周雄威，李文龍，肖友柯，曹亞奇，王 捷

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320）

1 工程概況

南寧市軌道交通5號(hào)線降橋站～金橋客運(yùn)站盾構(gòu)區(qū)間左線ZDK31+832.6～ZDK31+939.1（360環(huán)～410環(huán)）及右線YDK31+795.1～YDK31+906.1（335環(huán)～408環(huán)）下穿那考河支流及周邊池塘淺覆土區(qū)域，區(qū)間隧道隧頂距設(shè)計(jì)河底及池塘底部最小覆土為1.5～2.9m，下穿地質(zhì)條件為從上到下依次為雜填土、素填土、淤泥、粉砂巖、泥巖，地下水位較高，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。

2 淺覆土段抗浮處理措施

區(qū)間隧道最小覆土約為1.5m，為保證盾構(gòu)穿越過(guò)程的安全，需對(duì)淺覆土地段進(jìn)行抗浮處理，抗浮處理施工前需采用沙袋圍堰對(duì)河流進(jìn)行引流導(dǎo)邊。現(xiàn)場(chǎng)采用抗浮壓板+抗拔樁的抗浮處理措施。

（1）抗拔樁施工。抗拔樁采用C35高性能水下混凝土?？拱螛豆?7根，其中區(qū)間左線28根，中間32根，區(qū)間右線27根。區(qū)間左右線隧道中間樁長(zhǎng)為16m，其余樁長(zhǎng)為12m。12m長(zhǎng)抗拔樁的單樁抗拔承載力不得低于433kN，16m長(zhǎng)抗拔樁的單樁抗拔承載力不得低于866kN。施工前對(duì)區(qū)間隧道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣，確保抗拔樁不會(huì)侵入盾構(gòu)隧道掘進(jìn)斷面?？拱螛妒┕そY(jié)束后，根據(jù)施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范對(duì)抗拔樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)方法及數(shù)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。對(duì)所有樁均應(yīng)做低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性；單樁抗拔試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)量為樁總數(shù)的1%且不應(yīng)少于3根，以保證抗拔樁滿足抗拔要求。

（2）抗浮壓板施工?？垢喊宀捎肅35、P8高性能混凝土?？垢喊逍问剑?00mm厚C20素砼墊層+800mm鋼筋砼抗浮壓板+100mm厚C35鋼筋網(wǎng)砼保護(hù)層?？垢喊逋瑫r(shí)兼做該段隧道河底防沖刷及可能的清淤保護(hù)措施。隧頂距抗浮壓板最小凈距為0.4m，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制抗浮壓板的高程，以免侵入隧道。同時(shí)，在盾構(gòu)穿越前需在抗浮壓板上進(jìn)行填土反壓，填土厚度1.5m?？垢喊?抗拔樁斷面圖如圖1所示。

3 隧道上方軟弱土處理

（1）換填處理。施工抗浮壓板前，需對(duì)抗浮壓板底部下1.5m范圍內(nèi)的淤泥，進(jìn)行換填壓實(shí)處理。采用黏性土進(jìn)行換填，換填壓實(shí)度不小于94%，以免抗浮壓板發(fā)生局部沉降，導(dǎo)致抗浮壓板的底部高程侵入隧道。

圖1 抗浮壓板+抗拔樁斷面圖

（2）地面注漿處理。在抗浮壓板鋼筋綁扎時(shí)，在抗浮壓板范圍按φ40@1500mm×1500mm梅花型預(yù)留注漿孔，待壓板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)抗浮壓板板底下2.5m范圍采用中空玻璃纖維注漿管進(jìn)行注漿，注漿完畢后，注漿管需上拔并保持與隧道0.5m的凈距，同時(shí)需封堵注漿孔。注漿漿液采用水泥單液漿水灰比0.8～1.0，注漿壓力0.5～1MPa，達(dá)到穩(wěn)定壓力后保壓10～15min。

（3）洞內(nèi)注漿處理。對(duì)ZDK31+877～ZDK31+940、YDK31+895～YDK31+930區(qū)段的盾構(gòu)管片增設(shè)注漿孔，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)進(jìn)行洞內(nèi)注漿。注漿以充填注漿為主，漿液采用水泥單液漿，注漿壓力不大于0.5MPa?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)，確定漿液最優(yōu)配合比、注漿壓力等參數(shù)，并評(píng)估對(duì)管片變形的影響。注漿過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管片變形及收斂以及管片接縫錯(cuò)臺(tái)、漏滲等情況，及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。特殊管片洞內(nèi)注漿斷面示意圖如圖2所示。

圖2 特殊管片洞內(nèi)注漿斷面示意圖

4 盾構(gòu)參數(shù)控制

4.1 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制

下穿那考河支流時(shí)，盾構(gòu)機(jī)處在直線段且處于上坡掘進(jìn)，根據(jù)地質(zhì)情況，此地段可能存在上軟下硬地層，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制比較困難。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在上軟下硬地層中掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)姿態(tài)容易上浮，為了保持正確的掘進(jìn)線路及保證良好的成型隧道質(zhì)量，掘進(jìn)時(shí)可降低推進(jìn)速度，合理控制上下千斤頂?shù)耐七M(jìn)油壓，提前將盾構(gòu)前點(diǎn)垂直姿態(tài)下壓，預(yù)留一定的管片上浮量。同時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中及時(shí)對(duì)管片螺栓進(jìn)行三次復(fù)緊，且每環(huán)管片拼裝前應(yīng)及時(shí)對(duì)盾尾進(jìn)行清理。該工程實(shí)際施工過(guò)程中盾構(gòu)前點(diǎn)垂直姿態(tài)控制在-20～-30mm。

