管线探查，并完成飞行区外施工便道施工。完成道面砼破除后按照10m×10m=100m2范围布置1 台钻机全面铺开进行溶（土)洞探查，对发现的溶（土)洞遵循以下原则注浆处理，鉴于岩溶发育的不确定性，在滑行道两侧的土面区避开隧道结构预埋后续跟踪注浆套管。

1)所有发现的土洞必须处理。隧道顶部溶洞必须处理。

2)当隧道底部位于弱风化灰岩时，隧道结构轮廓线外放3m，隧道底板以下4m 以内的溶洞必须处理。

3)当隧道底为较稳定隔水层（例如粘土、粉质粘土)时：①若隧道底板以下隔水层厚度≥5m，隧道底的溶洞一般不处理；②若隧道底板以下隔水层厚度＜5m，且最上层溶洞顶板厚度＜4m 或厚跨比＜1，则隧道结构轮廓线外放5m，岩面以下4m 范围内的溶洞必须处理。

4)当隧道底至岩面范围内为砂层或无较稳定隔水层时：①若最上层溶洞顶板厚度≥5m，隧道底的溶洞一般不处理；②若最上层溶洞顶板厚度＜5m 或厚跨比＜1，则隧道结构轮廓线外放5m，岩面以下5m 范围内的溶洞必须处理。

3 沉降控制措施

3.1 复合式盾尾注浆

在现有盾尾同步注浆系统的基础上，在盾尾顶部增设特制的同步双液注浆模块及配套的复合注浆系统，在盾构掘进过程中，盾尾同步进行双液浆及砂浆注浆，相当于在同步注浆阶段同时进行一定的二次补浆，可解决盾构同步注浆顶部及周边填充不密实的问题。复合注浆系统在盾构下穿机场滑行道内沉降控制重点区域时发挥巨大作用（图2)。

图2 复合式注浆系统同步双液注浆模块示意图

3.2 浓泥浆取石

岩溶地区掘进掌子面普遍存在灰岩，由于岩层风化程度不一通常存在裂隙发育，刀具进尺会使得开挖面的岩体沿着裂隙整块剥离，导致剥离下来的较大直径块石无法顺利由排浆管带出，造成堵管频繁，且会堆积在土仓内造成切口水压波动容易造成地表沉降超限。浓泥浆取石是指在泥水、土压两种模式同时启动的状态下，采用浓泥浆进行防喷涌，利用螺旋机快速排除土仓积压的块石，快速恢复泥水掘进模式的一种仓内积石排出方法，减少了盾构下穿滑行道因块石堵管引起仓内压力波动过大而造成地表沉降异常（图3)。

图3 浓泥浆取石排出的仓内积压块石

4 施工监测措施

4.1 自动化监测

如图4 所示，在建筑物或临时支架处设置全站仪，采用太阳能板供电，安装塑料透明保护罩既解决仪器频繁更换电池难题，又防止恶劣天气损坏仪器。通过扫描技术对道面区进行全天候自动化监测，而对土面区则安装改装后棱镜满足飞行区布置高度为地面±0 标高要求。同时，在夜间停航时间人工采用电子水准仪复核，将全站仪采集的数据与水准仪测得的数据进行比较。通过自动监测实时数据，及时反馈数据调整盾构掘进参数，盾构下穿滑行道监测沉降最大为-7·6mm，隆起为4·5mm，变化大的监测点均位于土面区且实现了道面区零沉降。

图4 飞行区自动化监测作业

4.2 现场巡视

盾构下穿前在围网外设置临时应急材料集装箱作为现场巡视值班点，现场24h 巡查主要由已办理机场围网内通行的测量人员进行，由测量人员对其余巡视人员进行地面情况现场交底，包括线路行走方向，道面情况及监测点分布情况等。现场巡视内容包括监测点保护情况（是否被破坏)、盾构刀盘前20m 及盾构一周内完成掘进的地面情况（包括道面、土面区及道面混凝板分格缝是否冒浆、沉降、开裂、塌坑或震动异常等)。

5 结语

1)由于机场的特殊情况，勘察阶段对机场围网内无法进行常规的地质勘探，岩溶发育地区若溶（土)洞未得到妥善处理，不但造成盾构“磕头”破坏已成型永久隧道结构，而且道面沉降过大或不均匀沉降将影响飞行的运行对机场运营安全风险大。通过积极协调、分期围蔽及加大资源投入，对滑行道区域进行不停航岩溶处理，经实践证明措施切实可行。

2)盾尾复合注浆及浓泥浆取石应用，及时填充开挖间隙、保证周边填充密实，减少块石堆积土仓、避免堵管引起的仓内压力波动，有效地控制盾构下穿滑行道期间的沉降。

3)机场飞行区地表监测有其特殊的约束条件，常规的沉降监测点布置困难，而通过全天候自动化监测及现场巡视，利用夜间停航时间进行人工监测对比的措施，能很好地动态指导盾构下穿滑行道施工。