泥水盾構(gòu)過素樁區(qū)技術(shù)及堵管處理技術(shù)研究

鐘誠

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

1 概述

近年來，在現(xiàn)代化的城市發(fā)展過程中，城市軌道交通建設(shè)越來越快。在地鐵隧道線路規(guī)劃過程中，雖在設(shè)計(jì)上盡量采用現(xiàn)有道路地下空間，但由于城市既有建筑物林立，無法完全避免建筑物下方樁基礎(chǔ)直接侵入隧道范圍。所以，如何在不對(duì)樁基進(jìn)行移除，通過泥水盾構(gòu)本身掘進(jìn)控制技術(shù)，保證地面及上方建筑物沉降控制，就具有重要意義。

2 工程概況及素樁堵管問題分析

2.1 工程概況及地質(zhì)條件

亭崗站～白云湖站區(qū)間自白云湖站出站后過白云湖引水渠及華快高架橋，然后穿過滘心村建筑群，后沿石沙路南行，接入亭崗站。其中亭崗站～白云湖站區(qū)間盾構(gòu)段右線起止里程為YDK29+028.701～YDK30+127.889，區(qū)間右線長(zhǎng)1101.679m（短鏈長(zhǎng)2.491m）。在YDK29+553.148處設(shè)置一座聯(lián)絡(luò)通道。亭崗站～白云湖站區(qū)間隧道主要穿越的地層有<3-1＞粉細(xì)砂、<3-2＞中粗砂、<3-3＞礫砂、<4N-1＞粉質(zhì)粘土（流塑～軟塑）、<4N-2＞粉質(zhì)粘土（可塑）、<4-2B＞淤泥質(zhì)土、<9C-2＞灰?guī)r微風(fēng)化地層及土洞、溶洞。地層含水量大，地下水豐富，地表建構(gòu)筑物多，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.2 素樁區(qū)概況

右線在里程YDK29+640～YDK29+710處存在素樁，此處地層為<4N-2＞粉質(zhì)粘土（可塑）、<3-2＞中粗砂，地下水深為1～2m。地表構(gòu)筑物原為民春哥商鋪樓、健成商鋪樓、求超商鋪樓，基礎(chǔ)為混凝土灌注樁，樁徑約0.8m，深度13m，該處隧道埋深6.9～7.5m，因此樁基侵入隧道輪廓線5.5～6.1m。該處地質(zhì)平面圖、剖面圖如圖1～2。

圖1 素樁區(qū)地質(zhì)平面圖

圖2 素樁區(qū)地質(zhì)剖面圖

盾構(gòu)機(jī)在素樁區(qū)掘進(jìn)需堤防刀盤在破損素樁產(chǎn)生的混凝土塊堵塞環(huán)流系統(tǒng)，環(huán)流系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)停機(jī)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致壓力過高，造成地面冒漿、爆管等后果。同時(shí)素樁本身強(qiáng)度低，掘進(jìn)過程中極易產(chǎn)生大塊。因此，在素樁區(qū)掘進(jìn)，要嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)，避免堵管造成的不良影響。

表1

3 技術(shù)措施及堵管處理措施

表2 右線樁基環(huán)數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.1 掘進(jìn)前準(zhǔn)備工作

（1）盾構(gòu)機(jī)過素樁提前討論方案形成技術(shù)交底，統(tǒng)計(jì)素樁位于刀盤及掘進(jìn)環(huán)數(shù)的位置關(guān)系便于掘進(jìn)時(shí)參數(shù)控制做到平穩(wěn)、快速、安全過樁。

（2）增加采石箱格柵，利用采石箱格柵防止混凝土塊進(jìn)入環(huán)流系統(tǒng)，阻擋在采石箱格柵前的大塊可以通過清理采石箱時(shí)將其清理出去。

3.2 掘進(jìn)參數(shù)

（1）切口水壓：依據(jù)實(shí)際計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)得，切口環(huán)水壓=該部位靜水水壓+0.5bar，因此素樁區(qū)掘進(jìn)切口水壓控制在0.9～1.0bar。

（2）掘進(jìn)參數(shù)：素樁區(qū)掘進(jìn)過程中素樁與粘土層交替出現(xiàn)，不同的地層控制不同的參數(shù)，具體參數(shù)如下：

4 異常情況分析及處理措施

4.1 掘進(jìn)參數(shù)異常

掘進(jìn)過程中時(shí)刻注意參數(shù)變化，遇到素樁時(shí)速度突然減小，此時(shí)增大推力，扭矩也隨之增大，相應(yīng)增大刀盤轉(zhuǎn)速，降低推進(jìn)速度，減小貫入度，切削樁基具體參數(shù)以素樁區(qū)掘進(jìn)參數(shù)為主。如果掘進(jìn)過程中參數(shù)異常情況持續(xù)發(fā)生應(yīng)立即停機(jī)分析原因，減少因參數(shù)異常而產(chǎn)生的其他不良后果，并且針對(duì)原因采取措施，待參數(shù)正常后恢復(fù)掘進(jìn)。

