[摘要]：盾構(gòu)施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)由于地面加固、機(jī)械故障維護(hù)等因素造成的長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)等待的情況，由于泥漿流失引起掌子面的不穩(wěn)定而引起地面產(chǎn)生沉降甚至塌陷的事故，導(dǎo)致影響工程的正常進(jìn)展。分析廣佛地鐵某泥水盾構(gòu)在砂層停機(jī)保壓的情況，為盾構(gòu)施工積累經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

[主題詞] 泥水盾構(gòu) 砂層 停機(jī)保壓

1.引言

盾構(gòu)施工已經(jīng)廣泛用于地鐵工程建設(shè)中，但同時(shí)在施工中也發(fā)生過(guò)各種各樣的施工事故或故障?？偨Y(jié)事故或故障的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)今后類似工程施工的預(yù)防和應(yīng)對(duì)，對(duì)降低盾構(gòu)工程的風(fēng)險(xiǎn)，保證盾構(gòu)工程安全順利的實(shí)施，有借鑒指導(dǎo)意義。

2.工程概況

本工程為珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工4標(biāo)段，[祖廟站～普君北路站區(qū)間]盾構(gòu)工程位于佛山市禪城區(qū)古城區(qū)內(nèi)，盾構(gòu)從普君北路站始發(fā)，沿建新路從東向西掘進(jìn)，區(qū)間隧道長(zhǎng)度左線741.157m，右線740.756m，

2.1地質(zhì)條件介紹

區(qū)內(nèi)為沖積平原地貌，地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，地表水系不發(fā)育。

本區(qū)間的第四系海陸交互相地層及沖積層厚度一般在13.00～18.00m，第四系殘積層在局部地段發(fā)育，厚度在2.00～6.50m之間?；鶐r埋深較為穩(wěn)定，揭露中風(fēng)化巖面埋深為16.5～22.2m。

該區(qū)間盾構(gòu)隧道埋深10.98～16.82m，隧道洞身范圍地層有粉細(xì)砂層<3-1>、中粗砂層<3-2>、粉質(zhì)粘土層<4-1>、淤泥質(zhì)土<4-2>、殘積土層<5-1>、全風(fēng)化巖層<6>、強(qiáng)風(fēng)化巖層<7>和中風(fēng)化巖層<8>。隧道范圍內(nèi)地層整體強(qiáng)度不高。

本區(qū)間不存在地表水，僅地下水對(duì)施工有影響。場(chǎng)地內(nèi)地下水類型主要為第四系孔隙水及基巖裂隙水，第四系孔隙水存在于粉細(xì)砂層和中粗砂層中，該地下水具承壓性；基巖賦存一定量的裂隙水，但其透水性相對(duì)較弱?？偟膩?lái)看，本區(qū)間地下水豐富。

2．2施工情況介紹

在廣佛4標(biāo)普君北站-祖廟站整個(gè)盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間，由于端頭加固和鋼套桶安裝等施工工序影響，造成較長(zhǎng)時(shí)間(超過(guò)一個(gè)月)不能正常掘進(jìn)，需要停機(jī)等待工序完成?？紤]到地質(zhì)情況較差，土體流塑性較強(qiáng)，砂層中含有非常豐富的地下水，刀盤(pán)泥膜中的泥漿會(huì)慢慢被水稀釋甚至流失，造成泥膜出現(xiàn)空洞或者失去整體性的情況，進(jìn)而破壞土倉(cāng)壓力和外部水土壓力平衡狀態(tài)，整個(gè)掌子面失去穩(wěn)定性，地面出現(xiàn)一定程度的下沉甚至塌陷的情況。為了防止這種危險(xiǎn)情況出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)分析研究和討論，決定采取如下方案：向土倉(cāng)注入一定方量（約占整個(gè)土倉(cāng)容積的1/3）的高濃度泥漿，調(diào)節(jié)氣壓系統(tǒng)增大倉(cāng)內(nèi)壓力，通過(guò)較高壓力讓高濃度泥漿與盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)前方土體之間充分接觸，重新制造較好質(zhì)量的泥膜或者修補(bǔ)之前刀盤(pán)上薄弱的泥膜，改善土體的穩(wěn)定性，繼而確保較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)等待的過(guò)程中刀盤(pán)掌子面和前方土體的穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期中的效果。

