徐云海

上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司 上海 200065

1 工程概況

1.1 區(qū)間概況

上海軌交12號線龍華站—船廠路區(qū)間出龍華站后沿龍華中路北行，基本呈南北走向，途經(jīng)華容路、宛平南路后進(jìn)入船廠路站（圖1），沿線穿越的管線較多，區(qū)間上行線長度1 031.350 m，下行線長度1 040.217 m，區(qū)間隧道總長2 071.567 m。隧道縱坡為單坡，隧道頂埋深8.55～15.12 m。

圖1 盾構(gòu)推進(jìn)示意

1.2 地質(zhì)條件

龍華站—船廠路站區(qū)間土壓盾構(gòu)掘進(jìn)主要穿越④1淤泥質(zhì)黏土、④2淤泥質(zhì)粉土、⑤2砂質(zhì)粉土。其中局部有90 m全斷面穿越⑤2層。賦存于⑤2層的微承壓水水位埋深約為4.73 m。

2 盾構(gòu)施工遇到的問題及分析

地質(zhì)報(bào)告顯示，區(qū)間位于古河道沉積區(qū)，區(qū)間1～90環(huán)均處于全斷面⑤2層中進(jìn)行出洞與推進(jìn)施工，90環(huán)過后隧道上部逐步出現(xiàn)④2層土、④1層土，至480環(huán)，⑤2層含量約占50%，至700環(huán)后，⑤2層土逐漸消失。

2.1 在下行線盾構(gòu)推進(jìn)過程中遇到的問題

1）盾構(gòu)開始施工時(shí)，同步注漿量設(shè)定為4.5 m3/環(huán)，后根據(jù)監(jiān)測情況，調(diào)整至6.0 m3/環(huán)才能控制地面沉降。

2）管片螺絲容易松動(dòng)。在施工中，管片脫出盾尾時(shí)對螺絲進(jìn)行復(fù)緊，但管片脫出盾構(gòu)后6～8環(huán)，螺絲又出現(xiàn)松動(dòng)情況。

3）盾構(gòu)機(jī)磕頭導(dǎo)致隧道軸線超標(biāo)。由于土質(zhì)偏軟，盾構(gòu)施工過程中出現(xiàn)盾構(gòu)切口及盾尾整體下沉、盾構(gòu)坡度穩(wěn)不住的情況，導(dǎo)致隧道軸線偏低。例如，盾構(gòu)推進(jìn)至43環(huán)時(shí)，為整修設(shè)備停止推進(jìn)3 d，結(jié)果恢復(fù)推進(jìn)時(shí)盾構(gòu)整體下沉3～5 cm。類似情況在280環(huán)～300環(huán)再次出現(xiàn)，盾構(gòu)停止12 h，同時(shí)降低了5個(gè)坡度，推進(jìn)過程中下部千斤頂開足，上部千斤頂開到最小，依然無法抬坡。

4）隧道不穩(wěn)定，有上浮和下沉現(xiàn)象。在1～50環(huán)施工中，對隧道軸線進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)管片在脫出盾尾5環(huán)后開始上浮，上浮最大點(diǎn)達(dá)到92 mm，后續(xù)又下沉約30 mm。

5）管片收斂變形較大。管片脫出車架后，項(xiàng)目部對管片收斂變形進(jìn)行了測量，結(jié)果顯示，管片收斂變形較大，橫徑變形達(dá)到了10 cm。

2.2 原因分析

1）盾構(gòu)推進(jìn)過程中總推力、刀盤扭矩等參數(shù)并不大，與常規(guī)砂性土推進(jìn)中推力大、扭矩大的情況并不一致。

2）土體搖振反應(yīng)快，擾動(dòng)后水土分離快。

3）區(qū)間上下行線土質(zhì)存在較大差異。

4）下行線開挖過程中，在螺旋機(jī)出土中發(fā)現(xiàn)了大量貝殼，判斷可能遭遇古河道。對區(qū)間探孔資料進(jìn)行分析，區(qū)間Q9XZ1～Q9XZ7共7個(gè)探孔中，④1層含水量均超過50%，其中Q9XZ4及Q9XZ6探孔超過60%，且⑥層黏性土缺少，根據(jù)上海工程經(jīng)驗(yàn)判斷，區(qū)間斷面位于古河道內(nèi)。

3 針對性技術(shù)措施

3.1 采用雙液漿打環(huán)箍穩(wěn)定隧道

每隔15環(huán)在盾尾后6環(huán)～后10環(huán)打1道環(huán)箍（圖2），環(huán)箍材料為雙液漿，注漿量為10 t水泥，防止隧道上浮并提供后坐力，并起到二次補(bǔ)漿控制沉降的作用。同時(shí)，在收斂變形較大位置對B塊注漿孔壓注雙液漿，達(dá)到控制收斂、穩(wěn)定隧道的作用。

