盾構(gòu)下穿河流砂卵石地層的施工技術(shù)措施

張丹春

（中交二公局鐵路工程有限公司，西安710065）

1 引言

對于盾構(gòu)施工法來說，對地層具有高度的適應(yīng)性，而且也具有高度的施工安全性，屬于重要的施工方法之一，在應(yīng)用盾構(gòu)法施工過程中，極容易擾動周圍的土層，進而造成地表出現(xiàn)隆起或沉降等現(xiàn)象，從而嚴重威脅到周圍建筑物和地下管道設(shè)施的安全性。本文主要分析盾構(gòu)施工法在穿越流溪河這一風險源的過程，進而充分彰顯出盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用價值。

2 工程案例

本文主要以廣州地鐵為例，在施工過程中，需要穿越流溪河，這是該地鐵工程建設(shè)中的重要風險源，該河面總寬度在50m左右，河床為圓狀砂卵石。其中，流溪河是盾構(gòu)隧道穿過的必經(jīng)之地，通過地質(zhì)勘查可以了解到，河床中砂卵石含量最高達到90%，而且卵石中摻雜一些漂石，含量為5%。對于盾構(gòu)隧道經(jīng)過的砂卵石層來說，具有較大的含水量，而且透水性也較為顯著。

3 盾構(gòu)下穿河流砂卵石地層的施工過程中存在的不足之處

一般來說，盾構(gòu)隧道下穿河流施工，極易導致風險的出現(xiàn)，再加上受到砂卵石地層的影響，可以將風險總結(jié)為：首先，在盾構(gòu)掘進過程中，涌砂、噴涌等現(xiàn)象難以避免，一定程度上不利于盾構(gòu)掘進工作的開展；其次，該地鐵地質(zhì)環(huán)境是比較惡劣、復(fù)雜的，漂卵石含量較高，因此，在盾構(gòu)掘進過程中，在河道下方極易出現(xiàn)刀盤被卡住現(xiàn)象，從而引發(fā)停機。同時，在盾構(gòu)掘進過程中，超方現(xiàn)象也難以規(guī)避，從而造成在河底和河堤處，坍塌透水現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。最后，在盾構(gòu)前行過程中，如果盾尾部的密封效果難以保證，極容易擊穿盾尾密封，從而導致盾尾漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 盾構(gòu)下穿河流砂卵石地層的施工技術(shù)措施

4.1 積極開展地質(zhì)補勘工作

結(jié)合地質(zhì)勘查報告可以了解到，該段地鐵工程經(jīng)過的流溪河的地質(zhì)情況變化較小，而且大都為砂卵石地層。在正式施工之前，針對施工環(huán)境的地質(zhì)情況，開展補充勘查是至關(guān)重要的，將其地質(zhì)構(gòu)造進行明確化，從而選擇最為適宜的施工方法，為后續(xù)施工奠定堅實的基礎(chǔ)，并更好地控制盾構(gòu)機掘進的姿態(tài)，為盾構(gòu)機掘進相關(guān)參數(shù)的調(diào)整提供一定的便利性，避免周圍圍巖過多地影響到盾構(gòu)施工，從而確保盾構(gòu)通過砂卵石地層的安全性和迅速性。

4.2 河堤和河床加固

4.2.1 河堤加固

在河堤加固中，袖閥管注漿加固方式，具有廣泛的應(yīng)用前景。在盾構(gòu)隧道通過流溪河之前，在河堤兩側(cè)，針對地表注漿預(yù)加固處理方式，進行了廣泛應(yīng)用，地表注漿預(yù)加固孔布置為間排距3m×3m。加固區(qū)主要包括兩個，各個加固區(qū)所布置的孔有30個，上游和下游測孔深分別為22.55m、22.85m，布置方式如圖1所示。

圖1 袖閥管注漿加固區(qū)域圖

4.2.2 河床加固

針對河床加固，沿著河流方向25m處范圍內(nèi)，對鋼筋網(wǎng)片進行了應(yīng)用，以此來進行鋪設(shè)，在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片前，澆筑C15混凝土墊層厚5cm，隨即澆筑C20混凝土20cm。

