1. 工程概况
1.1. 项目概况
上海市域线机场联络线3标工程范围内包含2个工作井以及2段盾构区间段，其中工作井包括3号风井以及梅富路工作井，区间盾构线路示意见图1。
Figure 1. Interval shield tunnel route schematic diagram
图1. 区间盾构线路示意图
3号风井位于闵行区都市路靠近春申塘处，包括主体结构井及其附属结构，其中主体结构基坑平面尺寸33 m × 28 m，基坑开挖深度最深达到33.7 m，围护结构采用地下连续墙的形式，开挖采用明挖顺作法施工。基坑平面位置见图2。
Figure 2. Plan schematic diagram of the foundation pit for ventilation shaft No.3
图2. 3号风井基坑平面示意图
本标段内含两段盾构区间，其中1号盾构区间为梅富路工作井~华泾站车站，共计2184 m；2号盾构区间为梅富路工作井~3#风井~2#风井，共计5657 m。
区间隧道采用Φ14.07 m泥水平衡盾构掘进机，隧道管片外径为13,600 mm，内径为12,500 mm，环宽为2000 mm，管片厚度为550 mm，管片楔形量为68 mm。
1.2. 水文地质情况
3#风井开挖及围护影响范围内的土层主要有①1填土、②1黏土、②3粉土夹粉砂、③1淤泥质粉质黏土、④淤泥质黏土、⑤1粉质黏土、⑤11粉砂与粉质黏土、⑤31粉质黏土夹粉砂、⑤41粉质黏土。地质情况见图3。
Figure 3. Geological cross-section diagram of the large mileage receiving end and small mileage launching end for ventilation shaft No. 3
图3. 3号风井大里程接收和小里程始发端头地质横断面图
地下水分布情况如下：
1) 潜水：指土层中埋深较低的水，平均水位埋深为0.5~0.7 m，但其受地表水及承压水的影响，在0.3~1.5 m范围内波动。
2) 承压水：承压水水位在潜水位下方，埋深范围在3.0~12.0 m。④1层承压水水位埋深为3.28 m，相应标高为0.98 m，⑤1-1承压水水位埋深为4.53 m，相应标高为−0.14 m。
1.3. 盾构穿越工况
2#盾构由梅富路工作井西端头始发，向西掘进需穿越3#风井，过站后继续西行至2#风井接收。盾构机过站3#风井起始里程为DK14 + 854.7~DK14 + 885.3。
盾构过站段涉及的区间盾构环号为+1207环~+1223环，平面轴线为直线段，竖向轴线为+4.405‰，顶覆土为16.6~16.8 m。过站段示意见图4、图5。
盾构穿越前洞门复测情况如下：
1) 3#风井大里程洞门钢洞圈(接收)中心平偏：+7 mm，高偏：−11 mm；
2) 3#风井小里程洞门钢洞圈(始发)中心平偏：+12 mm，高偏：−24 mm。
Figure 4. Plan schematic diagram of the shield tunnel section passing through the station (Ring +1207 to +1223)
图4. 区间盾构过站段(+1207~+1223环)平面示意图
Figure 5. Longitudinal section schematic diagram of the shield tunnel section passing through the station
图5. 区间盾构过站段纵断面示意图
2. 施工难点
1) 复杂地层盾构掘进施工
本工程过站时盾构切削断面位于④淤泥质黏土、⑤1粉质黏土、⑤11粉砂与粉质黏土、⑤31粉质黏土夹粉砂。其中③1、④、⑤1层土灵敏度高，为本工程主要软弱层，软土对结构变形控制、基础稳定性具有很大影响。