3.停機(jī)保壓方案介紹

3.1泥漿的拌制：

刀盤(pán)泥膜最關(guān)鍵的部分就是泥漿的質(zhì)量，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，又必須保證泥漿在高濃度的基礎(chǔ)上有一定的流動(dòng)性。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)采用易鉆牌一級(jí)膨潤(rùn)土和自來(lái)水配制泥漿，然后在此基礎(chǔ)上加上一定量的增凝劑，能夠配制出符合設(shè)計(jì)要求而且質(zhì)量較高的泥漿。配比為：配制1 m3的泥漿所需的膨潤(rùn)土量為75kg（3包），每立方泥漿按膨潤(rùn)土量的1%添加增凝劑，增凝劑為與易鉆牌膨潤(rùn)土相配套使用的雷膨牌。泥漿粘度要求達(dá)到80?100S，拌漿方式采用盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車攪拌罐進(jìn)行拌制，膨潤(rùn)土的目數(shù)比較細(xì)，遇水后很容易形成顆粒壯。下料前應(yīng)在攪拌罐內(nèi)加入所需泥漿方量40%的自來(lái)水，人工下料時(shí)，要把膨潤(rùn)土均勻的撒在攪拌罐內(nèi)，并在罐內(nèi)泡制2小時(shí)以上，后加水蓋過(guò)罐內(nèi)膨潤(rùn)土平面進(jìn)行攪拌，這樣可以減少顆粒量，提高攪漿效率。在攪拌過(guò)程中，加水應(yīng)當(dāng)少量多次，找專人觀察泥漿情況，如發(fā)現(xiàn)顆粒結(jié)成大塊泥團(tuán)或粘在攪拌葉輪上時(shí)，應(yīng)急時(shí)通過(guò)人工搗碎、清除。攪拌6個(gè)小時(shí)之后，每攪拌20分鐘進(jìn)行一次粘度測(cè)量，控制好粘度，當(dāng)膨潤(rùn)土充分?jǐn)嚢瑁纬奢^好的泥漿之后，加入相對(duì)應(yīng)量的增凝劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，再次進(jìn)行粘度測(cè)量，當(dāng)粘度達(dá)到所需秒數(shù)、顆粒<10mm為合格。另外，在達(dá)到了粘度和顆粒要求之后，為了保證注漿效果，增強(qiáng)泥漿的流動(dòng)性，可以根據(jù)實(shí)際情況酌量增減增凝劑的用量或者調(diào)整水的加入量。由于盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車攪拌罐的容量有限，每次只能拌制3 m3，為了保證注漿效果，第一次需要連續(xù)注入12 m3以上，所以需要連續(xù)拌制4次。當(dāng)泥漿在在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)與前方土體之間充分形成泥膜之后，間隔兩天再次補(bǔ)充3 m3優(yōu)質(zhì)泥漿，對(duì)泥膜進(jìn)行補(bǔ)充和加固。

3.2注漿方式：

結(jié)合海瑞克泥水盾構(gòu)機(jī)S344和S345設(shè)備的特點(diǎn)，利用現(xiàn)有設(shè)備，采用盾構(gòu)機(jī)管片二次注漿系統(tǒng)，將拌制好的泥漿通過(guò)盾構(gòu)機(jī)上部進(jìn)漿管路V11、V12送泥管路注進(jìn)土倉(cāng)。

注意事項(xiàng):

1.為了通過(guò)觀察液位燈來(lái)觀察泥漿注入情況，在注漿前，需要將液位降至-0.5液位燈以下。

2.需要人工檢查V11、V12氣動(dòng)閥是否關(guān)閉，閘閥是否正常開(kāi)啟。

3.檢查管路是否暢通。

檢查一切正常之后，開(kāi)注漿泵注入泥漿，密切觀察注漿壓力(正常4.0bar左右)，氣壓，切口水壓以及氣倉(cāng)液位的變化。一般情況下，液位會(huì)稍微上升，上部切口水壓顯示會(huì)隨著注漿過(guò)程而緩慢升高，注完泥漿之后，待氣壓，切口水壓以及氣倉(cāng)液位穩(wěn)定之后，在地層條件允許的基礎(chǔ)上，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)一到兩圈，通過(guò)攪拌棍的攪動(dòng)，使泥漿均勻的與外部土地接觸，然后再通過(guò)氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，每次調(diào)高0.05bar，最后讓切口水壓在實(shí)際設(shè)定值的基礎(chǔ)上增加0.2?0.3bar，保持此氣壓二小時(shí)以上，使泥漿能滲透進(jìn)沙層充分接觸，形成一層完整的泥膜。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間氣壓和外部水土壓力的能夠重新達(dá)到平衡，從而保證對(duì)整個(gè)地面的支撐作用，達(dá)到預(yù)期設(shè)想的保壓效果。當(dāng)一切都再次達(dá)到穩(wěn)定之后，將氣壓緩慢調(diào)整為初始設(shè)定值。在注漿和調(diào)節(jié)氣壓的過(guò)程中，需要密切關(guān)注中控室各個(gè)數(shù)據(jù)顯示的變化，如注漿壓力，氣壓，切口水壓等等，尤其需要注意是否會(huì)較大的波動(dòng)，在必要的時(shí)候，需要地面人員在停機(jī)位置進(jìn)行觀察，出現(xiàn)任何變化第一時(shí)間調(diào)整方案。

盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)期間，測(cè)量班組要安排專人值班監(jiān)測(cè)，以每天兩次的頻率監(jiān)測(cè)地面的沉降情況，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，重新調(diào)整補(bǔ)漿方案，以保持土倉(cāng)的壓力，支撐整個(gè)掌子面的穩(wěn)定。隧道中控室需要安排專門(mén)值班人員，密切留意盾構(gòu)機(jī)液面和氣倉(cāng)壓力穩(wěn)定情況，兩個(gè)小時(shí)記錄一下氣壓，切口水壓以及液位情況，通過(guò)數(shù)據(jù)的變化來(lái)優(yōu)化補(bǔ)充泥漿的方案。

4．總結(jié)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的處理和觀察，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)這種注入高粘度泥漿制造泥膜的方式，停機(jī)期間氣壓液位非常穩(wěn)定，地面沒(méi)有出現(xiàn)沉降，完全達(dá)到了預(yù)期設(shè)想的效果，為下一步的施工打下了良好的基礎(chǔ)。另外，這種施工技術(shù)可以應(yīng)用推廣到其他方面，不僅其他類型的盾構(gòu)機(jī)可以在需要的情況采用此種方案來(lái)保證地質(zhì)條件的穩(wěn)定，在含水量豐富的復(fù)雜地質(zhì)下也可以采用此方案來(lái)改善施工環(huán)境，為工程施工提供更好的條件，減少工期，提高效率，創(chuàng)造更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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Craig Bournes Lovat，Inc EPB Tunnel Boring Machine Design for Boulder Condition