陸勤斌 （安徽省第一建筑工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某全長(zhǎng)2.27km的四車道雙向隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速為60km/h，其過江段按盾構(gòu)法展開施工，按11.81m直徑分南北兩線開挖，二者總長(zhǎng)1867m，該段湘江江面610m寬，覆土層最淺處僅9.14m深，自東向西對(duì)隧道展開掘進(jìn)。

2 辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)因素

2.1 盾構(gòu)自大堤壩穿越的風(fēng)險(xiǎn)源

西岸大堤所處位置上，從上往下的地層分布依次為粉砂質(zhì)黏土層、圓礫層、中砂層以及強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層，盾構(gòu)自大堤穿越時(shí)，需要經(jīng)過圓礫層、中砂層與強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層，這些地層基本屬于復(fù)合型，而且是上軟下硬。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果來看，由沖洪積形成的圓礫層與中砂層，飽和狀態(tài)下具有強(qiáng)透水性，整個(gè)隧道縱剖面上的地層分布見圖1。

圖1 隧道穿越大堤壩時(shí)的縱剖面地層

2.2 江底淺埋段的掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)源

整個(gè)盾構(gòu)段的埋深均不超過1倍洞徑，埋深最淺處僅有9.14m。盾構(gòu)隧道在江底淺埋段需要依次自中、強(qiáng)風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥巖層和粉質(zhì)黏土層穿越。且強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層具有較強(qiáng)的透水性，而粉質(zhì)黏土也很不穩(wěn)定，大直徑盾構(gòu)在這樣的地層狀態(tài)下容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上浮、河床塌陷、冒漿、冒頂透水或者是產(chǎn)生泥之類的事故，會(huì)讓施工安全性受到影響，使隧道無法順利貫通。在工程案例中，針對(duì)這些事故，結(jié)合具體特點(diǎn)，對(duì)隧道在江底部分淺埋段的盾構(gòu)掘進(jìn)施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素展開分析如表1。

表1 江底淺埋隧道段的盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)源

2.3 自巖溶區(qū)穿越的風(fēng)險(xiǎn)源

參照該隧道地質(zhì)勘查報(bào)告，在江底使用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，在Kn4+150～Kn4+360之間會(huì)有大小不同、發(fā)育不規(guī)律的溶洞區(qū)，對(duì)鉆孔期間揭示的溶洞進(jìn)行詳勘發(fā)現(xiàn)，其高基本在0.6m～11.6m范圍內(nèi)，標(biāo)高大多在 5.15m～23.11m 內(nèi)，頂板埋深則為29.1m～52.2m，其中包含的風(fēng)險(xiǎn)源如表2。

表2 自巖溶區(qū)穿越時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)源

3 風(fēng)險(xiǎn)防范措施

3.1 自大堤壩穿越的風(fēng)險(xiǎn)處治

參照地質(zhì)勘察報(bào)告，結(jié)合工程特點(diǎn)，擬將大堤漫灘加固措施選擇為三重管高壓旋噴樁。先做旋噴樁的試樁，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，等到試樁齡期符合要求后，測(cè)其成樁后的直徑，并做取芯檢測(cè)，若成樁直徑能夠達(dá)到要求，則該試樁參數(shù)可用；若達(dá)不到要求，需要對(duì)參數(shù)加以調(diào)整，再重新試樁，直到達(dá)到要求為止。鉆機(jī)在地面就位后，需要試噴漿、水、氣，待各項(xiàng)工藝參數(shù)經(jīng)過檢查確實(shí)滿足設(shè)計(jì)要求后，方可將噴射管調(diào)整到設(shè)計(jì)高度，并由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員予以確認(rèn)，然后再開展高壓旋噴樁施工，施工期間若是發(fā)生特殊情況，需要將噴射管提到地面以上，等到處理好后再繼續(xù)施工。按照設(shè)計(jì)配合比在地面制漿后臺(tái)完成水泥漿、水玻璃以及水溶液的拌制，將漿液自后臺(tái)到噴嘴的時(shí)間計(jì)算出來，結(jié)合該時(shí)間展開試驗(yàn)，將摻入水泥漿與水玻璃的體積比確定下來。將流量計(jì)安裝于輸漿泵與輸水泵上，對(duì)輸漿泵的工作電流大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保泵送水泥漿與水玻璃滿足設(shè)計(jì)中的溶液比要求。按設(shè)計(jì)要求在噴漿同時(shí)，逐漸提升至強(qiáng)透水層頂部對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.2 江底淺埋處的掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)處治