2) 高压线影响
3#风井基坑正上方存在一路220 KV高压线缆，按照规范要求，施工净高仅为14 m，对于施工吊装存在较大影响。
3. 方案比选
1) 盾构接收、始发
常规盾构穿越风井、车站等结构时，通常做法为盾构接收后封掉一侧洞门，然后自另一侧进行始发。具体施工流程为：端头加固–盾构接收–盾构拆机–洞门封堵–盾构安装–盾构调试始发–洞门封堵。
该工艺耗时过长，盾构接收、始发至少需要约3个月时间，严重影响工程工期；同时该工艺对于场地要求较高，需要较大场地进行盾构机大件安装存放，3#风井现有场地无法满足要求；同时该工艺成本较高。
2) 砂浆回填、盾构直接穿越
该工艺在盾构到达3#风井之前首先进行端头加固，端头冻结加固完成后进行洞门凿除，凿除完成后进行基坑回填，回填完成后等待盾构穿越。具体施工流程为：端头加固—洞门凿除—基坑回填—盾构穿越—基坑开挖—洞门封堵。
该工艺在盾构穿越前的工序均可提前施工完成，不影响主要关键工期线路；该工艺对于场地要求小，成本要求低；同时该工艺对于吊装施工需求较小，能够在高压线14 m净空范围内安全施工。
综合考虑，选择盾构直接穿越的工艺进行施工。
4. 施工流程
盾构过站主要分为前、中、后三个阶段。过站前主要进行地基加固(包括水泥系加固、冻结加固)、基座、降水井等配套工程施工，施工完成后进行洞门凿除，后进行基坑回填工作。过站期间采用盾构直接推进过站的方式进行施工，盾构推进采用满环管片拼装[1]，期间配合进行管片注浆。过站后进行基坑抽水、开挖以及洞门封堵等工作。
盾构过站整体施工流程见图6。
Figure 6. Overall construction flowchart of shield machine passing through the station
图6. 盾构过站整体施工流程图
5. 盾构施工过站技术
5.1. 盾构基座
盾构基座结合风井永久结构进行施工，底部浇筑凹型C30混凝土基座，基座中间浇筑M10砂浆，保证盾构穿越过程中切削砂浆，避开混凝土。
基座纵坡按设计坡度4.405‰设置，设计平面轴线为直线段；同时基座与洞门圈之间预留1.5 m宽沟槽，方便后期洞门封堵。基座具体尺寸详见图7。
Figure 7. Layout diagram of shield machine base
图7. 盾构基座布置图
5.2. 管片改制
对于穿越3#风井洞门附近管片采用增设注浆孔管片，5块标准块、2块邻接块每块增加2个注浆孔，每环共28个注浆孔，便于环箍注浆使用，同时内弧面预埋钢板便于烧焊连接板。3#风井内的管片为内外弧面预埋钢板的管片。
为了盾构过站后的洞门封堵，在两个洞门圈位置设置背覆钢板的特殊环管片。大里程接收段生产2环特殊环，特殊环管片背面满覆钢板及迎千斤顶环面布设钢板。小里程始发段生产2环特殊环，特殊环管片背面满覆钢板及背千斤顶环面布设钢板。
5.3. 砂浆回填
洞门凿除完成后，对两个洞门圈前预留的沟槽进行清理，并且用沙袋回填密实，便于后期封堵。洞门凿除完成后，及时进行砂浆回填，同时尽量减少回填时间，以减少洞门暴露时间和土方坍塌等风险[2]。基坑回填采用M10砂浆，回填高度约14.4 m，方量约9300方。回填前对回填坑槽进行检查，无建筑垃圾、杂物，无积水后，方可进行下一步施工。砂浆回填示意见图8。
5.4. 盖板制作
回填完成后，在其上方制作一层2 m厚M10砂浆盖板，内部铺设双层双向
14 mm@250螺纹钢，钢筋与圈梁上钢筋焊接，增强整体性。砂浆盖板示意见图9。
5.5. 清水回灌
因3#风井邻近春申塘，回灌采用春申塘内水源。回填河水至第一道圈梁下方，大约需要回填7000 m3河水。回灌完成后，冻结停冻。将两个端头井垂直冻结孔全部拔除，并回填同步浆液保证密实，最后顶部浇筑混凝土封孔。
