孫 震

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

1 工程概況

區(qū)間隧道為常碼頭站至王家墩商務(wù)區(qū)的王家墩中心站，區(qū)間右線里程為右 DK4+326.005～右DK5+563.400，右線長1237.395 m；區(qū)間左線里程為線路設(shè)2個曲線，曲線半徑分別為700 m、650 m，線間距為15～18 m。區(qū)間最大埋深約26.69 m，最小埋深約9.84 m。右線穿越（3-4）粉質(zhì)黏土夾粉土層24.8 m、（3-5）粉質(zhì)粘土夾粉砂粉土層99.0 m、（4-1）粉細(xì)砂層495.0 m、（4-2）細(xì)砂層618.7 m。

2 盾構(gòu)隧道管片上浮位移觀測

常～王區(qū)間右線盾構(gòu)在掘進(jìn)118環(huán)時，管片姿態(tài)經(jīng)人工復(fù)測后垂直姿態(tài)已超過50，管片出現(xiàn)明顯上浮現(xiàn)象，下表統(tǒng)計了?！鯀^(qū)間右線118環(huán)～214環(huán)中部分環(huán)管片上浮情況。

表1 部分環(huán)管片中心高程上浮值統(tǒng)計表

3 管片上浮原因分析

3.1 同步注漿的影響

圖1 盾構(gòu)管片姿態(tài)

隧道上浮有兩大原因：一是管片與土體之間有間隙的存在，二是引起上浮位移的力，同步注漿漿液在填充了管片與土體之間有間隙的同時，讓隧道與周圍土層緊密接觸形成穩(wěn)定的復(fù)合構(gòu)造體共同抵抗外力。要解決以上問題，關(guān)鍵選擇的注漿漿液應(yīng)滿足[1-2]：①必須具有充填性；②應(yīng)具有一定的和易性且離析少；③應(yīng)及早凝固且有一定的早期強(qiáng)度，以抵抗變形對管片產(chǎn)生的不均勻壓力。同時，漿液硬化后的體積收縮率要小，以便更好地固定管片；④應(yīng)有合適的稠度，以便不被地下水稀釋。從襯背注漿的目的和對漿液的性能要求上分析，及時填充固結(jié)管片背后環(huán)形建筑空間是解決管片上浮位移的關(guān)鍵。

鑒于通常的漿液失水固結(jié)，盾構(gòu)推進(jìn)時殼體帶土使開挖斷面大于盾構(gòu)外徑，部分漿液劈裂到周圍地層，導(dǎo)致實(shí)際注漿量要超過理論注漿量。按照以往工程實(shí)踐[3]，注漿時實(shí)際注漿量應(yīng)為理論空隙體積的150%～250%，在本區(qū)間上述兩試驗段采用170%。另外，注漿壓力應(yīng)為保證足夠注漿量的最小值，一般為0.15～0.25 MPa。漿液分配控制為：增大上部兩個注漿管注漿量和注漿量和注漿壓力，下部兩個注漿管少注或不注。對于整環(huán)管片來講，上部與下部的注漿量比例為2∶1或者2∶0。

從盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到管片脫出盾尾后的工況分析來看，隧道管片在一定長度范圍內(nèi)就象兩端固定的彈簧梁，一端受到盾尾的約束不能上浮，另一端受到已凝固注漿固體的約束也不能上浮。若管片脫出盾尾后（一般情況2～3環(huán)），同步注漿的漿液不能達(dá)到初凝和一定的早期強(qiáng)度，隧道管片仍可視為浸泡在液體之中，在浮力的作用下必然會產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。

3.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及走向的影響

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中的運(yùn)動軌跡實(shí)際上是一條蛇形運(yùn)動軌跡，始終圍繞著隧道軸線作蛇形運(yùn)動，要通過不斷調(diào)整各分區(qū)油缸千斤頂?shù)耐屏碜尪軜?gòu)機(jī)運(yùn)動中不斷逐漸靠近隧道設(shè)計軸線[4]。而本段隧道設(shè)計軸線縱斷面呈“V”字形上下坡，所處地層砂層。在盾構(gòu)掘進(jìn)中，由于盾構(gòu)機(jī)自身重量，可能發(fā)生盾構(gòu)機(jī)偏離隧道中心線以下。此時，為糾正其運(yùn)動軌跡不斷靠近理論軸線，要加大下部千斤頂?shù)耐屏σ钥朔軜?gòu)機(jī)身的自重。在隧道軸線由下坡改變?yōu)樯掀禄蛴杉毕缕赂淖優(yōu)榫徬缕聲r，亦需要加大下部千斤頂?shù)耐屏?，循序漸進(jìn)地改變盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)動軌跡，以滿足設(shè)計線路的需要。本區(qū)間盾構(gòu)隧道無論是盾構(gòu)機(jī)偏離隧道中心線以下還是線路坡度變化，都通過加大下部千斤頂?shù)耐屏碚{(diào)整盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。這樣，致使管片底部受到大于上部的作用力，管片環(huán)面上受力不均，加劇了管片上浮的趨勢。

4 管片上浮糾偏措施

4.1 注漿控制技術(shù)

