淺談軟土盾構(gòu)隧道施工理論及其實(shí)踐分析

常惠涵

中鐵二十五局集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510600

1 軟土盾構(gòu)隧道理論及其實(shí)踐分析

1.1 工程概況

長沙市軌道交通3號(hào)線一期工程從起點(diǎn)坪塘蓮坪大道站至終點(diǎn)龍角路站，共設(shè)站25座。該工程是3號(hào)線一期工程土建施工第9標(biāo)段，區(qū)間左線總長2942.101m，右線總長3142.007m。該土建工程是對(duì)長沙地鐵3號(hào)線9標(biāo)絲烈區(qū)間的軟土地基進(jìn)行加固處理，區(qū)間線路間距為12.0～17.0m，最小平曲線半徑是3000m，豎曲線最大半徑是5000m，隧道埋深為5.400～17.940m左右。從烈士公園東站開始，沿車站北路向北行進(jìn)，直至絲茅沖站。車站北路屬于長沙市內(nèi)主要的交通線路，行車量較大，并且周邊分布著較為密集的建筑物。

1.2 水文地質(zhì)情況

1.2.1 水文條件

通過施工前期的勘察報(bào)告可以得知，本次工程施工區(qū)域內(nèi)的地下水包括兩種：卵石層的孔隙水、人工填土層的上層滯水。卵石層、砂以及礫石中存儲(chǔ)孔隙水，其主要來源包括地表水、河流補(bǔ)給以及大氣降水，水流流量季節(jié)變化明顯。水位在豐水期上升，在枯水期下降，并且受瀏陽河水力影響較大。填土層中存儲(chǔ)上層滯水，其主要來源包括人工排水、管道滲水以及大氣降水等，受水分蒸發(fā)、流滲等影響，水量存在明顯的動(dòng)態(tài)變化，在分布上也缺乏連續(xù)性。

1.2.2 地質(zhì)條件

該區(qū)間段屬于較為典型的河流侵蝕、堆積地貌，是瀏陽河河床的一部分，后期在人工改造下形成現(xiàn)有地貌，地形起伏不大，較為平坦。在本次勘察工作中，通過鉆探方式揭露的巖土層包括以下幾種：①瀝青與混凝土路面；②雜填土；③素填土；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；⑤圓礫；⑥卵石；⑦粉質(zhì)黏土；⑧細(xì)砂；⑨圓礫；⑩卵石。

1.3 旋噴樁施工方法和施工流程

第一，施工準(zhǔn)備階段。首先，平整場(chǎng)地。在施工開始之前，首先要了解管線分布狀況，將施工區(qū)域地下2m內(nèi)所有的障礙物進(jìn)行清除，對(duì)于部分無法清除的障礙物，需要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)處理。清除工作完畢后，開始進(jìn)行場(chǎng)地的整平與夯實(shí)，同時(shí)還要對(duì)工程機(jī)械、電路以及輸送管線等進(jìn)行合理布設(shè)，做到“三通一平”；其次，樁位放樣。利用全站儀對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，做好標(biāo)記工作。測(cè)定合格后要進(jìn)行樁位的布設(shè)，工具為鋼尺、測(cè)線，使用竹簽將其固定，控制好樁孔中心的位移偏差，確保其不超過50mm；最后，進(jìn)行灰漿拌制系統(tǒng)以及排污系統(tǒng)的修建。在旋噴樁施工階段，可能會(huì)有10%～20%的返漿出現(xiàn)，需要將其引入到沉淀池內(nèi)部，沉淀并測(cè)定合格后才能進(jìn)行排放。沉淀后的淤泥和施工渣土一同運(yùn)走。沉淀系統(tǒng)、排污系統(tǒng)都屬于污水處理系統(tǒng)范圍內(nèi)。在水泥材料附近設(shè)置灰漿拌制系統(tǒng)，減少運(yùn)輸污染，同時(shí)方便施工[1]。