Figure 8. Schematic diagram of mortar backfilling
图8. 砂浆回填示意图
Figure 9. Schematic diagram of mortar cover plate
图9. 砂浆盖板示意图
回灌清水前，在井内提前放置水位监测装置及标尺，便于观察水位高度。基坑清水回灌示意见图10。
Figure 10. Schematic diagram of clear water recharge
图10. 清水回灌示意图
5.6. 管片注浆
盾构推进前后过程中，对风井附近的管片进行注浆处理。注浆处理采用单液浆与双液浆隔环压注，其中大里程端洞门处1202~1204、1206环采用双液浆压注，1205环采用单液浆压注；小里程端洞门处1220、1222~1224环采用双液浆压注，1221环采用单液浆压注。
除封顶块外的每块1个注浆孔从下往上对称压注。采用二次拔管注浆，注浆压力0.3~0.5 Mpa，最大不超过0.8 MPa，压浆通过管片预留注浆孔进行压注。入土深度40~50 cm，注一次浆，拔管一次，入土深度20~25 cm，再注一次浆。
5.7. 风井开挖及洞门封堵
盾构过站后推进完成100环后，先对风井进行抽水。抽水完成后，进行盖板破除并清理，盖板破除采用挖机。
清理完成后开始进行基坑开挖，基坑整体开挖顺序为大里程洞门端→小里程洞门端→中间部分。对大里程端洞门附近土方进行放坡开挖，分层高度为每块洞门封板高度，随挖随封，洞门两侧同时进行封堵。总开挖高度9.1 m，长度8 m。封堵完成大里程洞门后后进行小里程洞门开挖、封堵；两侧开挖、封堵完成后对剩余的中间部分进行挖除处理。风井开挖示意见图11。
开挖到基坑腰部时，根据管片受力计算，为保证暴露在外的管片的稳定性，同时避免管片位移受力不均造成管片碎裂[3]，在风井内管片外面增加管片径向斜抛撑(609钢管)，斜抛撑一端烧焊固定在管片外
Figure 11. Schematic diagram of ventilation shaft excavation
图11. 风井开挖示意图
弧面(表面有预埋件)，另外一端固定在圈梁上，在斜抛撑下方设置一道30#型钢竖向支撑。同时考虑下方洞门土方开挖方便，因此斜抛撑每隔4环(8 m)布置一道。管片水平支撑示意见图12。
Figure 12. Schematic diagram of segment horizontal support
图12. 管片水平支撑示意图
洞门封堵采用宽度65 cm的圆弧钢板进行封堵，单块钢板内弧面弦长约750 mm，约6˚，方便运输及安装。随着开挖进度进行封堵。封堵时需要确保焊接质量，保障洞门封堵安全。封堵板示意见图13。
Figure 13. Schematic cross-section diagram of sealing plate
图13. 封堵板剖面示意图
洞门封堵完成后，对洞圈采用单液浆压注处理，压注过程中注浆压力控制在0.3~0.5 MPa，最大不超过0.8 MPa。压注过程中，在洞圈位置观察球阀返浆情况，以洞圈球阀冒浆为准。
6. 施工成效
本工程盾构于2022年9月14日~9月22日完成3#风井穿越，穿越全过程中，盾构高程最大偏差为−34 mm，水平最大偏差为+25 mm，整体姿态控制良好。同时在基坑开挖的过程中，未出现洞门漏水情况。盾构顺利穿越3#风井。
7. 结语
机场线3标盾构穿越3#风井采用回填风井、盾构直接穿越的形式，其中盾构基座结合风井原有结构进行施工，在推进过程中实时监测、同时采用注浆的形式进行变形控制，最终盾构姿态整体可控，顺利穿越3#风井，可以初步形成一套大直径盾构在富水地层中穿越中间风井的施工技术经验，可以为其他类似工程提供施工借鉴参考。