呂貽坤

（中鐵十七局集團(tuán)上海軌道交通工程有限公司，上海 200135）

1 工程概況

地鐵項(xiàng)目在人民北路站-西北橋站區(qū)間盾構(gòu)下穿府河，區(qū)間隧道設(shè)計(jì)起終點(diǎn)里程范圍分別為ZDK27+901.203～ZDK2 8+988.852、YDK27+901.203～YDK28+988.851，左線全長為1 087.811 m（長鏈0.162 m），右線全長為1 087.648 m，區(qū)間在ZDK28+390.695（YDK28+390.000）處設(shè)置1座聯(lián)絡(luò)通道，通道長為5.66 m，通道頂部距地面埋深為14.8 m，位于隧道中部。

2 難點(diǎn)分析

根據(jù)鉆孔揭示可知，區(qū)間盾構(gòu)下穿府河段的地層主要包括＜2-9-2＞稍密卵石、＜2-9-3＞中密卵石、＜2-9-4＞密實(shí)卵石等，盾構(gòu)隧道洞身主要穿越＜2-9-3＞中密卵石土。結(jié)合工程特點(diǎn)和實(shí)際地質(zhì)情況分析盾構(gòu)下穿府河應(yīng)著重防止地面建筑物塌陷、噴涌、涌砂和穿越卵石層時(shí)刀盤被卡等情況發(fā)生。

3 施工工藝及流程

3.1 加固措施

（1）豎向大管棚加固。

在盾構(gòu)下穿前，西北橋兩側(cè)橋臺(tái)外側(cè)地面分別打設(shè)兩排Ф159×8 mm@0.4 m管棚（先預(yù)注漿再插入鋼筋，挑選管棚注漿，間隔三根選一根）約束橋梁的水平位移，管棚長約14.5 m，底部伸入基礎(chǔ)底2 m，管棚內(nèi)插入三根直徑20 mm鋼筋，管內(nèi)灌注水泥漿。管棚實(shí)施時(shí)需對(duì)影響范圍內(nèi)的管線進(jìn)行核查，確保管棚打設(shè)位置，并避開重要管線，管棚間距可根據(jù)管線進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)。

（2）圍堰。

為了滿足橋洞混凝土套拱施工，需對(duì)處理圍堰，根據(jù)設(shè)計(jì)及產(chǎn)權(quán)單位意見，將圍堰施工分為兩期進(jìn)行，自西向東依次對(duì)橋洞進(jìn)行圍堰施工作業(yè)。

①圍堰形式及斷面。現(xiàn)狀府河上游流量較大，且不可斷流，分為兩次圍堰施工，斷面采用上口寬為4 m、下口寬為5 m、高3.5 m；圍堰采用編制袋裝土（25 袋/m3）碼邊（寬1 m）、中間作黏土心墻的圍堰形式。由于現(xiàn)場(chǎng)無法取土，圍堰土采取外進(jìn)黏土，由人工現(xiàn)場(chǎng)裝袋轉(zhuǎn)運(yùn)100 m后下河圍堰。

②圍堰施工。圍堰施工中應(yīng)注意，圍堰軸線應(yīng)放置準(zhǔn)確，尤其是縱向圍堰。草袋碼放須準(zhǔn)確到位，注意錯(cuò)縫搭接，均勻收坡。填土選擇透水性小的黃黏土，同時(shí)夯填必須及時(shí)跟進(jìn)，夯至密實(shí)。

③排水。每期圍堰完畢后，使用Ф150潛水泵逐次抽去圍堰內(nèi)的積水，在圍堰范圍內(nèi)設(shè)置3座集水井（圍堰上游2個(gè)集水井、下游1個(gè)集水井），集水井為圓形，頂面直徑2.0 m，井底標(biāo)高低于圍堰底1.5 m，每個(gè)集水井設(shè)置1臺(tái)Ф150潛水泵，24 h不間斷排出滲水，預(yù)計(jì)每處施工點(diǎn)的抽水臺(tái)班數(shù)量為135個(gè)。

④下河馬道。在一、二期圍堰范圍的上游及下游，設(shè)置下河馬道，馬道由場(chǎng)外進(jìn)建渣填筑，馬道土填筑尺寸25 m長、高4.5 m、寬5 m，圍堰拆除時(shí)一并開挖外棄。

⑤河道淤泥。圍堰施工完畢后，開始進(jìn)行橋梁下清淤工作，清淤至河床底50 cm處，疏掏采用機(jī)械挖掘上岸集中堆放，再裝車外棄。

⑥圍堰拆除。西北橋施工完畢后可拆除圍堰，圍堰拆除仍采用退行清除辦法，拆除的圍堰集中堆放后裝車外棄。清淤和拆除圍堰過程中保持現(xiàn)場(chǎng)整潔，每日安排人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊進(jìn)行清掃保潔，保證施工中不污染周圍環(huán)境。