圖2 雙液漿環(huán)箍示意

3.2 使用泡沫劑改良前方土體

推進(jìn)前方加入泡沫劑，根據(jù)出土情況適當(dāng)調(diào)整泡沫劑用量，用量10～15環(huán)一桶。

3.3 合理設(shè)定正面土壓力

土倉壓力的設(shè)定值應(yīng)根據(jù)沿線地質(zhì)情況、隧道埋深及地面建筑物超載情況計(jì)算得到。在掘進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋和盾構(gòu)機(jī)工況變化進(jìn)行調(diào)整。常規(guī)土壓力的計(jì)算方式為靜止土壓力修正法，其靜止側(cè)壓力系數(shù)通過土工試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)確定。

在實(shí)際推進(jìn)過程中適當(dāng)提高正面土壓力設(shè)置值，防止超挖造成的土體損失，施工中控制切口累積沉降在1～3 mm，通過土壓力設(shè)置值及埋深反算側(cè)壓力系數(shù)取值為0.85。

3.4 嚴(yán)格控制同步注漿質(zhì)量

嚴(yán)格同步注漿漿液質(zhì)量，控制好同步注漿坍落度及相對密度，坍落度為14～16 mm，漿液相對密度為1.9。漿液中需適當(dāng)增加石灰比例，提高漿液早期強(qiáng)度，保證隧道穩(wěn)定。

3.5 適當(dāng)增加同步注漿量

注漿量的確定是以盾尾建筑空隙量為基礎(chǔ)并結(jié)合地層、線路及掘進(jìn)方式等考慮適當(dāng)?shù)娘枬M系數(shù)，以保證達(dá)到充填密實(shí)的目的。

根據(jù)施工實(shí)踐，這里的飽滿系數(shù)包括由注漿壓力產(chǎn)生的壓密系數(shù)、取決于地質(zhì)情況的土質(zhì)系數(shù)、施工消耗系數(shù)、由掘進(jìn)方式產(chǎn)生的超挖系數(shù)等。

根據(jù)地面沉降情況，適當(dāng)增加同步注漿量，龍華站—船廠路站區(qū)間下行線同步注漿量達(dá)到6 m3/環(huán)，相當(dāng)于理論間隙的350%。該注漿量可以保證盾尾單次微隆0～1 mm。

3.6 復(fù)緊螺栓

推進(jìn)過程中每半環(huán)復(fù)緊一次螺栓，管片出盾尾后、進(jìn)入車架時(shí)、出車架前分別復(fù)緊一次螺栓。復(fù)緊過程中用扭力扳手檢查復(fù)緊情況。

4 隧道收斂變形處理

龍華站—船廠路站區(qū)間下行線1～300環(huán)隧道收斂變形較大，最大達(dá)到12.4 cm（下行線42環(huán)）。根據(jù)隧道收斂變形情況，需針對變形較大點(diǎn)進(jìn)行收斂變形控制注漿。

1）注漿的主要目的是在含水量很高的古河道地質(zhì)條件內(nèi)（微承壓水），通過注漿來穩(wěn)定隧道。

2）注漿思路為：通過隧道兩腰側(cè)向的雙液注漿，穩(wěn)固隧道，減少隧道橫向收斂。

3）注漿原則為：采用微擾動(dòng)注漿工藝，按照“少量、多次、對稱、均勻”的注漿原則進(jìn)行注漿（圖3）。

圖3 微擾動(dòng)注漿示意

古河道注漿加固計(jì)劃為：

1）第1階段：25～55環(huán)試驗(yàn)段注漿，共7輪，注2 m。

2）第2階段：在龍華站—船廠路站區(qū)間旁通道開挖前，對收斂超過8 cm的點(diǎn)進(jìn)行注漿，注5輪，每輪20 cm。

3）第3階段：在龍華站—船廠路站區(qū)間下行線盾構(gòu)進(jìn)洞后、鋪軌施工前1個(gè)多月時(shí)間對收斂較大的點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)注漿，力爭將收斂10 cm以上的點(diǎn)的收斂值控制在10 cm以下；收斂8～10 cm的點(diǎn)收斂基本穩(wěn)定，不會(huì)繼續(xù)發(fā)展。

經(jīng)過微擾動(dòng)注漿加固，收斂超過10 cm的還有3環(huán)，計(jì)劃采用鋼套環(huán)進(jìn)行加固，鋼套環(huán)采用厚20 mm、寬850 mm鋼板。管片環(huán)縫處錯(cuò)臺(tái)量大于25 mm的設(shè)置騎縫加固鋼環(huán)，連續(xù)騎縫數(shù)不超過3環(huán)。

5 結(jié)語

1）施工前對盾構(gòu)穿越地層進(jìn)行深入的分析，對確定施工方案的合理性是必要的。

2）在古河道地質(zhì)條件中，合理使用泡沫劑能發(fā)揮良好的土體改良作用。

3）在盾構(gòu)管片上適當(dāng)增設(shè)注漿孔，細(xì)化各注漿孔的注漿量，根據(jù)試推進(jìn)段總結(jié)推進(jìn)參數(shù)；包括調(diào)整正面土壓力設(shè)定、適當(dāng)增加同步注漿量、多次復(fù)緊螺栓措施等對指導(dǎo)穿越古河道施工是重要的。

4）在隧道兩腰進(jìn)行微擾動(dòng)注漿，對控制隧道橫向收斂是有效的。

5）采用雙液漿打環(huán)箍，可以起到穩(wěn)定隧道的作用。