蘇 媛

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

0 引言

地鐵工程作為我國(guó)典型的地下交通樞紐運(yùn)輸工程，其建設(shè)質(zhì)量受到社會(huì)各界的高度關(guān)注，但是受地質(zhì)條件影響，部分地區(qū)地鐵建設(shè)環(huán)境一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，無(wú)法提高施工效率與施工質(zhì)量。而在地理環(huán)境影響因素中，巖溶地形是最為常見(jiàn)的問(wèn)題，該問(wèn)題若得不到有效處理，地鐵隧道盾構(gòu)建設(shè)會(huì)存在巨大風(fēng)險(xiǎn)與阻礙。本文以某盾構(gòu)區(qū)間采用盾構(gòu)法施工過(guò)程實(shí)例分析，總結(jié)相關(guān)問(wèn)題提出具有實(shí)際意義的優(yōu)化方案。

1 地鐵工程地勢(shì)巖溶情況

某地鐵盾構(gòu)區(qū)間建設(shè)施工，以區(qū)間右線(xiàn)起點(diǎn)里程274.86 m，區(qū)間右線(xiàn)終點(diǎn)里程139.788 m，線(xiàn)路全長(zhǎng)864.92 m。區(qū)間左線(xiàn)起點(diǎn)里程274.86 m，區(qū)間左線(xiàn)終點(diǎn)里程139.78 m，含短鏈4.523 m, 線(xiàn)路全長(zhǎng)860.404 m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為沖洪積平原地貌單元（坪山河流域），第四系地層以沖洪積成因?yàn)橹鳎路鶐r為微風(fēng)化灰?guī)r，其詳情可以參照表1。

表1 盾構(gòu)區(qū)間隧道圍巖分級(jí)和巖土施工工程分級(jí)表

2 施工方案選擇

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在某一相同地區(qū)，也需要根據(jù)地勢(shì)溶洞的差異性，采用多樣施工處理方案。

1）無(wú)填充溶洞與半填充溶洞

在對(duì)于直徑＞3 m 填充溶洞或半填充溶洞中，需要使用高壓VC 填沙補(bǔ)空，然后進(jìn)行灌漿加固，在砂礫凝固鑄造時(shí)，施工人員需要預(yù)留原始孔洞，作為空氣孔補(bǔ)充，而后續(xù)施工過(guò)程中進(jìn)而二次灌注[1]。為了方便施工，對(duì)于直徑＜3 m 的溶洞，則需要直接進(jìn)行灌注補(bǔ)充，灌注過(guò)程中在底層需要預(yù)留排氣孔，排出多余氣體，保證灌漿工作順利進(jìn)行[2]。

2）全填充溶洞

對(duì)于直徑＞5 m 的溶洞，施工人員必須采用全填充法，利用壓力灌漿進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)，并間歇性增大壓力，使得灌注材料與溶洞之間更加契合。在進(jìn)行間歇性灌注過(guò)程中，施工人員要注意漿液擴(kuò)散及注漿孔中心線(xiàn)的探明，保證鉆孔袖閥管注漿花管的通順，初次嘗試的相對(duì)壓力要在0.2 MPa~1.0 MPa，次數(shù)要隨著灌注漿液的擴(kuò)散逐漸提升（3 倍~4 倍）；多次嘗試的相對(duì)壓力要＞3.5 MPa，在注漿過(guò)程中可以適當(dāng)?shù)奶钊腽ね?、粉質(zhì)黏土或砂礫，在完成施工6 h 以后，再次進(jìn)行質(zhì)量檢查，保障灌注施工質(zhì)量（見(jiàn)表2）[3]。

表2 處理方法與注意事項(xiàng)

3 施工工藝

1）花管注漿工藝流程

首先，施工人員要確定鉆孔位置，計(jì)算鉆孔深度，并在鉆孔的外部使用直徑25 cm 的PVC 塑料管預(yù)做間隔，每條管路的間距需要根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行把握，但是要保持管路之間的垂直位置，對(duì)于部分特殊的管路，需要采用三層防水膠帶包扎孔位，進(jìn)一步提高花管注漿工藝流程整體質(zhì)量[4]。在完成鉆探工作后，施工人員要使用密封水泥砂漿，在孔位下PVC 水管下處6 cm 位置，進(jìn)行密封作業(yè)，保障不會(huì)有滲水問(wèn)題發(fā)生。同時(shí)，在完成密封后，施工人員可以利用灌漿泵加壓送水，在這個(gè)過(guò)程中不斷提高受水壓力，直到壓力提升至7 MPa 以上，就可以將其合格驗(yàn)收[5]。值得注意的是，現(xiàn)場(chǎng)管理人員需要及時(shí)記錄灌漿時(shí)間、灌漿壓力、水泥含量、施工工藝及水膠比等信息情況，為后期清理管道或拆除灌漿孔做好充分的準(zhǔn)備工作[6]。