4.2 環(huán)流參數(shù)異常

泥水盾構(gòu)出渣方式為通過進(jìn)排漿泵管路環(huán)流攜渣到地面分離設(shè)備后渣漿分離，素樁區(qū)掘進(jìn)減小速度，減小貫入度的目的就是盡可能把樁基切成碎快進(jìn)入管路環(huán)流到分離設(shè)備。實(shí)際刀盤切削中必然存在大塊通過刀盤開口進(jìn)入泥水倉然后通過排漿泵吸入管路極易形成堵管，造成掘進(jìn)受阻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)堵管情況歸納為兩種，一種是泥水倉到排漿泵進(jìn)口堵管，一種是排漿泵出口到地面分離設(shè)備堵管。這兩種堵管現(xiàn)象分別可以從環(huán)流界面的參數(shù)分析得出。

（1）排漿泵進(jìn)口壓力異常

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)排漿泵進(jìn)口壓力低限設(shè)置為0.5bar，低于0.5abr時(shí)V37自動(dòng)打開補(bǔ)壓，說明此時(shí)排漿管路有堵塞情況發(fā)生。如果此情況持續(xù)發(fā)生，則切口水壓升高，進(jìn)排漿流量減小此時(shí)管路阻塞情況比較嚴(yán)重應(yīng)立即停止掘進(jìn)環(huán)流切入機(jī)內(nèi)、機(jī)外旁通模式循環(huán)，待進(jìn)排漿流量、壓力恢復(fù)正常后方可掘進(jìn)。如果在機(jī)外旁通模式下進(jìn)排漿流量、壓力恢復(fù)正常，機(jī)內(nèi)旁通時(shí)進(jìn)排漿流量、壓力不能恢復(fù)正常則說明泥水倉到排漿泵入口有堵塞。首先考慮采石箱堵塞，因?yàn)椴墒淙肟诠苈分睆綖?00mm，出口為200mm，且中間加入格柵，尺寸為110mm×110mm（最大通過粒徑控制在156mm以內(nèi)）通過刀盤開口進(jìn)入泥水倉的石塊、鋼筋、木樁等進(jìn)入到采石箱堆積阻塞格柵，清完采石箱環(huán)流進(jìn)排漿流量、壓力恢復(fù)正常則恢復(fù)掘進(jìn)，如果異常則分析泥水倉到采石箱有石塊堵在管路中，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)拆除V05、V06、V07三通連接的軟管抽出管路中的泥漿查看管路如圖3～4所示，發(fā)現(xiàn)石塊及時(shí)處理，繼續(xù)環(huán)流待正常后恢復(fù)推進(jìn)。

圖3 分離設(shè)備排漿管路彎頭拆除

圖4 管路彎頭處堵塞的混凝土塊、鋼筋

（2）排漿泵出口壓力異常

掘進(jìn)過程中排漿泵出口壓力、流量異常，則說明排漿泵出口到地面泥水分離設(shè)備管路中異物堵塞，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)在采石箱格柵完好的情況下管路堵塞主要是因?yàn)槭瘔K、鋼筋、木樁混合堆積在一起相互阻礙造成排漿流量低、排漿泵的出口壓力高。此時(shí)需要增加進(jìn)排漿泵的功率增大排漿泵的流量、出口壓力沖涮堵塞位置一段時(shí)間后如果恢復(fù)正常則繼續(xù)掘進(jìn)，如果沒有變化則第一步切換分離設(shè)備排除排漿管路在分離設(shè)備處的堵塞情況，圖5～6地面分離設(shè)備彎頭堵塞情況。切換后排漿泵流量、出口壓力依舊異常。則考慮其他位置堵塞，此時(shí)主要排除管路彎頭是否堵塞，判斷方法用大錘敲擊管路聲音清脆則說明此處沒有堵塞，聲音混沌則說明此處有堵塞需要拆除管路做進(jìn)一步排查。

（3）切口水壓力異常

素樁區(qū)掘進(jìn)環(huán)流異常情況頻繁發(fā)生，導(dǎo)致切口水壓波動(dòng)較大，容易產(chǎn)生地表沉降或者隆起，甚至冒漿現(xiàn)象。掘進(jìn)過程中時(shí)刻注意環(huán)流界面參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常立即停止掘進(jìn)，切換到旁通模式環(huán)流降低切口水壓波動(dòng)維持掌子面的穩(wěn)定，同時(shí)加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)。

5 總結(jié)

通過以上分析，過素樁主要概括為：時(shí)刻關(guān)注掘進(jìn)參數(shù)變化發(fā)現(xiàn)異常立即切旁通，勤開采石箱處理堆積石塊、鋼筋、木樁確保環(huán)流正常，加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)穩(wěn)定切口水壓維持地表建構(gòu)物穩(wěn)定。實(shí)踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做到連續(xù)、快速、安全通過此種地層。

通過泥水盾構(gòu)本身泥水穩(wěn)定掌子面壓力的優(yōu)勢(shì)以及上述掘進(jìn)技術(shù)控制措施和堵管處理措施，能有效的保證盾構(gòu)穿越樁基地面沉降控制，可為以后類似工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

圖5 三通連接處軟管拆除

圖6 三通處堵塞的石塊

圖7 三通處取出的石塊

[1]黃威然，竺維彬.泥水盾構(gòu)過江工程江底塌方風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)及處理[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2006，43（2）：49～53.

[2]丁光瑩，章仁財(cái)，沈永東.大連路隧道盾構(gòu)進(jìn)洞技術(shù)比選.

[3]何小玲，張帆.上海翔殷路隧道盾構(gòu)進(jìn)洞口地基處理技術(shù)[J].地下工程與隧道，2006（3）：30～32.

[4]王世明.延安東路越江隧道盾構(gòu)段施工評(píng)價(jià)初探[J].地下工程與隧道，1988（4）：7～13.