盧治仁

（中鐵四局集團(tuán)有限公司城市軌道交通工程分公司）

淺談盾構(gòu)側(cè)穿水庫(kù)施工要點(diǎn)

盧治仁

（中鐵四局集團(tuán)有限公司城市軌道交通工程分公司）

盾構(gòu)施工是地鐵隧道施工的常用方法之一，盾構(gòu)施工常遇到側(cè)穿較大水域情況，可能導(dǎo)致隧道漏水、冒頂、涌砂等風(fēng)險(xiǎn)，類似可借鑒的工程較少。結(jié)合昆明地鐵1號(hào)線支線側(cè)穿白龍?zhí)端畮?kù)為例，對(duì)盾構(gòu)側(cè)穿水庫(kù)等較大水域施工措施進(jìn)行分析，為類似側(cè)穿水庫(kù)的盾構(gòu)施工提供參考資料和施工依據(jù)。

1 前言

隨著城市密集度的提高，地面可利用空間越來(lái)越少。因此，如何更有效利用地下空間已成為當(dāng)今城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要課題，采用盾構(gòu)法來(lái)開(kāi)發(fā)地下空間則是最佳選擇之一。最早進(jìn)行研究的是法國(guó)工程師M.I.布律內(nèi)爾，他由觀察船蛆在船的木頭中鉆洞，并從體內(nèi)排出一種粘液加固洞穴的現(xiàn)象得到啟發(fā)，在1818年開(kāi)始研究盾構(gòu)法施工，并于1825使用盾構(gòu)建造世界上第一條水底隧道（寬11.4m、高6.8m）。經(jīng)過(guò)兩次被河水淹沒(méi)，困難重重，才于1843年完工。目前盾構(gòu)法施工隧道施工技術(shù)在我國(guó)已日趨成熟，本文主要研究中鐵裝備××型盾構(gòu)機(jī)側(cè)穿水庫(kù)施工技術(shù)。

2 工程概況

根據(jù)線路總體走向，白白區(qū)間左線部分位置（對(duì)應(yīng)里程ZDK3+545～ZDK3+750處）將近距離側(cè)穿白龍?zhí)端畮?kù)，最小距離僅為9.89m，白龍?zhí)端畮?kù)穩(wěn)定水位比隧道內(nèi)軌面高9m，盾構(gòu)掘進(jìn)施工風(fēng)險(xiǎn)較大，可能導(dǎo)致隧道漏水、涌水涌砂等風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 白龍?zhí)端畮?kù)

圖2 盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿白龍?zhí)端畮?kù)平面圖

側(cè)穿水庫(kù)區(qū)域內(nèi)，對(duì)應(yīng)掘進(jìn)地段從上至下依次為：

（1）1填土，層厚3m；

（4）1-3粘土，層厚1～3m；

（4）4-3粉土，層厚2.3～5.2m；

（4）5-3粉砂，層厚3～6.2m。

3 施工方法

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文的詳細(xì)研究，選擇三重管高壓旋噴樁對(duì)盾構(gòu)穿越土體進(jìn)行加固，可提高地基的抗剪強(qiáng)度，改善地基土的變形性能，且具有良好的土體防滲、止水的效果，工序?yàn)椋盒龂姌都庸掏馏w→加固土體等強(qiáng)→取芯驗(yàn)證→盾構(gòu)穿越。

3.1 旋噴樁加固

為保證盾構(gòu)機(jī)順利通過(guò)白龍?zhí)端畮?kù)加固區(qū)域，防止隧道內(nèi)涌水、涌砂現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)該區(qū)域土體進(jìn)行加固處理，形成連續(xù)的止水帷幕，保證土體穩(wěn)定。

加固范圍：側(cè)穿水庫(kù)區(qū)域隧道靠近水庫(kù)一側(cè)為隧道結(jié)構(gòu)邊外擴(kuò)5m，另一側(cè)與右線隧道相鄰，其遠(yuǎn)離水庫(kù)隧道主體結(jié)構(gòu)側(cè)外各擴(kuò)3m加固（見(jiàn)圖3）。旋噴樁樁徑：800mm，樁中心間距：600mm，搭接長(zhǎng)度200mm（見(jiàn)圖4）。

對(duì)加固范圍內(nèi)的土體的水泥摻量據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，在粉砂粉土中旋噴樁的水泥摻量采用25～30%可達(dá)到良好的加固效果，取芯試驗(yàn)驗(yàn)證加固的土體有很好的均質(zhì)性、自立性，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于1MPa，滲透系數(shù)小于10-8/cm/sec。通過(guò)加固處理后，可良好的阻斷水庫(kù)水源的滲水通道，既能保證盾構(gòu)掘進(jìn)的施工安全，又能保證后期地鐵運(yùn)營(yíng)安全。

3.2 盾構(gòu)施工

盾構(gòu)在穿越水庫(kù)區(qū)域時(shí)主要需控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免盾構(gòu)大幅糾偏、上浮、叩頭等現(xiàn)象發(fā)生；必須保持盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定，防止欠壓、過(guò)壓推進(jìn)，嚴(yán)格控制螺旋出土器出土量與盾構(gòu)推進(jìn)速度間的相互關(guān)系，防止過(guò)量出土或出土不足等現(xiàn)象發(fā)生；同步注漿要足量、及時(shí)，同時(shí)做好二次注漿；注意盾構(gòu)在曲線上推進(jìn)及盾構(gòu)糾偏。具體采取以下幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制：

