黃璐珈

（中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410014）

0 引言

伴隨城市現(xiàn)代化建設(shè)逐漸發(fā)展，隧道工程特別是地鐵隧道項(xiàng)目愈來愈多地在城市的建設(shè)當(dāng)中出現(xiàn)。盾構(gòu)施工方式以其環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)以及高效的特征，于隧道施工工作當(dāng)中獲得廣泛采用，而盾構(gòu)穿越劣質(zhì)地層狀況也經(jīng)常出現(xiàn)。盾構(gòu)施工工作過程對(duì)于周邊土體產(chǎn)生的作用和地震發(fā)生情況下是不一樣的，其關(guān)鍵通常體現(xiàn)于施工過程對(duì)周邊土體產(chǎn)生一定的振動(dòng)以及擠壓、卸載以及加載等情況，進(jìn)而造成盾構(gòu)施工區(qū)域液化土層的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變動(dòng)，極易發(fā)生流砂等情況導(dǎo)致盾構(gòu)裝置產(chǎn)生姿態(tài)變化等問題，涌水和涌砂問題也易造成開挖面的失穩(wěn)情況，對(duì)于隧道自身和周圍建（構(gòu)）筑物安全穩(wěn)定造成一定威脅[1]。本文與工程實(shí)例相結(jié)合，討論了土壓平衡盾構(gòu)穿越珠江過程中需要怎樣開展風(fēng)險(xiǎn)的判別以及預(yù)測(cè)，并提出部分盾構(gòu)階段和施工中控制方案。土壓平衡盾構(gòu)如圖1所示。

圖1 土壓平衡盾構(gòu)

1 工程概況

1.1 區(qū)間概況

東湖站—濱江東路站區(qū)間盾構(gòu)機(jī)由東湖站始發(fā)向南掘進(jìn)下穿珠江后沿濱江中路及濱江東路掘進(jìn)至濱江東路站吊出，沿線重要建構(gòu)筑物有6號(hào)線軌排井兼盾構(gòu)井、榮寶齋、東山體育場(chǎng)、珠江、鴨礅涌橋。外部重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要有：下穿六號(hào)線軌排井兼盾構(gòu)井、下穿珠江、下穿鴨墩涌橋等。

本盾構(gòu)區(qū)間全長(zhǎng)約2504.851m，左線ZDK12+411.500—ZDK13+671.800，長(zhǎng)1244.980m（短 鏈15.32m）；右線YDK12+411.500~YDK13+671.800，長(zhǎng)1260.328m（長(zhǎng)鏈0.028m），區(qū)間左線出東湖站大里程端后以R=1000m（右線1000m）下穿珠江，再以左線R=450m（右線450m）沿濱江東路敷設(shè)進(jìn)入濱江東路站。區(qū)間布設(shè)了兩個(gè)位置聯(lián)絡(luò)通道，而其中的1#號(hào)聯(lián)絡(luò)通道還兼做廢水泵房。盾構(gòu)區(qū)間下穿珠江道現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 盾構(gòu)區(qū)間下穿珠江道現(xiàn)場(chǎng)

1.2 水文情況

線路沿線區(qū)域地下水的水位深淺是不相同的，通常地下水位的埋深是1.30~4.10m，而穩(wěn)定區(qū)域地下水埋深通常可以達(dá)到1.90~5.10m。工點(diǎn)周邊范圍地表水發(fā)育，珠江和海珠涌地層為砂層，局部砂層直接覆蓋在基巖上方，砂層的透水性由中等變強(qiáng)，而地下水關(guān)鍵是由地表水滲透產(chǎn)生，通常和地表水有著一定程度上排泄以及補(bǔ)給聯(lián)系。

地下水位變動(dòng)和地下水排泄、賦存還有補(bǔ)給等方面具有緊密關(guān)聯(lián)，每年的5~10月份是雨季，具有充沛的降雨，則水位將會(huì)明顯出現(xiàn)上升跡象，而冬季由于降水下降，地下水位也會(huì)隨其降低，第四系孔隙水的水位年變化幅度為1.0～2.0m，層狀基巖裂隙水的變化幅度為1.0～1.5m。