⑦河堤拆除及恢復(fù)。因管道施工原府河條石河堤需拆除，上下游及左右岸各6 m，拆除后建渣全部外棄，恢復(fù)河堤按原結(jié)構(gòu)恢復(fù)。

（3）預(yù)留注漿孔。

在混凝土支撐結(jié)構(gòu)施工前，對(duì)中間橋墩基底預(yù)埋袖閥管，管徑52 mm，注漿管長約6.2～6.8 m，預(yù)注漿管沿橋墩方向間距2 m單排布設(shè)。根據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的西北橋沉降值，對(duì)橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行注漿，進(jìn)而控制橋墩沉降。

①鉆進(jìn)成孔。待河底清淤完成后，進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔采用潛孔鉆機(jī)。成孔自檢合格后，通知監(jiān)理進(jìn)行成孔驗(yàn)收，檢驗(yàn)合格后鉆機(jī)移至下一樁位。

②插入袖閥管。成孔后應(yīng)及時(shí)插入注漿袖閥管，袖閥管底部采用底蓋封堵，頂部采用封頂塊封堵，預(yù)防渣土等雜物進(jìn)入袖閥管。河道底板鋼筋混凝土施工時(shí)，將袖閥管接長至水面以上，預(yù)留跟蹤注漿條件。下管時(shí)順著孔中心位置向下放，袖閥管下方4 m采用帶孔袖閥管，上部采用不帶孔袖閥管，嚴(yán)格控制注漿范圍[1]。

③澆筑套殼料。下部設(shè)注漿孔段套殼料用細(xì)沙和1∶1水泥漿液混合砂漿料填充，根據(jù)施工情況可調(diào)整配合比，保證充填料脆性、自穩(wěn)性。該段套殼在注漿時(shí)，受破碎而開環(huán)，使灌漿漿液在灌漿段范圍內(nèi)進(jìn)入地層，達(dá)到單向注漿不回流的目的。

④跟蹤注漿。

結(jié)合智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)對(duì)橋墩進(jìn)行注漿加固。水泥漿液水灰比為1∶1，注漿時(shí)需要先開環(huán)，通過注漿壓力使?jié){液進(jìn)入地層。注漿壓力到達(dá)0.3～0.4 MPa或智能檢測(cè)系統(tǒng)反饋橋墩停止沉降時(shí)，注漿結(jié)束。注漿過程應(yīng)多觀察周邊管線井、河堤及水面，若發(fā)現(xiàn)河堤隆起或管線井漏漿或水面呈漿液色時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，洗孔留待下次注漿時(shí)使用。

3.2 掘進(jìn)控制措施

（1）掘進(jìn)參數(shù)選取。

盾構(gòu)隧道通過府河段先掘進(jìn)施工左線，再掘進(jìn)施工右線。左線盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，為右線盾構(gòu)通過府河提供指導(dǎo)性掘進(jìn)參數(shù)[2]。

（2）出土量控制。

盾構(gòu)出土量采取體積與質(zhì)量雙控的模式進(jìn)行管理，盾構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)料倉內(nèi)的渣量和壓力，如有異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)整參數(shù)，并通知地面作業(yè)人員。

①在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，需要匹配出料速度和掘進(jìn)速度。

②在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，應(yīng)對(duì)出渣量進(jìn)行過程控制，按照理論計(jì)算每掘進(jìn)約32 cm即出1斗渣土，出土量約11 m3，渣土重約33 t，以此為標(biāo)準(zhǔn)，檢查推進(jìn)過程中是否有超挖或出渣過多的情況，如出渣過量，應(yīng)及時(shí)調(diào)整推進(jìn)參數(shù)和螺旋機(jī)出渣速度。

③盾構(gòu)施工過程中，應(yīng)避免發(fā)生噴涌情況，若發(fā)生噴涌，難以控制出渣量，易造成超挖。

（3）渣土改良。

泡沫：濃度控制在1%～3%之間，發(fā)泡倍率應(yīng)控制在4～6之間，生成泡沫流量控制在100～200 mL/min之間。主要根據(jù)刀盤的扭矩、千斤頂?shù)耐屏?、?shí)際出土的情況三項(xiàng)參數(shù)，調(diào)整泡沫系統(tǒng)的參數(shù)，當(dāng)觀察到出土的含水量過高或出土較干時(shí)，應(yīng)立即調(diào)整泡沫的注入量。