第二，鉆機(jī)就位。當(dāng)鉆機(jī)就位后，需要調(diào)平并對(duì)中樁基、樁基垂直度進(jìn)行合理調(diào)整，確保鉆桿和樁位在同一位置，偏差控制在10mm之內(nèi)，鉆孔的垂直度偏差控制在0.3%以內(nèi)；在鉆孔施工開始之前，首先要對(duì)泥漿泵和空壓機(jī)進(jìn)行調(diào)試，確保其處于正常的運(yùn)行狀態(tài)；對(duì)鉆桿長度進(jìn)行校正和檢驗(yàn)，在鉆塔旁邊使用紅油漆進(jìn)行深度線的標(biāo)注，確保其符合設(shè)計(jì)要求。

第三，引孔鉆進(jìn)。在正式施工之前，首先要進(jìn)行試噴，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后才能開始正式的鉆孔施工。在鉆孔階段，施工人員需要對(duì)鉆桿節(jié)數(shù)進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄，以免出現(xiàn)差錯(cuò)。

第四，拔出巖芯管并將注漿管插入其中。在鉆孔深度到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，需要將巖芯管拔出，使用注漿管進(jìn)行替換，插入深度要符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。在插管階段，施工人員要采取邊射水、邊插管的方式進(jìn)行，以免泥沙對(duì)噴嘴造成堵塞?？刂坪盟畨海_保其在1Mpa以內(nèi)，防止壓力過大射穿孔壁。使用塑料布對(duì)高壓水噴嘴進(jìn)行包裹，以免管道內(nèi)部進(jìn)入泥土。

第五，旋噴提升。在噴射注漿管插入深度滿足設(shè)計(jì)要求后，需要將其與泥漿泵接通，按照從下到上的順序進(jìn)行旋噴，并且清理干凈泥漿。在噴射過程中，首先要調(diào)整好噴射壓力，當(dāng)其達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，逐步提升旋噴管，防止對(duì)旋噴管造成損壞。除此之外，為了確保樁底施工質(zhì)量，當(dāng)噴嘴到達(dá)設(shè)計(jì)深度時(shí)，需要在該位置停留旋轉(zhuǎn)約10s，確保孔口正常冒漿，然后才能繼續(xù)旋噴提升。在旋噴施工過程中，鉆桿的旋轉(zhuǎn)與提升必須同時(shí)進(jìn)行，不允許出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。如果出現(xiàn)鉆機(jī)故障問題，需要立即停止施工，防止樁體斷裂，此時(shí)施工人員需要對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)檢修和排除，以免對(duì)整體施工質(zhì)量造成影響。為了實(shí)現(xiàn)樁底施工質(zhì)量的提升，在樁底1m左右可以將鉆桿噴漿旋轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)增加。除此之外，施工人員還要考慮到土層差異，對(duì)旋噴參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。

第六，鉆機(jī)移位。在旋噴施工過程中，當(dāng)旋噴提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，需要立即停止，將鉆頭提升至出孔口，對(duì)輸送管道、注漿泵進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行鉆機(jī)移位。

2 施工常見質(zhì)量問題及處理措施

2.1 固結(jié)體強(qiáng)度不均勻與縮頸問題

造成這一問題的主要原因包括：沒有考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，噴漿方法、噴漿工具的選擇不恰當(dāng)；在施工過程中，噴漿設(shè)備發(fā)生故障問題，導(dǎo)致噴漿中斷；沒有按照設(shè)計(jì)要求和施工標(biāo)準(zhǔn)控制旋轉(zhuǎn)速度、拔管速度和注漿量，導(dǎo)致樁身直徑大小不一，漿液噴射不均勻；沒有均勻、充分地?cái)嚢鑷娚錆{液和切削土粒；設(shè)備在硬度較大的粘性土中穿過，從而造成縮頸現(xiàn)象。