圖3 側(cè)穿水庫(kù)處斷面圖

圖4 旋噴樁大樣圖

3.2.1 土倉(cāng)壓力

在盾構(gòu)到達(dá)水庫(kù)加固區(qū)前，實(shí)地測(cè)量覆土厚度，結(jié)合管片超前量，推算盾構(gòu)在水庫(kù)加固區(qū)域每一環(huán)管片的實(shí)際埋深，并對(duì)照地質(zhì)勘察報(bào)告計(jì)算實(shí)際的水土壓力；在計(jì)算當(dāng)前環(huán)的土壓時(shí)，應(yīng)特別注意盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度，施工時(shí)明確刀盤、盾尾到達(dá)加固區(qū)與離開(kāi)加固區(qū)對(duì)應(yīng)的實(shí)際管片環(huán)號(hào)，以便適時(shí)調(diào)整土倉(cāng)壓力。初始買啥9m土壓力設(shè)定為0.8bar，根據(jù)覆土及時(shí)調(diào)整。

3.2.2 螺旋機(jī)

盾構(gòu)穿越水庫(kù)加固區(qū)更容易發(fā)生螺旋機(jī)噴水噴泥現(xiàn)象。因此，螺旋機(jī)的開(kāi)口率適當(dāng)降低，以能滿足出土要求即可。同時(shí)，為防止螺旋機(jī)噴水噴泥對(duì)施工帶來(lái)影響，需提前準(zhǔn)備污水泵、鐵鍬、編織袋、小土斗等工具與材料，保證即使螺旋機(jī)涌水，也能夠迅速處理噴涌的泥漿、泥沙，確保安全文明施工。

3.2.3 掘進(jìn)速度

盾構(gòu)機(jī)穿越水庫(kù)加固區(qū)時(shí)，宜快速均勻推進(jìn)，推進(jìn)速度控制在30～40mm/min之間。

3.2.4 同步注漿

同步注漿量根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算要求為5.5方/環(huán)，且注漿壓力在0.25MPa以內(nèi)；還須將漿液稠度降到11cm以內(nèi)，在保證注漿順暢的同時(shí)，減小漿液對(duì)管片所產(chǎn)生的浮力。對(duì)于同步注漿的配比，應(yīng)視盾構(gòu)機(jī)注漿系統(tǒng)的實(shí)際情況增加水泥用量，保證同步注漿漿液較快凝固，在隧道外圍迅速形成有效的隔水圈。

3.2.5 管片拼裝

使用管片模式進(jìn)行管片拼裝時(shí)，防止縮回千斤頂使得盾構(gòu)機(jī)后退，引起盾構(gòu)機(jī)前方土體損失。同時(shí)，應(yīng)注意止水條粘貼牢固，提高拼裝質(zhì)量，特別是管片背面，不得有破損，杜絕因管片拼裝不當(dāng)帶來(lái)滲漏水。

3.2.6 二次注漿

根據(jù)隧道沉降與位移的實(shí)際測(cè)量情況，使用二次注漿，選擇變形趨勢(shì)的同方向管片注漿孔進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量為0.5～1.5方/環(huán)不等，注漿壓力控制在0.35MPa內(nèi)，防止劈裂加固區(qū)內(nèi)的土體。二次注漿的漿液配比為：水泥：水=10：7，當(dāng)管片滲漏水或滴水時(shí)需采用1：1雙液漿，可改善滲漏水情況。二次注漿的跟進(jìn)位置應(yīng)控制在當(dāng)前環(huán)后5環(huán)以外：①防止造成盾尾刷的損壞；②防止竄漿。

3.2.7 盾尾注脂

每環(huán)先注脂后掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程中設(shè)置為自動(dòng)打脂，間歇時(shí)間為200～300s，如遇漏水漏漿則改為手動(dòng)，盾尾油脂的注入應(yīng)遵循少量多次的原則，確保盾尾處不漏水。如有漏漿情況發(fā)生，為加強(qiáng)盾尾密封效果，即在每一環(huán)管片與盾尾之間填塞海綿或棉被封堵。

4 施工測(cè)量與監(jiān)測(cè)

在盾構(gòu)側(cè)穿水庫(kù)期間，應(yīng)加強(qiáng)施工測(cè)量與監(jiān)測(cè)。除常規(guī)項(xiàng)目外，還應(yīng)每天進(jìn)行一次隧道沉降與位移測(cè)量，以便及時(shí)補(bǔ)充注漿。其次，應(yīng)在水庫(kù)岸邊有代表性的地方加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)頻率，每環(huán)一測(cè)，遇有沉降突變情況，立即反饋，以便隨時(shí)二次注漿。盾構(gòu)完成穿越后，視地面沉降穩(wěn)定情況逐漸降低監(jiān)測(cè)頻率。當(dāng)沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，地面的沉降達(dá)到或超過(guò)警戒值后，應(yīng)立即進(jìn)行二次注漿，使地面沉降穩(wěn)定；注漿過(guò)程中同步進(jìn)行地面監(jiān)測(cè)，杜絕地面隆起超限。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)昆明地鐵一號(hào)線支線盾構(gòu)側(cè)穿水庫(kù)施工情況，總結(jié)出其施工經(jīng)驗(yàn)，確保盾構(gòu)推進(jìn)的安全質(zhì)量符合預(yù)控范圍，為類似工程境提供參考依據(jù)，保證地鐵工程的順利進(jìn)行。

[1]周文波.盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用，2004：1～5.

[2]陳偉.盾構(gòu)到達(dá)復(fù)雜環(huán)境區(qū)域時(shí)的施工技術(shù)措施.建筑施工，2012（03）.

U455.43

A

1004-7344（2016）07-0158-02

2016-2-20

盧治仁（1977-），男，助理工程師，本科，主要從事項(xiàng)目管理及營(yíng)銷工作。