徐 斌

中鐵十二局集團(tuán)有限公司第二工程有限公司

1 引言

近年來(lái)，隨著各大城市地鐵建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，在富水地層、地層疏松、殘積土層、基巖上軟下硬地層中進(jìn)行盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)作業(yè)，極易發(fā)生坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)，且工期要求高，通過(guò)地面加固，使原本只能進(jìn)行帶壓開(kāi)倉(cāng)作業(yè)變成常壓開(kāi)倉(cāng)，使常壓開(kāi)倉(cāng)掌子面更穩(wěn)固、開(kāi)倉(cāng)作業(yè)更為安全，便成為各地鐵項(xiàng)目施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)這一難點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化地面加固工藝，使帶壓開(kāi)倉(cāng)變常壓開(kāi)倉(cāng)、確保常壓開(kāi)倉(cāng)必定成功，可以減少開(kāi)倉(cāng)持續(xù)時(shí)間，確保施工安全。

2 工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

某城市洋翔盾構(gòu)區(qū)間沿在建石厝路由西往東行進(jìn)，下穿洪鐘立交橋進(jìn)入車站，施工起訖里程：K24+165.417 至K24+908.809，區(qū)間單線全長(zhǎng)743.192m（618 環(huán)），結(jié)構(gòu)埋深8.5m～15.6m，埋深較淺。

2.2 工程地質(zhì)水文情況

洋翔區(qū)間范圍內(nèi)覆蓋層主要為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系坡積層（qsl）、第四系殘積層（qsl）；下伏基巖主要為燕山晚期侵入巖—中粗粒花崗巖（γ），受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和風(fēng)化作用影響，巖石風(fēng)化不均勻，中等～微風(fēng)化基巖面起伏較大?；鶐r凸起段落長(zhǎng)、強(qiáng)度大，墩狀凸起多，拱頂空洞、松散體、水囊較多，地下水豐富、施工噴涌現(xiàn)象常發(fā)，地質(zhì)條件極其復(fù)雜。

地下水位一般3月開(kāi)始上升，9月逐漸下降，5～6月為最高水位，12 月至翌年2 月為最低水位，其變化幅度又因地形、含水層的不同而有差異，總體上基巖裂隙水和風(fēng)化殘積孔隙裂隙水水位隨降雨變化較大，地下水位埋深1.1m～7.1m，地下水年變幅可達(dá)3.0m。

3 現(xiàn)狀調(diào)查

（1）洋翔區(qū)間基巖凸起量大，孤石群極其發(fā)育，盾構(gòu)機(jī)下穿上軟下硬區(qū)段長(zhǎng)，盾構(gòu)姿態(tài)極難控制，多次長(zhǎng)時(shí)開(kāi)倉(cāng)，發(fā)生安全事故的概率也相應(yīng)增大。

（2）常壓開(kāi)倉(cāng)時(shí)，由于拱頂處于殘積砂質(zhì)黏性土層中，拱頂上方土體松散、空洞、水囊多，且該土層遇水極易崩解，容易形成拱頂脫空、塌陷，進(jìn)而發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)事故。

（3）4 月4 日右線YDK24+834 第二次帶壓開(kāi)倉(cāng)時(shí)，該處開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)采用洞內(nèi)超前注漿，保壓最長(zhǎng)1d，倉(cāng)內(nèi)壓力就開(kāi)始變化，掌子面發(fā)生坍塌，不滿足繼續(xù)帶壓開(kāi)倉(cāng)條件，該處開(kāi)倉(cāng)總用時(shí)60天，至6月5日才開(kāi)始掘進(jìn)。

4 原因分析

（1）隧道中心線以上多處于殘積砂質(zhì)黏性土層中，該層為不透水層，無(wú)水時(shí)，自身強(qiáng)度較高，工程性能較好，但遇水極易崩解、坍塌。而隧道中心線以下多處于基巖中，基巖裂隙水較為發(fā)育，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，受施工擾動(dòng)影響，豐富的地下水會(huì)向掌子面匯集，對(duì)殘積砂質(zhì)黏性土層造成侵蝕，從而導(dǎo)致殘積砂質(zhì)黏性土層崩解、坍塌。

（2）區(qū)間隧道上方存在松散、空洞、水囊等不良地質(zhì)，在土倉(cāng)壓力及施工震動(dòng)等多方面作用下，原本的土體平衡狀態(tài)被打破，造成水土流失穩(wěn)，掌子面坍塌，發(fā)生安全事故。

（3）開(kāi)倉(cāng)停機(jī)時(shí)間太長(zhǎng)，掌子面裸露時(shí)間長(zhǎng)，在地下水不停地侵蝕下，倉(cāng)內(nèi)泥膜脫落，掌子面土體也被侵蝕，土體崩解，掌子面坍塌。

