老旧房屋现状极差 开展工作困难重重

▲铁路局家属院房屋外貌

线路穿越的铁路局家属院内共有18栋老旧房屋，涉及两个社区共1013户2563人，房屋产权分属中铁二局、中铁八局和成都铁路局。这些房屋建于上世纪五六十年代，房屋结构均为砖混结构、基础埋深浅，有的房屋甚至开裂、渗漏、变形，现状条件极差。

此外，在房改后这些房屋权属已分户，居民多为上述单位退休老职工，住户性质多以老人、上班族、出租户等为主，人员关系复杂。

由于房屋密集，地质勘察和资料收集困难；由于年代久远，房屋结构、管线情况摸查困难。在项目上场前期，开展工作十分困难，举步维艰。

小曲线 长距离 大坡度 风险高 难度大

成都地铁5号线北站西二路站至西北桥站区间，双线盾构机需在29.01‰坡度条件下以400米小曲线半径、各连续掘进约400米，长距离、大坡度穿越铁路局家属院内18栋老旧房屋。

400米半径小曲线穿越密集房屋建筑群的盾构施工却在业界少有，29.01‰的坡度与地铁设计规范中正线最大坡度宜采用30‰坡度的相比所差无几，又是在下穿老旧房屋密集建筑群条件下施工，盾构机姿态控制的难度可想而知。稍有不慎，轻则出现盾构机推进轨迹此起彼伏、左右偏移“蛇形”前进，重则导致隧道管片严重错台、破损、渗漏水等严重的质量问题。

另外，常规的盾构施工允许沉降已经远远超出现状房屋的承受能力，房屋沉降控制极为苛刻，项目团队必须挑战极限。

富水砂卵石地层 地下水流量大成“拦路虎”

在如此大坡度的条件下，随着隧道埋深增大，富水砂卵石特殊地层的大流量水成为了盾构施工的头号“拦路虎”。由于埋深大导致水量丰富，坡度大导致水流急速，量大急速的地下水将造成管片上浮，偏离隧道设计轴线，还有可能从盾尾涌出进入隧道造成不可估量的损失，如果不彻底治理“水患”，隧道质量控制也无从谈起。

科技引领 仿真试验

在盾构掘进中，由于盾构对土体的开挖卸载作用和盾壳与周围土体的摩擦剪切作用导致洞周土体受力，引起地层发生变化。为采集到适应当前地质地层且地面沉降值最小的盾构机参数，项目部分别在左线、右线进行了一百多环的试验掘进。在试验掘进期，详细记录每一环的掘进速度、盾构机推力、刀盘转速、刀盘扭矩、土仓压力、出土方量、监测点变化情况，然后将所有数据综合分析，研究同类型地层的地质特性、沉降规律，根据地质特性优化盾构掘进参数，得出理论参考指标。

▲试验段测点变化趋势

▲建筑整体三维模型

▲场地整体沉降示意图

除了分析土体沉降对房屋沉降的影响外，盾构机掘进时的刀盘震动也有可能影响地面建筑物。项目部使用类比法进行模拟计算，从结果来看盾构震动扰动数据在房屋的可承受范围内。

项目部还对下穿房屋期间盾构施工进行有限元仿真模拟分析，有限元分析是利用简单而又相互作用的元素，是用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统，是行业内非常成熟的工程分析手段。

项目部通过建模仿真计算，然后再对比盾构机沉降控制值，得到了盾构机安全掘进的理论保证。

▲有限元模拟模型

强力保障 协同作战

在盾构下穿房屋施工中，为避免地面沉降，必须确保盾构机在穿越建筑物时以最佳状态匀速、同步的掘进，保证盾构机无故障地进行24小时连续掘进。为保证施工，项目部在施工前专门制定了专项施工方案，从人员、设备、物资等方面强力保障施工。

项目部在标配盾构掘进工班的基础上，增加一名专职测量员，时刻监控盾构机姿态、辅助盾构机司机调校盾构机姿态；增加一名电气工程师、一名机械工程师、一名电工、一名机修工跟机作业，保驾护航；每个掘进工班后配一个专业注浆工班进行注浆施工，确保盾构通过后的地层密实填充。

同时，为全力保障盾构施工，项目部所有设备管理人员、物资管理人员、安全管理人员及后勤保障人员全部转移到离施工现场最近的工点上班，就近服务、靠前指挥。

除了定期维护保养盾构机等设备外，项目部还与盾构机、垂直与水平运输设备的厂家技术人员取得联系，通过技术咨询、售后服务等方式常驻施工现场，时刻关注设备运行状态，同时对所有设备、配件、机具做备份备用件，确保降低设备故障率、确保设备运行状态良好。

科学管理 成功突破

通过试验段掘进、仿真模拟、震动类比取得了盾构掘进参考值，做好了充分的人员、设备、物资保障，如何制定科学合理的专项施工方案，如何完美地嵌入施工管理的各个流程环节，事关盾构掘进的安全成败。

方案的确定是打好攻坚战的最大前提。早在项目上场初期，就形成了专项方案，相关人员多次踏勘现场、反复论证，项目部不断收集各方意见、不断修改优化。

期间，先后经过三次建委专家会、四次轨道集团专项会、其他各项汇报研讨三十多次专门论证方案，多方专家出谋划策、各个部门分工配合，施工专项方案和应急预案才逐步丰富完善。

专项施工方案论证通过后，项目部专门为掘进工班长、盾构机司机、测量员、监控员、地面工班长等人员编制了一本盾构施工作业指导书，内容涵盖地面工序、地下工序、掘进参数、注浆、管片安装、监测点布设、应急措施等盾构施工的全部环节，对各工序人员分工及其职责明晰确定，对掘进参数、出渣方量、注浆方量甚至浆液配比参数做指数锁定。

▲专家论证专项施工方案

由于涉及到居民区的多栋老旧建筑、涉及到多个社区、上千户居民，安全稳定事关民生大事，是项目部考虑的头等大事。为保证地面安全稳定必须进行24小时不间断掘进施工，那么专项施工方案、突发情况处理应急预案必须充分、扎实。事涉当地政府不同级别的多个部门，协调工作纷繁复杂。