軟弱地質(zhì)條件下小凈距段盾構(gòu)參數(shù)控制

摘要：文章簡述了天津地區(qū)盾構(gòu)區(qū)間小凈距施工的情況。

關(guān)鍵詞：軟弱地質(zhì)條件；超小凈距段；盾構(gòu)施工；參數(shù)控制

一、工程概況

（一）工程簡述

天津地鐵三號線第十二合同段金獅橋站-中山路站左線盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計起止里程為DK16+057.9-DK17+067.200，左線全長1012.268m，最小曲線半徑335m，最大縱坡25‰。盾構(gòu)襯砌采用C50鋼筋混凝土預(yù)制管片錯縫拼裝。管片內(nèi)徑為Ф5500mm，厚度350mm，每環(huán)管片長度1.2m。

因右線線路調(diào)整，致使左右線間距變小，最小凈距為2.5m，小凈距段長度達256m。施工期間如何通過參數(shù)控制既能保證左線施工環(huán)境的安全又能減小對右線成型隧道的影響，確保左線施工期間右線隧道安全成為施工的重點和難點。

（二）工程地質(zhì)及水文條件

1.工程地質(zhì)

金獅橋站-中山路站盾構(gòu)區(qū)間所處地段地層從地面向下依次為①1雜填土，②2素填土，③2粉土，④3粉土，④5淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，④1粉質(zhì)粘土，⑤1粉質(zhì)粘土，⑥2粉土，⑥1粉質(zhì)粘土，⑦1粉質(zhì)粘土，⑦3粘土，⑦1粉質(zhì)粘土。隧道主要穿越④3粉土，④5淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，④1粉質(zhì)粘土，⑤1粉質(zhì)粘土，⑥2粉土，⑥1粉質(zhì)粘土。左線穿越建德里和匯森中學(xué)處穿越區(qū)為粉質(zhì)粘土和粉土層，其上為粉質(zhì)粘土、回填土夾薄層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。

2.水文條件

盾構(gòu)區(qū)間場地內(nèi)表層地下水類型為第四系孔隙潛水，賦存于第Ⅱ陸相層以下的粉砂及粉土中的地下水具有微承壓性，為微承壓水。

潛水存在于人工填土層①層、新近堆積層②第Ⅰ陸相層及第Ⅰ海相層④中。微承壓水以第Ⅱ陸相層的湖泊相層⑤1粉質(zhì)粘土為隔水頂板，盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)承壓水主要賦存于第Ⅱ、第Ⅲ陸相層的粉土及粉砂內(nèi)，微承壓水穩(wěn)定水位稍低于潛水位，一般1.0-3.0m。

經(jīng)取水樣試驗分析，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，對混凝土中鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

（三）施工地面環(huán)境

小凈距施工段地面需斜穿金波里4#樓、金田花園1#樓等建筑（見圖1），隧道邊緣距房屋最近距離為0.3m、0.9m。為7層框架結(jié)構(gòu)房屋，壓入方樁基礎(chǔ)。故河道從房下穿過，施工期間減少地面沉降，保證建筑物安全是施工的關(guān)鍵。

二、施工參數(shù)設(shè)定

（一）土壓力的設(shè)定

根據(jù)前期盾構(gòu)推進施工的設(shè)定土壓力、覆土深度以及土體重度推算出平均側(cè)向壓力系數(shù)，據(jù)此來計算穿越建筑物時的土壓力初步設(shè)定值。

在實際施工過程中，根據(jù)房屋及地面監(jiān)測情況，再對此設(shè)定值進行適當調(diào)整，同時，盾構(gòu)司機在控制盾構(gòu)推進的過程中要盡量減小土壓力波動值。確保盾構(gòu)掘進過程中盾構(gòu)機前方建筑物隆起量控制在0-4mm之間。

為了及時調(diào)整施工參數(shù)、控制沉降量，在盾構(gòu)穿越建筑物期間，盾構(gòu)隊人員及專家組24小時對施工監(jiān)控，流程圖如上（見圖2）。

（二）同步注漿

1.同步注漿方量

盾構(gòu)推進中的同步注漿是充填土體與管片圓環(huán)間的建筑間隙和減少后期變形的主要手段，也是盾構(gòu)推進施工中的一道重要工序。漿液壓注要及時、均勻、足量，確保其建筑空隙得以及時和足量地充填。每推進一環(huán)的建筑空隙為

1.2×π（6.342－6.22）/4＝1.65m3

盾構(gòu)外徑：Φ6340mm；管片外徑：Φ6200mm。

每環(huán)的壓漿量一般為建筑空隙的200%-250%，即每推進一環(huán)同步注漿量為3.3-4.125m3。泵送出口處的壓力應(yīng)控制在略大于周邊水土壓力。根據(jù)前期實驗結(jié)果認為宜控制在6-7m3，注漿壓力控制在0.4Mpa，同時根據(jù)監(jiān)測情況進行適時調(diào)整。

壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)而定。

2.漿液質(zhì)量

在施工過程中嚴格控制漿液質(zhì)量。首先施工前對拌漿工進行技術(shù)交底，嚴格按照漿液配比進行漿液拌制。同步注漿過程中，按要求做小樣試驗，確定漿液質(zhì)量。同步注漿要保證漿液勻速、均勻、連續(xù)的壓注，防止推進尚未結(jié)束而注漿停止情況的發(fā)生。壓漿前根據(jù)推進速度，初步算出同步注漿的流量，并在壓注過程中根據(jù)實際情況及時進行調(diào)整。

為防止?jié){液在注漿系統(tǒng)內(nèi)的硬化，必須定時對工作面注漿系統(tǒng)及地面上的拌漿系統(tǒng)進行清洗，清洗時間根據(jù)實際情況確定。壓漿時對壓入位置、壓入量、壓力值均作詳細記錄，并根據(jù)地層變形監(jiān)測信息及時調(diào)整，確保壓漿工序的施工質(zhì)量。

（三）二次注漿

根據(jù)以往推進施工過程中所總結(jié)的土體沉降變化規(guī)律可知，穿越后期的土體沉降占整個由盾構(gòu)推進施工引起的土體沉降的很大部分，因此為控制土體后期沉降量，決定采用二次補壓漿——通過脫出盾尾5環(huán)的隧道管片進行補充壓注漿液，來起到阻止土體后期沉降的作用，從而維持建筑物的穩(wěn)定。補壓漿采用S型補漿，即封頂塊15點和1點間間隔補漿。如測量發(fā)現(xiàn)成型隧道下沉立即對管片下部進行補漿。具體工藝如下描述（見圖3）：

注意事項：

第一，調(diào)整漿液配比：目前試驗初凝時間為60s漿液配比：水0.8灰1水玻璃0.9，每次注漿前做初凝實驗，根據(jù)專家提出的初凝時間調(diào)整相應(yīng)配比。

第二，沉降量標準：建筑物累積沉降量4-5mm，單日沉降量小于0.5mm，不達標立即采取措施。左線穿越的地面為生活區(qū)，地下管線眾多，在穿越管線階段我方?jīng)Q定以控制地面沉降量在15mm以內(nèi)達到控制管線沉降的目的，如穿越管線區(qū)域累計沉降超過10mm立即予以二次補漿處理，直到達標。

第三，注漿壓力標準：根據(jù)經(jīng)驗穿越建筑物階段注漿壓力初設(shè)為0.35Mpa，具體參數(shù)依據(jù)盾構(gòu)施工過程中沉降監(jiān)測情況而定。

為確保注漿質(zhì)量，在盾構(gòu)穿越房屋期間組建了注漿監(jiān)控小組對漿液配比、放漿、注漿過程進行全過程24小時監(jiān)控。

（四）推進速度

穿越建筑物期間按20-30mm/min的速度進行推進施工，施工過程中盡量保持推進速度穩(wěn)定，確保盾構(gòu)均衡、勻速地穿越建筑物，減少盾構(gòu)推進對周邊土體的擾動，以免對建筑物產(chǎn)生不利影響。

（五）刀盤轉(zhuǎn)速

為充分發(fā)揮刀盤的性能，減少刀盤旋轉(zhuǎn)對土體的擾動，在穿越建筑物施工過程中，刀盤采用低速旋轉(zhuǎn)。在穿越過程中，注意觀察刀盤扭矩和盾構(gòu)轉(zhuǎn)角等數(shù)據(jù)。

（六）正面土體改良

在穿越建筑物過程中，可通過在刀盤上部的注漿孔壓注泡沫劑來改良刀盤前方土體，增加土體的和易性，減少刀盤扭矩和降低螺旋機油壓。

（七）螺旋機設(shè)定

在穿越建筑物施工中，盾構(gòu)司機要密切注意螺旋機的轉(zhuǎn)速及油壓。

在穿越施工中，根據(jù)土壓力及時調(diào)整螺旋機轉(zhuǎn)速，調(diào)整螺旋機轉(zhuǎn)速時要保證平緩調(diào)整，不能產(chǎn)生突變導(dǎo)致土壓力大幅度波動。

螺旋機壓力應(yīng)與正常使用時的壓力值無太大的差異，在特殊情況下，也可通過機械內(nèi)部調(diào)節(jié)適當超載，以滿足穿越施工的需求。

在穿越建筑物施工過程中，如果螺旋機因吸入不明雜物等而造成壓力過大，無法正常運轉(zhuǎn)，可通過反復(fù)進行螺旋機正反轉(zhuǎn)來疏導(dǎo)土體，排出障礙物。

（八）盾構(gòu)糾偏

盾構(gòu)糾偏的過程中必須做到勤糾偏，一次糾偏量不宜過大。盡量采用在盾構(gòu)管片的背千斤頂面的相應(yīng)部位粘貼1-4mm厚的石棉板進行盾構(gòu)糾偏，保證一次糾偏量在10mm以內(nèi)，避免盾構(gòu)糾偏量過大而使盾構(gòu)機姿態(tài)出現(xiàn)波動變形，影響土體穩(wěn)定。

三、結(jié)束語

在左線盾構(gòu)通過小凈距階段，右線隧道實施了實時監(jiān)控，以便左線施工參數(shù)的調(diào)整，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示各項參數(shù)配置適當，保證了右線成型隧道的安全。

（作者單位：中鐵十六局二公司）