第一，控制河道水量。在施工階段中，如果遇上了枯水期，河流要發(fā)揮出排放居民區(qū)廢水的功能[1]。在施工過程中，對于項目部門來說，要與河道管理部門之間保持密切的聯(lián)系和來往，在盾構(gòu)穿越段河道的上游處，設(shè)置水閘，以便于更好地控制河道水流量。第二，河床處理。在圍堰斷流以后，針對小型挖掘機，具有廣闊的應(yīng)用前景，借助小型挖掘機，以此來清理好砂卵石，避免在河床表層出現(xiàn)淤泥，清除厚度要控制在50cm以上，并且在清除以后，會出現(xiàn)開挖面，所以要進行相應(yīng)的整平。在施工范圍內(nèi)，其回填土要使用優(yōu)質(zhì)黃土，回填土要分層進行鋪墊，底下2層要使用人工平板振動務(wù)實，各層分層厚度為500mm。第三，鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)。對于鋼筋網(wǎng)片來說，主要運用了鋼筋加工，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm。然后要將鋼筋網(wǎng)搭接成一個網(wǎng)格，長度要至少為10cm，在搭接點處，要加強點焊連接的應(yīng)用，鋪設(shè)要確保高度的平順度。第四，混凝土澆筑。在清理好河床部位以后，要先鋪設(shè)5cm厚C15墊層混凝土，為開展混凝土澆筑工作奠定堅實的基礎(chǔ)。在混凝土中，主要應(yīng)用了商用C20混凝土。此外，混凝土的澆筑，必須要一次性完成，避免出現(xiàn)施工縫，確?；炷涟宓恼w性、完整性。

4.3 噴涌和涌砂的控制

4.3.1 渣土改良

對于渣土改良，主要是指通過向刀盤前方加上一些膨潤土或泡沫劑等，及時切削刀盤上的渣土，并進行拌和，滿足渣土流動性、和易性等需求，從而順利出渣。

隧道下穿越地層主要是砂卵石地層，注入了適量的泡沫、膨潤土，以此來不斷提高土體的透水性，而且對于土體流塑性的形成也具有一定的作用。泡沫可以膨化土體，也可以保證刀具良好的潤滑性[2]，避免刀盤結(jié)泥餅。一般來說，在地下水量較大的情況下，僅僅借助泡沫，難以避免噴涌現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此，要對進入土倉的地下水量進行有效控制，并防止地下水進入土倉內(nèi)部?？尚械拇胧┦牵杭訌姸軜?gòu)機渣土改良管路的應(yīng)用，在土倉上部入閘門附近，要將膨潤土和聚合物結(jié)合在一起，在刀盤不斷轉(zhuǎn)動下，改良材料與渣土充分攪拌，在土倉內(nèi)渣土的滲率要保持在較低范圍，確保地下水無法進入土倉內(nèi)，避免出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象。

4.3.2 加強同步注漿

結(jié)合工程實際，在管片和開挖輪廓之間，其間隙為150mm，所以，必須要開展相應(yīng)的填充和密實處理工作，最大程度地避免地層出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。在工程建設(shè)過程中，地層條件是重要的影響因素之一，地層具有極大的滲透性，要想確保河道安全性，必須要填充好管片外側(cè)間隙，并確定同步注漿液的配比。同步注漿液配比如表1所示，凝結(jié)時間為6天。

表1 同步注漿配合比表

4.4 對盾構(gòu)機實施控制

4.4.1 處理刀盤被卡住問題

第一，操作人員要具備良好的技術(shù)水平，嚴格規(guī)范操作盾構(gòu)機的行為，避免刀盤卡住現(xiàn)象；第二，對于施工流程，要不斷進行優(yōu)化和調(diào)整，避免停機現(xiàn)象的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)刀盤被卡住現(xiàn)象，而且使用脫困扭矩也無法改善時，要將大量砂和膨潤土與聚合物混合在一起，形成黏稠液體，及時置換好土倉內(nèi)的渣土，對刀盤扭矩進行合理化控制，從而處理好刀盤卡住現(xiàn)象。

4.4.2 處理盾尾漏水問題

第一，要加強優(yōu)質(zhì)盾尾油脂的應(yīng)用；第二，在盾尾密封處，如果出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，要注重注入盾尾油脂，進而滿足止水止砂要求；第三，結(jié)合掘進情況，要密切關(guān)注盾尾是否出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，如果出現(xiàn)了漏漿現(xiàn)象，要及時更換盾尾刷。

4.5 其他后續(xù)保障措施

第一，對于管片上預(yù)留的二次注漿孔，要加強廣泛應(yīng)用，等到盾構(gòu)通過以后，及時補充注漿，確保盾構(gòu)順利通過，并維護好河床的安全性；第二，左線盾構(gòu)穿越流溪河之前，對于已經(jīng)成型隧道左右線的土體，要積極開展洞內(nèi)加固工作，保證左線掘進的順利進行。

5 結(jié)語

總之，在砂卵石地層下穿越河流進行盾構(gòu)施工時，具有較高的風險性，如果出現(xiàn)冒頂或噴涌現(xiàn)象，將會嚴重影響到盾構(gòu)的掘進安全性。要想確保盾構(gòu)掘進安全，避免出現(xiàn)冒頂或噴涌現(xiàn)象，在掘進之前，要加固處理好河堤和河床，并合理設(shè)置掘進參數(shù)，落實好盾構(gòu)設(shè)備的檢修工作，在掘進過程中，要注重渣土改良，將泡沫劑的發(fā)泡率保持在合理范圍內(nèi)，從而保證左線的順利穿越。