2）袖閥管注漿工藝流程

袖閥管注漿工藝流程與花管注漿工藝流程相類(lèi)似，都需要先確定鉆孔位置，計(jì)算鉆孔深度，利用PVC 管充當(dāng)鉆孔材料。而二者不同的是袖閥管注漿工藝流程需要設(shè)立特殊的孔清洗步驟，利用將完成對(duì)于粗顆粒的沉淀，并計(jì)算需要的殼材料設(shè)計(jì)，從底部完成孔灌注工作。在選用袖閥管時(shí)，需要采用直徑＞5 mm 的PVC 管，距離要控制在35 cm 以?xún)?nèi)，開(kāi)放孔位置要＞5 mm 且＜15 mm，利用交錯(cuò)定位法，保障鉆孔呈現(xiàn)正八邊形蜂巢狀。完成以上工作后，工作人員需要使用較為厚實(shí)的橡膠膨脹圈進(jìn)行密封[7]。在灌注過(guò)程中一般采用特殊配比的水泥灰，利用灌注泵加壓傳送。在傳送時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要讓灌漿管上下運(yùn)動(dòng)，不解封橡膠膨脹密封環(huán)，直到所有密封環(huán)完成灌注[8]（見(jiàn)圖1）。

圖1 袖閥管注漿工藝流程圖

4 灌注材料機(jī)施工參數(shù)

1）灌注材料

灌注材料一般可以選用純水泥漿或42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比需要保障在0.8:1~1:1 狀態(tài)。水玻璃模數(shù)需要控制在2.4~3.6，濃度Be 要控制在30%~50%，在與雙漿液混合后，現(xiàn)場(chǎng)可泵性時(shí)間控制在60 s 一次。

2）施工參數(shù)

止水強(qiáng)、周邊孔：已多次較大量的控制，以及相對(duì)較少的壓力，每次排水測(cè)試要進(jìn)行4 次以上，壓力需要控制在2 MPa~4 MPa，中央空位壓力控制需要在1 MPa 左右，灌入漿液速度要控制在50 L/min，每次間隔時(shí)間要控制在6 h。

5 施工注意事項(xiàng)

1）注漿施工

盾構(gòu)巖溶施工一般會(huì)位于城市主干道正下方，上方每天都會(huì)有上千輛車(chē)通過(guò)，任何質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)造成嚴(yán)重的影響，其施工方式之間關(guān)系到該地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，為了降低施工所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，在盾構(gòu)巖層施工過(guò)程中，需分區(qū)域進(jìn)行階段性施工[9]。但是分區(qū)域施工，會(huì)造成施工難度上升，注漿漿液難免會(huì)造成浪費(fèi)問(wèn)題。因此，在施工前期必須制定完善的封閉式方案，盡量做好邊界線(xiàn)布設(shè)封閉施工。若在鉆進(jìn)過(guò)程中，遇到溶洞內(nèi)流問(wèn)題或塑土塌陷問(wèn)題，可以采用預(yù)注漿加工成孔辦法進(jìn)行鉆孔，保障施工正常運(yùn)行[10]。在實(shí)際施工時(shí)，特別是在鉆進(jìn)過(guò)程中，如果遇到地表雜填，很容易會(huì)在內(nèi)部出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題，這使實(shí)際管理工作具有較高的難度，因此在實(shí)際施工時(shí)可以先進(jìn)行預(yù)注漿之后再完成鉆進(jìn)成孔操作，避免對(duì)后續(xù)施工造成一定的影響。

在注漿施工時(shí)，一些注漿邊界很難得到全面的控制，例如漿液凝結(jié)過(guò)程中，邊界封閉非常的困難，也會(huì)出現(xiàn)漿液流失的問(wèn)題，因此在實(shí)際工作中需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試調(diào)整雙漿液的配比，盡可能縮小材料本身的壓力，并且根據(jù)多次施工的原則來(lái)完成注漿和加固操作，從而使得實(shí)際施工效果能夠得到全面的提高。

在注漿操作時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)冒漿的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致地面的隆起，所以在日常注漿時(shí)要控制好注漿的壓力，按照施工方案中的要求進(jìn)行注漿量等有效控制多次重復(fù)注漿，從而使得整體的施工質(zhì)量能夠符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

2）盾構(gòu)掘進(jìn)

