淺析廣佛線右線隧道盾構(gòu)下穿珠江北航道施工

鄭勝

摘 要：盾構(gòu)長距離穿越珠江北航道，地質(zhì)條件和地下水狀況十分復(fù)雜，地底軟硬不均，局部微風(fēng)化砂巖最高抗壓強(qiáng)度達(dá)到120mpa以上，珠江北航道結(jié)構(gòu)頂板與中等透水<2-2>砂層最小間距僅為6.2m，與珠江北航道水系有一定連通性，盾構(gòu)承受水壓高，施工風(fēng)險大。為了確保過江安全，文章盾構(gòu)各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)控制，江底監(jiān)測等問題進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)過江；江底監(jiān)測；江底噴涌；軟硬不均地層

1 工程概況

廣佛線施工14標(biāo)（沙涌站～沙園站）盾構(gòu)區(qū)間從廣州荔灣區(qū)沙涌站始發(fā)，經(jīng)芳村大道東，下穿沙涌河、沙涌水閘及珠江主航道，最后穿越光大社區(qū)到達(dá)沙園站吊出。隧道全長2954.577m，其中右線長1459.737m，左線長1494.84m，隧道線間距12～34m。右線盾構(gòu)下穿珠江北航道里程YDK23+220～YDK23+615，長395m，平面呈直線。于YDK23+220（202環(huán)）開始以-3.466‰下坡穿越珠江，在YDK23+615（465環(huán)）完成過江。

2 施工重難點(diǎn)

（1）過江施工，地層水壓大，防止隧道噴涌是一個重難點(diǎn)。（2）盾構(gòu)長距離穿越強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，較高土壓下，刀盤易結(jié)“泥餅”。（3）過江段上軟下硬地層，施工困難。（4）江底開倉，作業(yè)風(fēng)險大。

3 施工過程控制及主要技術(shù)措施

在盾構(gòu)穿越珠江期間，主要是防地層超挖，防盾構(gòu)滲漏，同時要保證管片背后注漿的飽滿度。盾構(gòu)施工對周邊土層影響程度較多，要針對不同的地層選不同的掘進(jìn)模式和掘進(jìn)參數(shù)。

3.1 土倉壓力控制。盾構(gòu)區(qū)間下穿珠江段右線隧道洞身范圍基本為<7>、<8>以及<9>號泥質(zhì)粉砂巖地層，三種地層交錯布置，且<8>、<9>所占比例較大，圍巖自穩(wěn)性相對較好，盾構(gòu)機(jī)可在<7><8>為主的地層采用土壓平衡掘進(jìn)模式，對<9>地層為主的地層可采取半敞開模式掘進(jìn)。

3.3 同步注漿控制。（1）同步注漿材料。水泥調(diào)控漿液凝固的強(qiáng)度，粉煤灰主要作為調(diào)節(jié)漿液的初凝時間、漿液和易性的材料，膨潤土用以減緩漿液的離析以及降低漿液泌水率的作用，細(xì)砂作為填充材料。（2）同步注漿配合比。根據(jù)施工要求，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用以下同步注漿配合比：

（3）同步注漿壓力控制。注漿壓力取1.1～1.2倍的靜止水土壓力，下穿珠江北航道施工期間，上部孔的同步注漿壓力控制在3.0～4.0bar。

3.4 二次注漿控制。（1）二次注漿配合比。二次注漿漿液采用雙液漿（水泥漿+水玻璃）。水泥漿液水灰比1：1，水：水玻璃（體積比）=3：1，水泥漿與水玻璃漿液體積比1：1。（2）二次注漿控制標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力達(dá)到0.5～0.6MPa；注漿量達(dá)到設(shè)計注漿量，注漿效果達(dá)到注漿的目的；當(dāng)發(fā)現(xiàn)管片有明顯變形，應(yīng)停止注漿。

3.5 掘進(jìn)姿態(tài)控制。（1）控制管片上浮。盾構(gòu)過珠江段管片上浮量在60mm～70mm之間。為擬合成型隧道線性，盾構(gòu)掘進(jìn)時下壓盾構(gòu)姿態(tài)至-60～-70mm之間。實(shí)際操作時，盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)控制在：豎直方向-70～- 60mm之間，水平方向±30 mm之間，可有效控制管片上浮。在滲水量大的地段，可適當(dāng)加大盾構(gòu)機(jī)下放量。（2）同步注漿量的控制。在硬巖地段需保證1.3～1.8倍理論注漿量，即5～7m3/環(huán)。在含水量大的地段，容易引起管片上浮，此時應(yīng)加大注漿量。

3.6 防止刀盤結(jié)泥餅措施。（1）采取多次正、反轉(zhuǎn)刀盤清除刀盤上堵塞的“泥餅”。（2）根據(jù)地層情況適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)模式，在半敞開掘進(jìn)模式、全敞開掘進(jìn)模式下采用多加水、泡沫劑等碴土改良措施，減少刀盤泥餅。

3.7 防止螺旋機(jī)噴涌措施。（1）發(fā)生后立即關(guān)閉螺旋機(jī)出口安全閘閥，提高盾構(gòu)密封倉的土壓力，確保開挖面的安全。（2）采用土壓平衡模式掘進(jìn)，關(guān)閉螺旋輸送器及出土口，提高土倉內(nèi)的土壓及推進(jìn)速度。（3）在土倉中添加聚合物，改善碴土性狀，減小水的流動性。（4）同步注漿時，加入速凝劑，加快管片周圍土體的固結(jié)，減小管片的沉降量。（5）可能發(fā)生噴涌的地段，提前采用半敞開平衡模式掘進(jìn)，嚴(yán)密監(jiān)視分析碴土成分，判斷地質(zhì)并根據(jù)掘進(jìn)情況及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。（6）在配備上加排水設(shè)備，加強(qiáng)隧道、盾尾排污能力，使積水排到洞外保證管片順利安裝。

4 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測有成型隧道姿態(tài)監(jiān)測及珠江河床監(jiān)測。成型隧道監(jiān)測依靠全站儀及鋁合金尺進(jìn)行監(jiān)測，每10環(huán)進(jìn)行一次監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)，指導(dǎo)盾構(gòu)施工。

珠江河床監(jiān)測只要依靠GPS+聲吶的方式進(jìn)行監(jiān)測。GPS進(jìn)行定位，聲吶探測河床距離水面的深度，根據(jù)深度的大小，反算出河床的沉降。監(jiān)測范圍為盾構(gòu)刀盤前30m，后50m。江面監(jiān)測由于江面波浪、潮汐等問題，精度較差，實(shí)測誤差在30cm左右。對盾構(gòu)施工指導(dǎo)意義不大，對塌陷范圍的量測有一定指導(dǎo)意義。

5 結(jié)語

盾構(gòu)下穿珠江風(fēng)險很高，公司領(lǐng)導(dǎo)著重強(qiáng)調(diào)保障施工安全，在他們統(tǒng)一指導(dǎo)下監(jiān)理部對各項(xiàng)監(jiān)理制定精細(xì)化管理，加強(qiáng)過程控制，預(yù)防事故發(fā)生，做到各工序協(xié)調(diào)運(yùn)作，現(xiàn)場監(jiān)控量測到位，安全質(zhì)量有序可控。