5 基本思路

綜合分析，諸多原因造成掌子面失穩(wěn)，進(jìn)而發(fā)生坍塌，造成安全事故，故此只要解決掌子面穩(wěn)定性問(wèn)題，開(kāi)倉(cāng)風(fēng)險(xiǎn)就大大降低。

針對(duì)袖閥管注漿、WSS地面加固注漿后，常壓開(kāi)倉(cāng)中存在拱頂脫空的現(xiàn)象，QC 小組通過(guò)咨詢國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)資深專家，決定在開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)采用地面素混凝土排樁加固，并輔以排樁間地面注漿加固止水的方式來(lái)加固開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)，以確保開(kāi)倉(cāng)掌子面及拱頂?shù)姆€(wěn)定性，確保常壓開(kāi)倉(cāng)一次成功。

6 主要對(duì)策措施

采用地面素混凝土排樁加固。工藝參數(shù)如下：（1）在計(jì)劃開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)，采用旋挖鉆施工2 排毒混凝土樁，樁徑1m，樁與樁咬合0.2m，每處施工素樁17根，迎刀盤方向8根，背刀盤方向9根。樁間咬合0.2m，施工時(shí)，先施工第二排樁，再施工第一排樁，防止第一排樁樁底塌孔。（2）素樁采用C15 混凝土，空樁采用水泥改良土進(jìn)行回填，采用輕型夯錘夯實(shí)。（3）素樁采用跳孔法施工，展開(kāi)平行、流水作業(yè)。（4）施工時(shí)盡量采用干孔作業(yè)。（5）針對(duì)素樁空樁部分較長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用6m 長(zhǎng)鋼護(hù)筒，防止樁基塌孔。（6）灌注樁灌注混凝土深度為：①迎刀盤側(cè)（樁編號(hào)1#～8#）0：隧道拱頂6m至隧道拱頂以下3.24m（下至盾構(gòu)機(jī)刀盤中心線）或深入中風(fēng)化基巖面0.5m，2根邊樁（編號(hào)為1#、8#）深入隧道結(jié)構(gòu)底板以下0.5m或深入中風(fēng)化基巖面0.5m。②背刀盤側(cè)（樁編號(hào)9#～17#）：隧道拱頂3m 至中風(fēng)化基巖面以下0.5m。（7）盾構(gòu)機(jī)刀盤掘進(jìn)至第2排樁0.2m，確保刀盤處于素樁內(nèi)。開(kāi)倉(cāng)時(shí)，素樁在開(kāi)倉(cāng)加固區(qū)上方形成一個(gè)穩(wěn)固的整體，防止開(kāi)倉(cāng)時(shí)拱頂不穩(wěn)定而土層垮塌，造成事故。

7 采取的措施效果

第一次（ZDK24+416.283，403環(huán)）地面素混凝土樁加固及地面注漿于2019年7月1日開(kāi)始，7月5日結(jié)束，累計(jì)用時(shí)5天。于2019年7月22日進(jìn)行常壓開(kāi)倉(cāng)，開(kāi)倉(cāng)作業(yè)持續(xù)3d，開(kāi)倉(cāng)作業(yè)過(guò)程中，掌子面穩(wěn)定無(wú)異常，拱頂無(wú)掉塊、坍塌現(xiàn)象，整個(gè)施工過(guò)程安全可控。

截止至2019年8月12日，素混凝土排樁加固一共進(jìn)行5處，進(jìn)行常壓開(kāi)倉(cāng)4處，每個(gè)開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)加固均能滿足常壓開(kāi)倉(cāng)施工，每次常壓開(kāi)倉(cāng)用時(shí)2d，開(kāi)倉(cāng)一次成功，沒(méi)有發(fā)生安全事故及工期延誤情況，施工安全可靠。

8 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)施工中，常壓開(kāi)倉(cāng)不可避免，但是開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中的安全是必須確保的，而復(fù)雜地質(zhì)下，盾構(gòu)施工的開(kāi)倉(cāng)作業(yè)一直是事故多發(fā)、常發(fā)區(qū)，而在盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)采用地面素混凝土排樁對(duì)土體進(jìn)行加固，并輔以樁間注漿止水，可以使盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)點(diǎn)掌子面及刀盤上下左右均處于素混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，開(kāi)倉(cāng)作業(yè)安全可靠，且能滿足長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)倉(cāng)作業(yè)要求，在地下水豐富，土質(zhì)疏松、基巖凸起上軟下硬地段的盾構(gòu)施工中值得推廣。