由于覆土最淺處僅有9.14m深，比盾構(gòu)1倍洞徑要小，盾構(gòu)施工時(shí)會(huì)對(duì)土體帶來較大擾動(dòng)，引起隧道整體上浮。為避免隧道上浮，需要對(duì)壁后注漿工藝加以如下改進(jìn)：盾構(gòu)掘進(jìn)期間將壁后注漿分為三步，第一步是在推進(jìn)盾構(gòu)的同時(shí)，經(jīng)由盾尾的注漿孔將砂漿注入其中部，將管片中部以下部位填充密實(shí)，確保管片不會(huì)自盾尾脫出以致下沉，防止管片出現(xiàn)破損和或者滲漏水現(xiàn)象；第二步是掘進(jìn)時(shí)確保每10環(huán)形成一個(gè)封閉環(huán)，在各封閉環(huán)的起止環(huán)頂位置上預(yù)留注漿孔，通過開孔注入雙液漿方式，形成完整封閉環(huán)，確保在補(bǔ)充注漿期間，漿液不會(huì)進(jìn)入循環(huán)泥漿，保證漿液不會(huì)流失；第三步是形成封閉環(huán)后，需要在第五環(huán)管片的頂部位置上，做好注漿孔預(yù)留，并通過開孔注砂漿方式，對(duì)管片頂部留下的間隙進(jìn)行及時(shí)填充。采用以上注漿步驟強(qiáng)化壁后注漿密實(shí)度，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)期間的地面沉降、管片上浮問題實(shí)現(xiàn)有效控制，避免滲漏水現(xiàn)象。圖2給出了施工改進(jìn)后的具體工藝。

圖2 壁后注漿改進(jìn)后的工藝示意圖

3.3 自巖溶區(qū)穿越的風(fēng)險(xiǎn)處治

針對(duì)五處需要穿越的溶洞區(qū)，通過灌注擠壓法對(duì)江底溶洞原本的低密度充填物進(jìn)行置換，以填充法加固溶洞空腔。先要完成水上作業(yè)平臺(tái)的搭建，用鋼護(hù)筒在鉆孔后進(jìn)行護(hù)孔，以注漿管兩根+封孔管一根，形成漿液循環(huán)置換系統(tǒng)，先壓注雙液漿進(jìn)行封孔，等到密閉環(huán)境形成后，再對(duì)溶洞邊界加以穩(wěn)固，最后采用灌注擠壓法實(shí)現(xiàn)對(duì)低密度充填物的置換施工。用25的注漿管將水泥漿注入，經(jīng)由50的注漿管底小孔填充向溶洞空腔，再自兩管之間的空隙流出，從而形成一個(gè)循環(huán)，將壓力表放置在注漿管處，控制注漿、排漿的壓力，二者的流量差就是實(shí)際填充到溶洞中的水泥漿方量。圖3給出了其具體循環(huán)置換示意圖。

圖3 注漿循環(huán)置換加固示意圖

4 結(jié)語

文中通過對(duì)隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)源展開分析，對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)因素做出了歸納，并有針對(duì)性地制定了具體的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。實(shí)踐表明，在實(shí)際掘進(jìn)盾構(gòu)期間，完全未產(chǎn)生上浮、沉降以及陷落問題，證明提出的防控措施確實(shí)是有效的。日后將對(duì)施工工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以促進(jìn)隧道施工早日實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的理想目標(biāo)。