在盾構(gòu)結(jié)界時(shí)，要通過(guò)深孔灌注漿的充填和壓縮來(lái)防止出現(xiàn)地下水滲漏的問(wèn)題，在灌漿處理之后盾構(gòu)在開(kāi)挖時(shí)仍然存在著軟硬地層的情況，因此在實(shí)際工作中需要具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，提出有效的應(yīng)對(duì)措施，從而使得盾構(gòu)掘進(jìn)施工可以具備流暢性的特點(diǎn)。在進(jìn)洞之前要根據(jù)之前所預(yù)測(cè)的結(jié)果，選擇開(kāi)換刀的運(yùn)行里程之后，再按照之前計(jì)劃中的要求更新相關(guān)的設(shè)備，選擇正確的掘進(jìn)方式。在實(shí)際施工時(shí)要控制好掘進(jìn)的參數(shù)，全面的提高實(shí)際的施工質(zhì)量，并且還需要做好數(shù)據(jù)的記錄工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在實(shí)際施工時(shí)所遇到的問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)的優(yōu)化調(diào)整，提高實(shí)際的施工水平。

在實(shí)際施工時(shí)要控制好土壤的狀態(tài)，在實(shí)際施工之前要維護(hù)好柱泡沫和泥漿體系，使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，之后再按照地層的特點(diǎn)選擇正確的發(fā)泡劑用量。由于整個(gè)施工地質(zhì)穩(wěn)定性比較差，所以需要控制好掘進(jìn)的速度維持在相對(duì)平衡的狀態(tài)，另外在實(shí)際施工時(shí)要加強(qiáng)對(duì)土壤水分的觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，要馬上停止施工。在實(shí)際施工時(shí)很容易出現(xiàn)滲漏的問(wèn)題，因此要做好防水操作，在施工之前要進(jìn)行全方位的檢查，并且在開(kāi)挖時(shí)控制好油缸的形成，從而達(dá)到良好的防護(hù)效果。

在施工中還需要特別注意同步灌漿和二次灌漿的結(jié)合，利用水泥砂漿進(jìn)行灌漿，在二次補(bǔ)灌時(shí)可以利用水泥、水玻璃進(jìn)行補(bǔ)充操作，嚴(yán)格按照地質(zhì)的條件控制好注漿的壓力和注漿量，并且在完成之后要進(jìn)行科學(xué)的檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在實(shí)際施工時(shí)的不足，有必要時(shí)進(jìn)行再次的補(bǔ)澆，防止出現(xiàn)縱通道。如果在實(shí)際施工時(shí)發(fā)現(xiàn)某一個(gè)地區(qū)水非常豐富的話(huà)，那么通過(guò)灌漿無(wú)法達(dá)到良好的防水效果，會(huì)增加安全事故發(fā)生的幾率，所以在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況做好應(yīng)急處理，例如可以在某個(gè)環(huán)節(jié)中融入相對(duì)應(yīng)的安全防護(hù)措施，從而保證施工可以更加有序地進(jìn)行。

3）安全管理

整個(gè)施工過(guò)程是非常復(fù)雜的系統(tǒng)性過(guò)程，因此，在實(shí)際工作中需要綜合不同的因素來(lái)考慮安全問(wèn)題，提高現(xiàn)場(chǎng)安全管理的效果，并且根據(jù)詳細(xì)的位置和分布情況做好界限的劃分，按照不同的區(qū)域來(lái)提高安全管理水平，尤其是對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域來(lái)說(shuō)，要全面關(guān)注，重視利用科學(xué)的方法來(lái)解決在日常工作中所遇到的問(wèn)題。在實(shí)際施工時(shí)要加大對(duì)巖土界面土體注漿優(yōu)化重視程度，保證整個(gè)地層的承載力能夠得到全面的提高，在實(shí)際施工之前要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的安全培訓(xùn)，從而使相關(guān)施工人員能夠掌握安全施工的要點(diǎn)及規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施，不斷完善整體的施工模式，用科學(xué)的方法減少在實(shí)際施工時(shí)存在變形的問(wèn)題，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高現(xiàn)場(chǎng)施工的安全系數(shù)。

6 結(jié)論及建議

總而言之，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地鐵建設(shè)逐漸受到社會(huì)各界的關(guān)注，而對(duì)于常見(jiàn)的盾構(gòu)巖溶問(wèn)題，地鐵建設(shè)施工團(tuán)隊(duì)必須掌握相關(guān)技術(shù)，提高地鐵區(qū)間建設(shè)質(zhì)量，以此來(lái)滿(mǎn)足地鐵建設(shè)的實(shí)際需求。隧道的軟弱巖層圍巖一般不足以支撐隧道的載荷，需要支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖來(lái)保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但是在增加圍巖或是支護(hù)時(shí)，施工人員要重視噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等結(jié)構(gòu)的變換，努力保障結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定可以符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，施工人員需要重視施工應(yīng)力與圍巖的承重力的契合性，保障二者之間的穩(wěn)定性，對(duì)于圍巖破碎部位進(jìn)行不同等級(jí)的維護(hù)，拱墻上設(shè)置不同規(guī)格的鋼架，以此來(lái)滿(mǎn)足區(qū)間隧道的施工要求。