1.3 區(qū)間珠江概況

本段隧道場(chǎng)地內(nèi)地表水發(fā)育，在本區(qū)間線路在YDK12+725.028~YDK13+323.884（210環(huán)~617環(huán)）；ZDK12+726.047~ZDK13+350.557（210環(huán)~612環(huán)）處下穿珠江，寬約600m，水深約9m，隧道拱頂距離河底埋深在23.7~31.6m范圍內(nèi)，共計(jì)左417環(huán)、右線各402環(huán)，左線與右線中心之間的線間距為13.00～16.1m。水平為直線，豎直方向?yàn)?‰的上坡及17.218‰的上坡。

2 過程中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的分析以及應(yīng)對(duì)措施

2.1 珠江堤岸發(fā)生形變風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施

盾構(gòu)機(jī)穿過河堤的時(shí)候，需要把河堤地表沉降控制在+10mm~-20mm之內(nèi)，確保河堤基礎(chǔ)和構(gòu)造是穩(wěn)定可靠的，避免河堤沉降，發(fā)生開裂、滲漏等情況。

依據(jù)試掘進(jìn)試驗(yàn)段來對(duì)掘進(jìn)沉降狀況進(jìn)行檢測(cè)：在試驗(yàn)段設(shè)置的切口壓力進(jìn)的時(shí)候，依據(jù)地質(zhì)環(huán)境情況和地表沉降突起量，對(duì)工程施工主要參數(shù)開展調(diào)整，在進(jìn)入河堤影響范圍前將參數(shù)優(yōu)化。

嚴(yán)格控制切口壓力對(duì)于避免河堤沉降來說有關(guān)鍵的作用，切口壓力大，則地表突起；過小則有可能導(dǎo)致地表塌陷下去。依據(jù)盾構(gòu)和管片中間的空隙及各土壤層特點(diǎn)有效控制出土的量，大概為開挖截面的98%~100%之間。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的分析進(jìn)行調(diào)節(jié)，找尋最合理有效的標(biāo)值。

掘進(jìn)時(shí)可依據(jù)推進(jìn)的速度以及實(shí)際的出土量和理論的出土量之間的偏差。盾構(gòu)機(jī)操作員在掘進(jìn)時(shí)可以依據(jù)顯示的推動(dòng)間距，對(duì)螺旋機(jī)出土的速率進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，控制出土量在容許的誤差值內(nèi)。在穿過河堤時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)同步灌漿的漿體配制，增多水泥的使用量來確保同步注漿漿液的迅速硬化，會(huì)使強(qiáng)度更強(qiáng)。

要控制盾構(gòu)合理的推進(jìn)速度，在穿越區(qū)工程施工的時(shí)候，盾構(gòu)掘進(jìn)的速度控制在3~4cm/min，盡可能維持平穩(wěn)的推動(dòng)速率，保證盾構(gòu)平衡、勻速地穿過河堤，以減小對(duì)周圍土體的擾動(dòng)，以防對(duì)其構(gòu)造產(chǎn)生不良的影響。

為確保盾構(gòu)安全地穿過河堤，除事前做好充分的準(zhǔn)備工作外，信息化管理工程施工變成此次施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定在河堤地表布置監(jiān)控點(diǎn)，根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)帶來的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并調(diào)節(jié)和控制盾構(gòu)穿過珠江河堤時(shí)作業(yè)的相關(guān)參數(shù)，保障盾構(gòu)工程施工對(duì)路面的危害降至最少。

2.2 盾構(gòu)把河底擊穿的風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施

（1）需要對(duì)切口土壓力波動(dòng)起伏范圍進(jìn)行嚴(yán)格的把控。推進(jìn)的時(shí)候，需要在中央控制間有相關(guān)的專業(yè)工作人員對(duì)施工的參數(shù)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，把切口土壓力起伏值調(diào)節(jié)在-0.2bar～+0.2bar之間，使開挖面保持一定的平穩(wěn)。盾構(gòu)在河底段穿越的時(shí)候，手動(dòng)式操控切口土壓，人工調(diào)節(jié)工程施工的主要參數(shù)，要在工作時(shí)細(xì)心認(rèn)真。