預(yù)防措施與處理方法：做好施工現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，明確施工區(qū)域的地質(zhì)條件，認(rèn)真研究設(shè)計(jì)要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行噴漿方法、噴漿工具的選擇；在噴漿施工正式開始之前，首先要做好壓漿壓氣試驗(yàn)工作，確保正常后才能開始配漿，確保噴漿持續(xù)進(jìn)行，不能出現(xiàn)中斷現(xiàn)象；對(duì)固結(jié)體的形狀、樁身均勻性認(rèn)真研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度、提升速度、注漿量以及噴射壓力等參數(shù)的確定；對(duì)于容易產(chǎn)生縮頸問題的部位，采取定位旋噴法進(jìn)行施工，或者采用復(fù)噴方式來擴(kuò)大樁徑；將漿液稠度、水灰比等控制在合理范圍內(nèi)。

2.2 壓力上不去

造成這一問題的主要原因包括：密封工作沒有做好，導(dǎo)致安全閥、管路等接頭部位出現(xiàn)滲漏；泵閥受到損壞，油管破裂造成滲漏；沒有控制好安全閥的安全壓力，導(dǎo)致其數(shù)值偏低；吸漿管內(nèi)部有空氣殘留。

預(yù)防措施與處理方法：在噴漿施工過程中，如果出現(xiàn)壓力上不去的情況，需要立即停機(jī)檢查，確保壓力上升正常后，通過清水來進(jìn)行調(diào)壓試驗(yàn)，確保其滿足規(guī)定要求后才能重新開始施工。

2.3 壓力驟升

造成這一問題的主要原因包括：噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；沒有沖洗干凈高壓管，導(dǎo)致漿液沉積在管內(nèi)，或者管道被雜物堵塞；泵體、出漿管路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

預(yù)防措施與處理方法：停止噴漿施工，對(duì)機(jī)具設(shè)備等進(jìn)行檢查。首先進(jìn)行卸壓，如果是噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，需要提升鉆桿，然后對(duì)其進(jìn)行疏通；如果是其他堵塞現(xiàn)象，需要先將接頭松開，然后對(duì)其進(jìn)行疏通，確保堵塞問題解決后才能再次開始工作[2]。

2.4 鉆孔沉管困難、偏斜和冒漿問題

造成這一問題的主要原因包括：在施工過程中遇到地下障礙物，地面平整度和夯實(shí)度不足，鉆桿傾斜度超出設(shè)計(jì)要求；沒有控制好注漿量，與實(shí)際需求量出現(xiàn)較大偏差。

預(yù)防措施與處理方法：使用釬探設(shè)置樁位點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工區(qū)域的地下障礙物，或者將其清除，或者將樁位點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)；做好噴漿前的場(chǎng)地平整控制，嚴(yán)格控制鉆桿與地面的傾斜度，確保其不超過1.5%；噴頭采用側(cè)口式，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)小出漿口的孔徑，以此實(shí)現(xiàn)噴頭噴射能力的提升?？刂坪米{量，確保其滿足實(shí)際要求；合理設(shè)計(jì)漿液配合比，將適量的速凝劑摻入到漿液中，實(shí)現(xiàn)漿液固結(jié)時(shí)間的縮短，以此消除冒漿問題。

2.5 固結(jié)體頂部下凹

造成這一問題的主要原因包括：當(dāng)水泥漿液和土壤混合在一起后，具有析水性的漿液會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致凹穴出現(xiàn)在固結(jié)體頂部，凹穴深度受多方面因素影響，包括固結(jié)體長度、直徑以及漿液析水特性等。

預(yù)防措施與處理方法：控制好旋噴長度，盡可能使其大于設(shè)計(jì)長度0.3～1.0m；在施工結(jié)束后，鑿去一部分固結(jié)體，同時(shí)利用混凝土將凹穴處填滿；在注漿結(jié)束后，鉆深固結(jié)體頂部0.5～1.0m范圍，在原先位置進(jìn)行再次注漿噴射。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，許多新材料、新技術(shù)、新工藝與新設(shè)備逐漸被應(yīng)用到地鐵隧道施工過程中，盾構(gòu)技術(shù)就是其中一個(gè)重要表現(xiàn)。在地鐵軟土盾構(gòu)施工階段，施工人員必須做好現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，了解施工區(qū)間段的地質(zhì)水文條件，在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的施工方案，并將其落實(shí)到施工全過程中，有效確保地鐵運(yùn)行的安全性與可靠性。