盾构机采用水土平衡法通过中间风井的技术
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井 。该 技 术 的优 势 是 ：
１ ）节约投资 。缩小了端 头加 固的规模 ， 省略了盾
收 稿 日期 ： ０ ２— １。 ０ ２ １ ０ １
作者简介 ：黄威 然， ， 男 高级 工程 师， 广州轨道 交通建 设监理有 限公
司 ， 工室 主 任 。 总
图 １ 方案 １ 旋 喷桩 ＋搅拌桩加 固
骤， 完成剩余洞 门破除和塑性混凝土 回填施 工 ， 最后将
剩余水 泥 改 性 土 和塑 性 混 凝 土 一 次 回 填 至 设 计 回
填面。
塑性混凝 土是用黏土和 （ ） 或 膨润土取代普通 混凝
土 中的大部分水泥形 成 的一种柔 性墙 体材 料 ， 这种 材 料 的特点是抗 压强 度不 高 ， ２ ＝０ ５～ Ｐ ， Ｒ ８ ． ２Ｍ ａ 弹性 模 量较低 ， ２ ＝１０～ ０ Ｐ 。一般 在水坝 防渗墙施 工 Ｅ８ ０ ５０Ｍ ａ
井一个 ， 风井 平面尺寸 为 ２ ． × ７２ｒ， 底埋深 约 ８８ｒ ２ ． 基 ｎ ｎ ２ 。基坑周围地层有 ： ３— ＞ ２ｎ ｒ ＜ １ 冲积一 洪积粉细沙 ， 地质 随着过江过河长隧道盾构工程 的增多 ， 盾构机通过 大埋深 中间风井 的机会也 随之增加。 由于盾构 开挖直 径大于管片直径的特点 ， 砂层中盾构始发和到达有较大 涌水涌砂的风 险ｌ 。一般情况下盾构过 中间风井ｌ ， 采取先完成中间风井 主体结构 ， 除洞 门处地下连续墙 凿
７ ４ Ｕ Ｂ ＮＲ Ｐ ＩＴ Ａ Ｓ Ｒ Ａ Ａ Ｉ Ｒ Ｌ Ｒ Ｎ Ｉ ＤＡ Ｔ
都市快轨交通 ・第２ 卷 第 ４期 ２ １ ５ ０ ２年 ８月
中风井 ； 施作 中风井剩余主体结构 。
夯人 工夯 实 。按 每 层 ５ ０—８ ｍ 分 层 回填 ， 回填 ０ｃ 每
２ １ 回填源自文库料 ．
补 勘判别 为 中液化 ； ３ ２ 冲积一 积 中粗 砂层 。 ＜ — ＞ 洪
方案 １ 传统工法） ＋ ０ （ ：６ ０搅拌 桩 ＋外包两排 ６ ｏ ８ｏ
三重管高压旋喷桩方 案 ， 桩间 咬合 １０ｍ ５ ｍ。始 发加 固 长度 ９ｍ， 到达加 固长度 １ 见图 １ 。 ０ｍ（ ）
钢筋混凝土结构 ， 而后盾构机过站的方式 。相 当于完成
一
次到达 、 平移 、 再始 发 的过程 ， 造成 涌水 涌 砂风 险集
中Ｅ ， 风险点 主要 是 中间风井 内外 水土压力 相差悬 ４ 其 ｊ 殊， 极其细小 的缝隙都可能造成严重 的涌水涌砂事故。 上海某过黄浦江公路隧道采用 吊筑法施工工艺＿ ， ５ 该 Ｊ
结合 盾 构 工 法 的 特 点 ， 回填 材 料 应 该 具 备 以 下
特性 ：
１ ～２层做一 次 压实 度 试验 ， 求 回填 体压 实 度 达 到 要
９ ％ ， １ 回填 至站 台板高 度 。两端 靠洞 门位 置预 ０ 第 次 留 ３ｍ宽度不 回填 ， 待左 右线洞 门部 分钢筋 混凝 土破 除后 回填塑性 混凝 土 ， 塑性 混 凝 土在 基坑 外拌 制 ， 泵
工法施工技术要求极高， 需要严格控制不同对象相互间的不
利影响， 盾构掘进对风井结构 ， 即： 降水对周边建构筑物 ， 风 管开挖对隧道结构。风管开挖还可能有涌水涌砂的风险。 水 土平衡法通 过 中风井技术 ， 即在 中风井底 板 结 构完成后 ， 往井 中回填水泥土等材料 ， 盾构掘进通 过风
都市快轨交通 ・第 ２ ５卷 第４期 ２ １ ０ ２年 ８月
土建 技术 ． ． Ｉ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ ６ ７ ． ０ ２ ０ ． １ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ． ６ ２— ０ ３ ２ １ ． ４ ０ ９ ０ ｓ