（2）需要對(duì)掘進(jìn)的主要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的把控。正常情況下要嚴(yán)格的控制出土量，根據(jù)理論出土量來出土。為了避免河流滲入到盾構(gòu)，可以適度少挖掘，使泥土的密實(shí)度較高?？刂仆阶{壓力，需要在注漿管道上裝安全閥，避免注漿的壓力太大把覆土頂開。

（3）針對(duì)河底冒漿的應(yīng)對(duì)措施。察覺河底出現(xiàn)冒漿情況時(shí)，若河底只是有少許冒漿，可以在不減低開挖面土壓的情況下向前加快推進(jìn)，提升拼裝的效率，使盾構(gòu)加快越過冒漿的地方。當(dāng)河底出漿比較嚴(yán)重導(dǎo)致沒法推進(jìn)時(shí)，要采用以下措施：適度減少開挖面土壓力。為了更好地使盾構(gòu)前行，查驗(yàn)掘出的土量，確保沒有超挖。開掘一定間距后，需要開展壁后注漿。使開挖面土壓力恢復(fù)到正常在進(jìn)行開掘。若有河水從盾尾流到隧道，應(yīng)先剖析現(xiàn)階段狀況，采取緊急措施進(jìn)行搶救工作[2]。在緊急搶救時(shí)，在滲水位置壓進(jìn)聚氨脂，同時(shí)加強(qiáng)排水的工作，讓進(jìn)到盾構(gòu)的水可以順利排出。

2.3 盾構(gòu)噴涌的風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施

上端的隔水層被擊穿毀壞后，因?yàn)殚_挖面土壓力太高、水流量大，開挖的渣土雖然自身具備一定的止水性，但高壓水體穿過壓力室和排土器會(huì)產(chǎn)生集中滲流，帶動(dòng)土粒運(yùn)動(dòng)進(jìn)而有產(chǎn)生噴涌。應(yīng)對(duì)措施主要包含以下6點(diǎn)。

（1）開挖珠江段的時(shí)候要選用螺旋運(yùn)輸機(jī)雙閘門進(jìn)行控制，引入膨潤(rùn)土漿或者高效聚合物，避免出現(xiàn)噴涌的情況。與此同時(shí)，運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)配套的二次注漿設(shè)施及時(shí)進(jìn)行注漿，在管片的外圍形成不間斷的封閉環(huán)，避免盾構(gòu)周邊的地下水連通，出現(xiàn)噴涌。

（2）利用土壓平衡掘進(jìn)參數(shù)；對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的方位與鉸接油缸的行程差進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證鉸接的密封情況。進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)鉸接的密封查驗(yàn)，防止?jié)B水和漏砂。

（3）常常查驗(yàn)盾尾密封刷的密封情況，填充潤(rùn)滑油脂，保證密封刷情況優(yōu)良。

（4）發(fā)生噴涌狀況時(shí)，把螺旋運(yùn)輸機(jī)后門馬上關(guān)閉，適當(dāng)往前挖，增多倉(cāng)內(nèi)黏性顆粒物成分，建立土倉(cāng)內(nèi)的平衡，經(jīng)過刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使土倉(cāng)內(nèi)土體均勻攪拌。隨后漸漸地開啟螺旋運(yùn)輸機(jī)后門，使門開啟度為30%，邊挖邊出土，使土倉(cāng)內(nèi)壓力自始至終保持穩(wěn)定。

（5）對(duì)盾構(gòu)機(jī)施工配備設(shè)施的服務(wù)保障工作要重視，使其能夠持續(xù)迅速推進(jìn)。避免盾構(gòu)機(jī)施工配備設(shè)施出現(xiàn)故障影響挖掘工作。

（6）嚴(yán)格檢測(cè)螺旋機(jī)出土口狀況和土倉(cāng)壓力轉(zhuǎn)變狀況，一旦發(fā)生冒漿狀況，應(yīng)先關(guān)掉螺旋機(jī)出土口的閘門，防止地下水或沙漿等噴涌而出，要穩(wěn)定土倉(cāng)內(nèi)土壓力。