在含水軟土地層中，解決管片上浮問題實(shí)質(zhì)上是同步注漿穩(wěn)定管片與管片上浮在時間上的問題,比較理想的注漿方法應(yīng)是盾構(gòu)沿軸線掘進(jìn)，注漿漿液完全充填施工間隙并快速凝固形成早期強(qiáng)度，隧道與周圍土體形成整體構(gòu)造物從而達(dá)到穩(wěn)定[5]。在漿液性能上的選擇唯有雙液瞬凝性漿液（水泥漿液和水玻璃漿液）和同步注漿工藝能徹底解決管片上浮的問題。雙液瞬凝漿液因其時效特點(diǎn)在隧道位移控制上是具有優(yōu)勢的，但雙液漿隨著溫度的變化，同種配比的漿液化學(xué)凝膠時間因時而異，堵管故障極易發(fā)生。同步注漿管在掘進(jìn)結(jié)束前只能清洗而無法更換，這也是本區(qū)間仍然采用惰性漿液的原因之一。

根據(jù)管片上浮的規(guī)律值和盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)的關(guān)系合理選擇注漿孔位、注漿量和注漿壓力。根據(jù)本區(qū)間施工經(jīng)驗，盾構(gòu)上部兩注漿孔的注漿量明顯大于下部兩孔位的漿量，有時甚至下部可以不注漿以減小管片的上浮量。

4.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制技術(shù)

盾構(gòu)機(jī)過量的蛇形運(yùn)動必然造成頻繁的糾偏，糾偏的過程就是管片環(huán)面受力不均的過程。所以要求在掘進(jìn)過程中必須要控制好盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，盡可能地使其沿隧道軸線作小量的蛇形運(yùn)動。按規(guī)范要求，盾構(gòu)掘進(jìn)中，拼裝管片中心軸線的平面位置和高程允許偏差為±50 mm。發(fā)現(xiàn)偏差時應(yīng)逐步糾正，避免突糾，以免人為造成管片環(huán)面受力嚴(yán)重不均。

在本區(qū)間施工中重點(diǎn)控制急曲線和大坡度轉(zhuǎn)點(diǎn)，一要合理調(diào)整各區(qū)域千斤頂油壓，但各區(qū)千斤頂油壓差不宜過大，與盾構(gòu)中心線相對稱區(qū)域的千斤頂油壓差應(yīng)小于5 MPa，其伸出長度差應(yīng)小于12 cm；二要跟蹤測量管片法面的變化，及時利用環(huán)面粘貼石棉橡膠板糾偏，粘貼時上下呈階梯狀分布。三要根據(jù)上浮規(guī)律值控制盾構(gòu)推進(jìn)高程。

4.3 掘進(jìn)速度控制技術(shù)

若同步注漿過程中，漿液不能達(dá)到及時有效地固結(jié)和穩(wěn)定管片的條件時，應(yīng)適當(dāng)控制盾構(gòu)掘進(jìn)速度，一般以緩?fù)茷橐?，推進(jìn)速度不大于4 cm/min，確保管片脫出盾尾時形成的空隙量與注漿量平衡，盡量避免注入的漿液被水稀釋而降低漿液性能。

4.4 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)高程控制技術(shù)

在本區(qū)間隧道推進(jìn)中，根據(jù)統(tǒng)計的管片拼裝后上浮經(jīng)驗值，將盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)軸線高程降至設(shè)計軸線下50mm，以此來抵消管片襯砌后期的上浮量，使隧道中心軸線近可能地接近設(shè)計軸線。

5 上浮后的管片處理技術(shù)

上浮后的管片處理比較難，一般可嘗試在隧道底部打開注漿孔泄壓，釋放管片底部的注漿漿液，根據(jù)經(jīng)驗，此方法效果不理想，且污染隧道[6]。一旦發(fā)現(xiàn)管片上浮超限，立即停止盾構(gòu)掘進(jìn)，對已上浮的管片通過注漿孔進(jìn)行二次注漿。注漿材料以瞬凝雙液漿為最好，注漿壓注順序應(yīng)順著隧道坡度方向，從隧道拱頂至兩腰，最后壓注拱底。終止注漿以打開拱底注漿孔無滲水為條件，以防止盾構(gòu)恢復(fù)掘進(jìn)后管片繼續(xù)上浮。對于上浮段長、上浮量大、超限嚴(yán)重的隧道，只有進(jìn)行設(shè)計調(diào)坡才首豈滿足隧道限界的要求。

6 結(jié)語

在對區(qū)間隧道施工過程管片上浮控制中，要對復(fù)雜地質(zhì)情況進(jìn)行分析研究，加強(qiáng)管片姿態(tài)變化監(jiān)測并做系統(tǒng)分析、歸納，從中摸索出適應(yīng)不同土質(zhì)、覆土等條件與之相對應(yīng)的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的變化規(guī)律并及時對其進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化和調(diào)整；同時適時合理地管理注漿作業(yè)，調(diào)整不同施工段的配比和注漿量、注漿壓力：最大可能地控制隧道管片在施工過程中的上浮，使隧道軸線滿足設(shè)計規(guī)范要求。