4.2 土壓力設(shè)置

根據(jù)施工地段的隧道埋深、地層分布情況及地下水位高度，采用水土合算公式計(jì)算下穿地段的理論土壓力，計(jì)算過(guò)程中需考慮抗浮壓板、板下注漿及填土反壓等因素的影響，確定合理的土壓力，并在掘進(jìn)過(guò)程中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)盾構(gòu)施工土壓力參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整。該工程實(shí)際施工過(guò)程中土壓力控制在0.2～0.5bar。

4.3 掘進(jìn)速度

盾構(gòu)下穿時(shí)速度不宜過(guò)快或過(guò)慢，而是應(yīng)該保持勻速推進(jìn)，保證盾構(gòu)機(jī)安全平穩(wěn)地下穿風(fēng)險(xiǎn)地段。該工程實(shí)際施工過(guò)程中掘進(jìn)速度控制在40～45mm/min，推力控制在1200～1500t，扭矩控制在1600～2200kN·m，螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)掘進(jìn)速度與土倉(cāng)壓力的變化來(lái)控制。實(shí)際施工主要盾構(gòu)參數(shù)圖如圖3所示。

圖3 實(shí)際施工主要盾構(gòu)參數(shù)圖

4.4 渣土改良

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告可知，盾構(gòu)下穿軟弱淺覆土地段地質(zhì)為雜填土、素填土、淤泥、粉砂巖、泥巖，且地下水位較高。工程地質(zhì)復(fù)雜，渣土改良是該工程的重點(diǎn)，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中向掌子面和土倉(cāng)內(nèi)注入渣土改良劑來(lái)使渣土具有良好的塑性變形和軟稠度，減小滲透率。該工程實(shí)際施工過(guò)程中采用膨潤(rùn)土漿液及泡沫劑來(lái)進(jìn)行渣土改良掘進(jìn)，膨潤(rùn)土漿液、泡沫劑的具體比例需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

4.5 出土量控制

對(duì)出土量進(jìn)行三控，即體積、重量、密度。

（1）體積。盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，值班工程師根據(jù)土箱體積大致計(jì)算出渣土體積并記錄在掘進(jìn)參數(shù)表上。渣土體積按。理論出土量=π/4×D2×L=π/4×6.282×1.5=46.44m3/環(huán)，考慮巖土的松散系數(shù)（1.2～1.3），盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的實(shí)際出土體積按55～60m3/環(huán)控制。該工程渣土外運(yùn)采用18m3的渣土車(chē)進(jìn)行，土箱高度約為1800mm，不考慮土箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即為1m3/100mm。掘進(jìn)過(guò)程中可通過(guò)掘進(jìn)300mm出渣0.7車(chē)來(lái)控制。

（2）重量。龍門(mén)吊司機(jī)根據(jù)龍門(mén)吊稱重系統(tǒng)分別將每個(gè)土箱與渣土的總重以及倒完渣土后的土箱重量記錄在渣土稱重表上，據(jù)此可計(jì)算出每環(huán)渣土總重量。如與理論重量差距過(guò)大，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施。

（3）密度。取用盾構(gòu)掘進(jìn)地層天然狀態(tài)下的土，加入適量的水，實(shí)測(cè)出加水后土的密度。此密度應(yīng)與通過(guò)重量和體積計(jì)算出的渣土密度大致一樣。

通過(guò)渣土體積、重量、密度三個(gè)方面的管控來(lái)判斷是否超挖，一旦超挖及時(shí)對(duì)相應(yīng)環(huán)號(hào)進(jìn)行二次補(bǔ)漿。

4.6 注漿控制

盾構(gòu)機(jī)配有2臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵及1個(gè)帶攪拌的7m3漿液罐，掘進(jìn)時(shí)通過(guò)盾殼上設(shè)置有注漿管路將漿液注入到開(kāi)挖直徑和管片外徑之間的環(huán)形間隙。

最初的注漿壓力可取大于靜止水土壓力0.1～ 0.3MPa，并避免漿液進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)的土倉(cāng)中，在實(shí)際掘進(jìn)中將不斷調(diào)整優(yōu)化。注漿量根據(jù)不同的地質(zhì)情況和地表隆陷監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整和動(dòng)態(tài)管理，注漿壓力漸近增加以滿足注漿量為上限值。注漿速度應(yīng)于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度相適應(yīng)，根據(jù)掘進(jìn)速度做動(dòng)態(tài)調(diào)整。該工程同步注漿壓力實(shí)際控制在2～3bar，注漿量控制在6m3左右。

在隧道與淺覆土區(qū)域交匯區(qū)及前后10m范圍進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿，充填管片背后的空腔。注漿材料采用雙液漿即水玻璃—水泥砂漿，水泥采用P.042.5級(jí)，水玻璃采用35～38Be原液。水泥漿不摻入其他材料，水灰比為0.5∶1，水玻璃與水按1∶1稀釋?zhuān)⑷霑r(shí)水泥漿液與水玻璃體積比擬采用水泥漿∶水玻璃=1∶1，注漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際注漿效果不斷優(yōu)化，并及時(shí)調(diào)整。同步注漿漿液配合比如表1所示。

表1 同步注漿漿液配合比

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，很多城市規(guī)劃了密集的地下軌道交通網(wǎng)絡(luò)，也因此給地鐵隧道施工帶來(lái)了許多施工難題，該工程覆土厚度不足0.5倍洞徑、覆土地層軟弱且含水量大，施工難點(diǎn)及特點(diǎn)鮮明，技術(shù)措施效果明顯，可參考性強(qiáng)，對(duì)其他類(lèi)似工程可以起到參考和借鑒的作用。