盾 构 机 采 用 水 土 平 衡 法 通 过
中 间风 井 的技 术
４ ）回填 土 应 具有 一定 的 厚 度 ， 平 衡 基 坑 外 水 土 以
３ 第 １轮破洞 门及塑性混凝土 回填。左 右线洞 门 ） 同时采用从下至上分层凿 除 ， 次 １ 每凿一层 回填 每 ｍ，
塑性混凝土一层 ， 回填高度 与开凿 面平 齐 ， ３ｄ强度 待
后， 再破上一层 ， 量减 少新 旧连续 墙夹 缝暴露 时 间。 尽 依次 向上分层进行 ， １轮塑性 混凝 土 回填至 站台板 第
以下 。
４ ）地下 ２层主体结构 中隔墙施工 ， 混凝土强 度 待
达 到 ７ ％ 以上 进 行 。 ５
压力 ， 可防止可能出现 的涌水涌砂 。
结合以上特 ， 采用 了组合回填材料 ： 塑性混凝土 ＋
水 泥改 ｌ土 ＋ 土 。 生 砂
５ ）第 ２轮 回填 和洞 门破 除 。依 照第 １轮 同样 步
送浇筑 。
１ ）具有一定 的强度 ， 可避 免盾构掘进通 过 中风井
时 机体 下 沉 。
２ ）强度不可 太高 。一方 面 避免盾 构 刀具不 必要 的磨损 ， 另一方 面方便最终的开挖作业 。 ３ ）具有一定 的整体性 。一方面可 以作 为土模 ， 为 盾构换刀临时开挖提供 方便 ， 也为 中板等 永久结 构施 工提供便 利 ； 另一方面有一定 的防水性 能 ， 防止基坑 外 地下水在加固体 中形成渗流通道。
避免洞 门间隙发生的涌水 、 涌砂事故 。
ｌ 与传统加 固方案 比较 １ ｊ
传统过风井的加固方案主要包括水泥土加固、 冻结法 加固、 组合加固， 笔者仅列举 其中较为常用 的两种方案与 本文工法进行比较 ， 以广州地铁 ３ 号线北延线人和一高增
区间盾构工 程 为背 景 资料 。该 工 程需 要 通 过 明挖 中间 风
黄威 然 米晋 生 竺 维彬２
（ ．广州轨道交通建设监理有限公 司 １ 广州 ５ ０ １ ； ．广州市地下铁道 总公 司 １００ ２
广州
５０３ ） １００
构 机 在 中间 风井 到达 、 站 和 再 始 发 的 工 序 。 过
２ ）降低 工程风 险。由于井 内外水 土压力相 当 ， 可
１ ）节约投资 。缩小了端 头加 固的规模 ， 省略了盾
收 稿 日期 ： ０ ２— １。 ０ ２ １ ０ １
作者简介 ：黄威 然， ， 男 高级 工程 师， 广州轨道 交通建 设监理有 限公
司 ， 工室 主 任 。 总
图 １ 方案 １ 旋 喷桩 ＋搅拌桩加 固
骤， 完成剩余洞 门破除和塑性混凝土 回填施 工 ， 最后将
剩余水 泥 改 性 土 和塑 性 混 凝 土 一 次 回 填 至 设 计 回
填面。
塑性混凝 土是用黏土和 （ ） 或 膨润土取代普通 混凝
土 中的大部分水泥形 成 的一种柔 性墙 体材 料 ， 这种 材 料 的特点是抗 压强 度不 高 ， ２ ＝０ ５～ Ｐ ， Ｒ ８ ． ２Ｍ ａ 弹性 模 量较低 ， ２ ＝１０～ ０ Ｐ 。一般 在水坝 防渗墙施 工 Ｅ８ ０ ５０Ｍ ａ
井一个 ， 风井 平面尺寸 为 ２ ． × ７２ｒ， 底埋深 约 ８８ｒ ２ ． 基 ｎ ｎ ２ 。基坑周围地层有 ： ３— ＞ ２ｎ ｒ ＜ １ 冲积一 洪积粉细沙 ， 地质 随着过江过河长隧道盾构工程 的增多 ， 盾构机通过 大埋深 中间风井 的机会也 随之增加。 由于盾构 开挖直 径大于管片直径的特点 ， 砂层中盾构始发和到达有较大 涌水涌砂的风 险ｌ 。一般情况下盾构过 中间风井ｌ ， 采取先完成中间风井 主体结构 ， 除洞 门处地下连续墙 凿
７ ４ Ｕ Ｂ ＮＲ Ｐ ＩＴ Ａ Ｓ Ｒ Ａ Ａ Ｉ Ｒ Ｌ Ｒ Ｎ Ｉ ＤＡ Ｔ
都市快轨交通 ・第２ 卷 第 ４期 ２ １ ５ ０ ２年 ８月
中风井 ； 施作 中风井剩余主体结构 。
夯人 工夯 实 。按 每 层 ５ ０—８ ｍ 分 层 回填 ， 回填 ０ｃ 每
２ １ 回填源自文库料 ．
补 勘判别 为 中液化 ； ３ ２ 冲积一 积 中粗 砂层 。 ＜ — ＞ 洪