膨潤土：膨潤土應(yīng)充分膨化后使用，長時(shí)間停機(jī)向土倉內(nèi)、盾尾分別注入6、3 m3，盾構(gòu)復(fù)推過程中，利用膨潤土泵單獨(dú)向土倉內(nèi)注入膨潤土，以改良渣土狀態(tài)。

（4）同步注漿控制。

砂卵石地層有較強(qiáng)的透水性，需要針對(duì)管片的施工縫隙進(jìn)行填充防水，填充使用的漿液比應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行試驗(yàn)分析確定，初凝時(shí)間應(yīng)＜6 h。在儲(chǔ)漿罐內(nèi)不可清理管道內(nèi)的砂漿，在隧道內(nèi)不可向砂漿中加水，不可將無水泥砂漿混合進(jìn)洞使用；應(yīng)保證注漿充足供應(yīng)，并應(yīng)避免注漿過量，導(dǎo)致漿液進(jìn)入刀盤；注漿壓力控制在0.3 MPa左右；保證注漿管和護(hù)尾管暢通，有問題及時(shí)反映給值班工程人員。

（5）姿態(tài)控制。

盾構(gòu)過府河段，應(yīng)保持盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)，水平和垂直角度的偏差允許控制在3 cm，如超出偏差允許，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整，糾偏操作應(yīng)逐步緩慢。

（6）盾尾密封管理。

保證盾構(gòu)始發(fā)前第一次油脂的涂抹質(zhì)量；保證油脂質(zhì)量及施工中盾尾油脂量和壓力；控制同步注漿壓力，避免漿液擊穿盾尾刷；保證管片拼裝質(zhì)量，防止管片拼裝變形和管片錯(cuò)臺(tái)后，使盾尾密封無法緊密包裹整環(huán)管片，形成滲漏通道；盾構(gòu)施工人員應(yīng)進(jìn)行盾尾油脂注入和盾尾密封管理交底，保證盾尾油脂足量注入和盾尾密封良好。

（7）鉸接密封管理。

鉸接屬于活動(dòng)連接，盾構(gòu)掘進(jìn)糾偏，使鉸接經(jīng)常性反復(fù)運(yùn)動(dòng)，可能造成部分損壞或磨損，應(yīng)對(duì)鉸接進(jìn)行全面檢查，對(duì)存在磨損的部件進(jìn)行更換。在掘進(jìn)過程中，應(yīng)避免緊急糾偏，減少鉸接的磨損。

為了保證密封效果，在掘進(jìn)時(shí)，控制鉸接伸出長度，控制在20～100 mm之內(nèi)，若超出100 mm，應(yīng)立即手動(dòng)調(diào)節(jié)，使鉸接有效縮回。

鉸接密封效果與盾構(gòu)機(jī)和管片姿態(tài)有關(guān)，糾偏過急和管片姿態(tài)較差，會(huì)造成鉸接伸出量差別大，易擠壓鉸接密封裝置。在掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免出現(xiàn)頻繁糾偏和緊急糾偏情況。

3.3 二次補(bǔ)注漿控制

在盾構(gòu)通過段影響范圍內(nèi)的管片上增設(shè)注漿孔，根據(jù)地質(zhì)及掘進(jìn)情況，盾構(gòu)通過后，從洞內(nèi)對(duì)隧道周圍土體進(jìn)行二次注漿，加固土體。注漿位置不宜距離盾尾過近，避免漿液竄至土倉內(nèi)形成泥餅，一般距離盾尾6 m位置。二次注漿采用單液漿，注漿材料采用1∶1普通硅酸鹽水泥進(jìn)行配比，注漿壓力控制在0.3 MPa之間，注漿壓力需要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況、地面監(jiān)測(cè)情況及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并控制穩(wěn)壓時(shí)間不少于30 min。

3.4 管片拼裝及選型

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，值班工程人員應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、盾尾間隙、油缸行程等，做好管片選型工作，管片供應(yīng)嚴(yán)格按指令供應(yīng)合格管片。管片采用錯(cuò)縫拼裝，為先下后上、先縱后環(huán)、左右交叉、縱向插入、封頂成環(huán)工藝。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著盾構(gòu)法技術(shù)的不斷成熟，越來越多的地鐵項(xiàng)目采用盾構(gòu)施工，由于地鐵建設(shè)施工面臨的環(huán)境和地質(zhì)復(fù)雜多變，尤其在盾構(gòu)隧道施工中，穿越密卵石土等地質(zhì)情況時(shí)，易引發(fā)刀盤被卡、地陷等事故發(fā)生。針對(duì)可能存在的建筑物塌陷、噴涌、涌砂和穿越卵石層時(shí)刀盤被卡等主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)提出了加固、掘進(jìn)過程控制、二次注漿加固等施工技術(shù)措施。