謝遵泉

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

近年，我國(guó)城市交通建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，盾構(gòu)法施工以其在地下軌道交通程施工中的優(yōu)越性，施工時(shí)占地少、對(duì)地面交通影響范圍小，受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但盾構(gòu)施工下穿河流時(shí)如何有效降低、規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，仍是目前盾構(gòu)施工控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)［1］。本文結(jié)合太原市軌道交通2號(hào)線雙塔西街站至大南門站盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)下穿南沙河工程施工實(shí)例，結(jié)合工程地質(zhì)水文條件總結(jié)出系列降低、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施。

雙塔西街站至大南門站區(qū)間自雙塔西街站北端頭井始發(fā)，向北下穿南沙河，沿著長(zhǎng)治路向北延伸，止于迎澤大街與解放路交叉口，至大南門站南端頭井處接收。區(qū)間左線為左DK22+019.629～DK23+191.509，長(zhǎng)度為1171.880單線延米。區(qū)間左線平曲線半徑分別為400m、2500m和400m。最大縱坡為26.78‰，最小坡度為2‰，隧道底埋深約為15.7～28.5m。

1 工程地質(zhì)情況

區(qū)間隧道主要穿越地質(zhì)情況依次為：2-22粉質(zhì)黏土、2-34黏質(zhì)粉土、2-51細(xì)砂、2-52細(xì)砂、2-33黏質(zhì)粉土。

該處地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水和微承壓水。孔隙潛水穩(wěn)定水位埋深為5.10～10.30m，變幅1.0～2.0m。微承壓水靜止水位埋深8.00～14.00m，承壓水頭3.0～5.0m。地質(zhì)斷面圖1所示。

2 盾構(gòu)下穿南沙河風(fēng)險(xiǎn)分析

由本工程地質(zhì)縱斷面圖可知，盾構(gòu)下穿河流區(qū)域覆土厚度約14m，穿越土層主要為②51、②52細(xì)砂層，地下水為第2層微承壓水層，水位埋深13.9～19.6m，水量豐富，承壓水頭3.0～5.0m；盾構(gòu)下穿時(shí)可能產(chǎn)生噴涌、切口冒頂、盾尾發(fā)生泄漏、隧道上浮等現(xiàn)象，對(duì)施工構(gòu)成威脅，因此要充分估計(jì)可能發(fā)生的不利情況，采取相應(yīng)對(duì)策。

噴涌風(fēng)險(xiǎn)分析：在富水砂層中掘進(jìn)，水含量大，土層穩(wěn)定性差，為防止地面沉降，都需土倉(cāng)保壓推進(jìn)。土倉(cāng)壓力大，倉(cāng)內(nèi)土體改良效果差，在倉(cāng)內(nèi)形成泥漿，掘進(jìn)時(shí)大量水進(jìn)入土倉(cāng)，在倉(cāng)內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌就會(huì)形成水、渣離析的情況，當(dāng)螺旋機(jī)排土?xí)r，大量的泥水將會(huì)從螺旋機(jī)噴涌而出。這種渣土和泥水無(wú)法通過(guò)皮帶機(jī)輸送，將大量流入隧道底部，而且由于螺旋機(jī)排土不暢，掘進(jìn)速度會(huì)明顯降低，土壓難以控制，往往忽高忽低，進(jìn)一步擾動(dòng)前方土體，形成惡性循環(huán)，大大影響了施工效率。

圖1 地質(zhì)斷面圖

切口冒頂風(fēng)險(xiǎn)分析：盾構(gòu)下穿河流時(shí)，由于線路坡度限制及河床下沉深度較地面大等原因，盾構(gòu)覆土厚度一般不會(huì)太大，在承壓水頭作用下，刀盤(pán)前方土壓平衡不容易建立；河水常從擾動(dòng)土體的裂縫中經(jīng)刀盤(pán)開(kāi)口及盾尾進(jìn)入盾構(gòu)，造成安全事故。

隧道上浮風(fēng)險(xiǎn)分析：本工程穿越河底地層主要為砂層，滲透系數(shù)大，地下水量豐富，承壓水頭3.0～5.0m，隧道可能產(chǎn)生上浮現(xiàn)象，且該段位于曲線段，對(duì)土體擾動(dòng)較直線段加大，不利于隧道穩(wěn)定。

3 盾構(gòu)下穿河流風(fēng)險(xiǎn)防治措施

3.1 防噴涌控制措施

（1）碴土改良是防止噴涌的關(guān)鍵。通過(guò)碴土改良降低土倉(cāng)內(nèi)水含量，碴土在膨潤(rùn)土漿液和高分子聚合物的吸附和隔離作用下變得粘稠不易離析沉淀，不會(huì)砂水分離，螺旋機(jī)排土?xí)r便會(huì)均勻流暢。

（2）合理設(shè)置土壓力值。掘進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)螺旋機(jī)實(shí)際壓力、刀盤(pán)扭矩和千斤頂總推力等及時(shí)調(diào)整設(shè)定土壓力，使土倉(cāng)壓力略高于水壓，確保正面的土壓保持平衡，嚴(yán)格控制出土數(shù)量，防止超挖和欠挖。