2.4 盾尾滲漏的風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施

盾尾產(chǎn)生滲漏通常是從輕度漏水逐開始的，由于沒有立即解決或解決不徹底都會(huì)導(dǎo)致盾尾密封的油脂被沖洗和劣化，細(xì)沙進(jìn)到盾尾，促使尾刷產(chǎn)生不正常的損壞，密封的實(shí)際效果下降，若產(chǎn)生盾尾空隙突然變化就有可能造成中等程度的滲水，而中等程度的滲水如未妥善處理，在很多的污泥沖洗下，盾尾油脂將持續(xù)漏出，進(jìn)而導(dǎo)致更大程度的滲漏。

防止盾尾滲水的應(yīng)對(duì)措施有以下4點(diǎn)。

（1）盾構(gòu)的姿態(tài)。始終堅(jiān)持依照每環(huán)精確測(cè)量盾尾空隙，依據(jù)精確測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的做法進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)控盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)（±30mm）和盾尾空隙（超過30mm）。與此同時(shí)，需對(duì)平面曲線和豎直曲線的區(qū)域增大查驗(yàn)的力度，平分轉(zhuǎn)向度，防止急轉(zhuǎn)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)發(fā)生突然變化。

（2）管片的拼裝。管片拼裝的工作人員和機(jī)長(zhǎng)需用心掌握管片的設(shè)計(jì)種類、偏移視角、排序部位、拼裝次序等相關(guān)的規(guī)定。盾構(gòu)機(jī)拼裝管片前后都需要開展盾尾空隙和盾構(gòu)姿態(tài)的精確測(cè)量，并按照相關(guān)規(guī)定調(diào)節(jié)管片種類和封頂塊位置。管片拼裝時(shí)盾尾水泥砂漿、毛巾、墊圈等物品務(wù)必完全清理干凈。機(jī)長(zhǎng)要在拼裝管片的時(shí)候旁站監(jiān)控，保證全過程是可控的。松千斤頂?shù)挠透讜r(shí)必須逐一開展松防，不可一次性松太多的千斤頂，會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)后退。

（3）油脂的注入。盾尾油脂是維持油脂倉(cāng)的壓力，是使其不被盾外土水的壓力穿透的關(guān)鍵材料。將一定量的油脂均勻的引入，不僅可以避免尾刷損壞和水泥砂漿進(jìn)到油脂倉(cāng)，還可換置原倉(cāng)內(nèi)油脂，避免出現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)油脂發(fā)生變質(zhì)而結(jié)團(tuán)的狀況。

（4）壁后的注漿。管片壁后的同步注漿是為了保證管片的平穩(wěn)、封閉進(jìn)水通道的措施。因此一定要保證同步注漿漿體的品質(zhì)，品質(zhì)不過關(guān)的漿體不予以應(yīng)用。管片假如總體上調(diào)或下移，必然對(duì)盾尾內(nèi)管片與盾尾的相對(duì)位置造成一定影響，造成盾尾空隙的惡化。而注漿不密會(huì)造成地下水隨盾構(gòu)機(jī)前行，會(huì)對(duì)盾尾造成威脅，也會(huì)稀釋注入的同步注漿的漿體，使?jié){體發(fā)揮的實(shí)際效果會(huì)隨之減弱[3]。因此，工作人員需要保證每環(huán)5m3的注漿量，工期緊、刷新記錄都不能成為不注漿或是少注漿的托詞。盾構(gòu)滲漏如圖3所示。

圖3 盾構(gòu)滲漏

3 結(jié)語(yǔ)

為了對(duì)于土壓平衡盾構(gòu)過珠江中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效解決，本文結(jié)合工程實(shí)例，首先對(duì)于項(xiàng)目周邊條件、地質(zhì)情況、施工情況以及水文狀況等多方面進(jìn)行闡述與分析，分別針對(duì)堤岸變形風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)擊穿河底風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)噴涌風(fēng)險(xiǎn)以及盾尾滲漏風(fēng)險(xiǎn)展開相應(yīng)介紹，并提出對(duì)應(yīng)解決措施，進(jìn)而確保項(xiàng)目可以順利開展，對(duì)于后續(xù)相關(guān)環(huán)境下開展工程施工有著一定參考意義。