方案 １ 传统工法） ＋ ０ （ ：６ ０搅拌 桩 ＋外包两排 ６ ｏ ８ｏ
三重管高压旋喷桩方 案 ， 桩间 咬合 １０ｍ ５ ｍ。始 发加 固 长度 ９ｍ， 到达加 固长度 １ 见图 １ 。 ０ｍ（ ）
钢筋混凝土结构 ， 而后盾构机过站的方式 。相 当于完成
一
次到达 、 平移 、 再始 发 的过程 ， 造成 涌水 涌 砂风 险集
中Ｅ ， 风险点 主要 是 中间风井 内外 水土压力 相差悬 ４ 其 ｊ 殊， 极其细小 的缝隙都可能造成严重 的涌水涌砂事故。 上海某过黄浦江公路隧道采用 吊筑法施工工艺＿ ， ５ 该 Ｊ
结合 盾 构 工 法 的 特 点 ， 回填 材 料 应 该 具 备 以 下
特性 ：
１ ～２层做一 次 压实 度 试验 ， 求 回填 体压 实 度 达 到 要
９ ％ ， １ 回填 至站 台板高 度 。两端 靠洞 门位 置预 ０ 第 次 留 ３ｍ宽度不 回填 ， 待左 右线洞 门部 分钢筋 混凝 土破 除后 回填塑性 混凝 土 ， 塑性 混 凝 土在 基坑 外拌 制 ， 泵
工法施工技术要求极高， 需要严格控制不同对象相互间的不
利影响， 盾构掘进对风井结构 ， 即： 降水对周边建构筑物 ， 风 管开挖对隧道结构。风管开挖还可能有涌水涌砂的风险。 水 土平衡法通 过 中风井技术 ， 即在 中风井底 板 结 构完成后 ， 往井 中回填水泥土等材料 ， 盾构掘进通 过风
都市快轨交通 ・第 ２ ５卷 第４期 ２ １ ０ ２年 ８月
土建 技术 ． ． Ｉ
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盾 构 机 采 用 水 土 平 衡 法 通 过
中 间风 井 的技 术
４ ）回填 土 应 具有 一定 的 厚 度 ， 平 衡 基 坑 外 水 土 以
３ 第 １轮破洞 门及塑性混凝土 回填。左 右线洞 门 ） 同时采用从下至上分层凿 除 ， 次 １ 每凿一层 回填 每 ｍ，
塑性混凝土一层 ， 回填高度 与开凿 面平 齐 ， ３ｄ强度 待
后， 再破上一层 ， 量减 少新 旧连续 墙夹 缝暴露 时 间。 尽 依次 向上分层进行 ， １轮塑性 混凝 土 回填至 站台板 第
以下 。
４ ）地下 ２层主体结构 中隔墙施工 ， 混凝土强 度 待
达 到 ７ ％ 以上 进 行 。 ５
压力 ， 可防止可能出现 的涌水涌砂 。
结合以上特 ， 采用 了组合回填材料 ： 塑性混凝土 ＋
水 泥改 ｌ土 ＋ 土 。 生 砂
５ ）第 ２轮 回填 和洞 门破 除 。依 照第 １轮 同样 步
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１ ）具有一定 的强度 ， 可避 免盾构掘进通 过 中风井
时 机体 下 沉 。
２ ）强度不可 太高 。一方 面 避免盾 构 刀具不 必要 的磨损 ， 另一方 面方便最终的开挖作业 。 ３ ）具有一定 的整体性 。一方面可 以作 为土模 ， 为 盾构换刀临时开挖提供 方便 ， 也为 中板等 永久结 构施 工提供便 利 ； 另一方面有一定 的防水性 能 ， 防止基坑 外 地下水在加固体 中形成渗流通道。
避免洞 门间隙发生的涌水 、 涌砂事故 。
ｌ 与传统加 固方案 比较 １ ｊ
传统过风井的加固方案主要包括水泥土加固、 冻结法 加固、 组合加固， 笔者仅列举 其中较为常用 的两种方案与 本文工法进行比较 ， 以广州地铁 ３ 号线北延线人和一高增
区间盾构工 程 为背 景 资料 。该 工 程需 要 通 过 明挖 中间 风
黄威 然 米晋 生 竺 维彬２
（ ．广州轨道交通建设监理有限公 司 １ 广州 ５ ０ １ ； ．广州市地下铁道 总公 司 １００ ２
广州
５０３ ） １００
构 机 在 中间 风井 到达 、 站 和 再 始 发 的 工 序 。 过
２ ）降低 工程风 险。由于井 内外水 土压力相 当 ， 可