（3）合理調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)操作人員主要通過(guò)對(duì)推力及出渣速度的控制，盡量維持土倉(cāng)壓力的穩(wěn)定，降低噴涌風(fēng)險(xiǎn)。

（4）出渣門開(kāi)度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速適中，不宜過(guò)大，在噴涌來(lái)臨時(shí)，受出渣門流量影響，泥漿會(huì)在出渣口出積累而不會(huì)瞬間全噴，延長(zhǎng)操作人員的反應(yīng)時(shí)間，以便采取措施降低噴涌風(fēng)險(xiǎn)。

（5）根據(jù)盾構(gòu)推進(jìn)的地質(zhì)預(yù)報(bào)及渣樣分析，了解前方地層情況，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)方案，添加調(diào)整渣土改良材料，以改良碴土，增加水密性和流動(dòng)性，防止產(chǎn)生噴涌［2］。

3.2 防止切口冒頂措施

（1）嚴(yán)格控制出土量，可適當(dāng)欠挖，以免河水滲入土體并進(jìn)入盾構(gòu)。

（2）若盾構(gòu)出現(xiàn)故障或其他原因停推，應(yīng)采取措施防止盾構(gòu)機(jī)后退。

（3）每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后，關(guān)閉螺旋機(jī)閘門方可拼裝。

（4）控制壁后注漿的壓力，在注漿管路中設(shè)置安全閥，以免注漿壓力過(guò)高而頂破覆土。

3.3 防止盾尾漏泥、漏水措施

（1）定期、定量、均勻壓注盾尾油脂。

（2）控制壁后注漿的壓力，以免漿液進(jìn)入盾尾造成密封裝置被擊穿，從而引起土體中的水跟著漏入隧道，導(dǎo)致盾尾密封性能降低。

（3）管片盡量居中拼裝，以防盾構(gòu)與管片之間的建筑空隙過(guò)大而降低盾尾密封效果，引發(fā)盾構(gòu)漏泥、漏水。

（4）為防止盾尾漏泥、漏水，在過(guò)河掘進(jìn)中，管片拼裝時(shí)，需在盾尾整圈墊放海綿以止水，封堵管片與盾構(gòu)間的間隙。

（5）在盾構(gòu)工作面，配置適量的雙塊水泥、木楔、回絲、海綿等堵漏材料及工具。

3.4 盾尾發(fā)生泄漏現(xiàn)象的對(duì)策

（1）針對(duì)泄露部分集中壓注盾尾油脂。

（2）配置初凝時(shí)間較短的雙液漿進(jìn)行二次注漿。

（3）利用堵漏材料進(jìn)行封堵。

（4）如上述措施效果均不好，可根據(jù)實(shí)際情況停止掘進(jìn)，在需要位置進(jìn)行聚氨酯壓注封堵。

3.5 防止隧道上浮及保持縱向穩(wěn)定的對(duì)策

在過(guò)南沙河階段，土中含水量較高，土的滲透系數(shù)大，隧道不可避免地存在上浮現(xiàn)象，且隧道有坡度（特別是下坡）時(shí)，對(duì)周圍土體的擾動(dòng)較直線段大，對(duì)于隧道的穩(wěn)定性不利。為了減少隧道的上浮量，使隧道盡快穩(wěn)定，可采取下列措施：

（1）下坡段施工期間嚴(yán)格控制隧道軸線，使盾構(gòu)盡量沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)。下坡時(shí)千斤頂對(duì)管片有向上的分力，可控制高程誤差在-20～-30mm內(nèi)，以減少后期上浮。

（2）每環(huán)均勻糾偏，減少對(duì)土體的擾動(dòng)。

（3）加強(qiáng)對(duì)隧道縱向變形的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行有針對(duì)性的注漿糾正，如調(diào)整注漿部位及注漿量、配置快凝及提高早期強(qiáng)度的漿液。

4 結(jié)束語(yǔ)

盾構(gòu)實(shí)際施工中，在盾構(gòu)下穿風(fēng)險(xiǎn)源前，通過(guò)對(duì)盾構(gòu)下穿河流可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行細(xì)致的分析與研究，制定有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，可有效降低和避免下穿風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)正常盾構(gòu)掘進(jìn)的影響；從而有效應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，為本工程及太原地區(qū)其他盾構(gòu)下穿建筑物或構(gòu)筑物風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急準(zhǔn)備積累經(jīng)驗(yàn)，并提供可靠的應(yīng)對(duì)措施。

［1］ 沙原亭. 地鐵盾構(gòu)下穿河流及橋梁樁基施工與監(jiān)測(cè)技術(shù)［J］. 鐵道建筑技術(shù). 2015（10）：45-47.

［2］ 胡俊，曹祝華. 復(fù)雜地質(zhì)條件盾構(gòu)機(jī)穿越新城河涌技術(shù)［J］. 鐵道建筑技術(shù). 2014（09）：91-93.