環(huán)滇池地區(qū)軟土地層盾構掘進控制措施

陳俊材

摘? ? 要：云南省滇池流域因其自身地理位置及地質構造特點，在發(fā)展變遷過程中形成獨特的河湖相地層，在國內工程建設領域亦屬典型不良地質密集發(fā)育區(qū)，且其含有特有的泥炭質土及有害氣體，更是對區(qū)間盾構施工帶來不利影響。本文主要分析了在環(huán)滇池地區(qū)軟土地層盾構掘進的控制措施，確保盾構施工各項安全技術達標。

關鍵詞：環(huán)滇池地區(qū);軟土地層;盾構掘進控制措施

1? 工程背景

昆明地鐵五號線八標項目區(qū)間施工地點均位于滇池河湖相地層分布區(qū)域，施工所處場地為滇池回填區(qū)，地質條件多為泥炭質軟土，土質性能較差，作為滇池流域首個地鐵施工項目，該項目在施工過程需解決和克服諸多不良地質帶來的行業(yè)性難題，河湖相地層中盾構機長距離下穿既有城市道路沉降控制技術、泥炭質土地層中盾構機穿越沼氣地層安全保障技術，為確保工程安全、順利的實施，盾構掘進過程中的各項控制措施尤為重要。

2? 盾構在軟土地層施工技術重點

2.1? 掘進參數的控制

在軟土地層的盾構掘進，須嚴格控制施工過程，工程技術人員須根據地層、隧道埋深、地面建（構）筑物、盾構機姿態(tài)、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種情況以及監(jiān)控量測數據作出判斷，合理下達掘進指令，并根據情況及時調整參數。

在穿越軟土地層、河流、建筑物時，嚴格控制盾構機的掘進姿態(tài)，防止因盾構姿態(tài)變化大而增加對周邊土體的擾動;嚴格把制出土量，盡量接近理論出土量，避免發(fā)生超方現象;加強同步注漿管理，及時、充足地充填管片背后的建筑間隙，必要時還可通過管片上的注漿孔進行二次加固注漿加固;施工監(jiān)測及時、準確，根據監(jiān)測數據及時調整盾構機土壓力的設定和同步注漿量。

2.2? 采用土體改良技術

經改良的土體具有良好流塑性，利于土壓平衡的建立，保證掌子面穩(wěn)定，從而控制地表沉降;使盾構切削下來的渣土具有好的流塑性、適當的粘稠度、微透水性和較小的摩阻力，以滿足在不同地質條件下采用不同掘進模式掘進時都可達到理想的工作狀況。

渣土改良以泡沫劑使用為主，膨潤土改良為輔，掘進過程中全程使用泡沫劑，根據出渣情況適量加入膨潤土。泡沫溶液采用：泡沫添加劑5%+水95%。泡沫組成：90%～95%壓縮空氣和5%～10%泡沫溶液混合而成;每方土體的泡沫注入量為350L～550L;膨潤土的配比按每方水加入8包膨潤土，即質量比為膨潤土：水=400：1000，膨潤土密度1.1g/ml～1.3g/ml;膨潤土粘度60s～80s。

2.3? 嚴格控制盾構機姿態(tài)

盾構姿態(tài)由盾構機導向系統(tǒng)自動測量，導向系統(tǒng)是盾構機的“眼睛”，是盾構機沿設計軸線方向掘進的前提條件，盾構在軟土地層中施工應嚴格控制態(tài)盾構機姿態(tài)。由于地層特性不一、隧道平豎曲線和坡度變化以及操作等因素的影響，盾構推進會產生一定的偏差，因此，掘進時應合理使用分區(qū)油缸，并設置一定預偏量，確保盾構機按設計軸線進行掘進。針對每環(huán)的糾偏量，通過計算得出盾構機左右千斤頂的應有行程差，通過調解盾構推進區(qū)域油壓保證千斤頂的行程差來控制其糾偏量。必要時，可采取二次注漿的措施，以加固隧道外側土體，盾構順利沿設計軸線推進。

2.4? 做好注漿加固工作

施工過程中為控制成型隧道質量，嚴格控制同步注漿量，并根據監(jiān)控量測情況進行二次注漿工作;同時，環(huán)滇池地區(qū)軟土主要為泥炭質土，該土質具有含水量高、孔隙比較大、壓縮性高、承載力低、靈敏度較高、易觸變等特性，工程性質差，為控制工后沉降、上浮，需要對隧道穿越范圍內及隧道底部的泥炭質土、隧道穿越范圍結構外輪廓3m范圍內液化土層需進行洞內注漿加固。

3? 盾構穿越軟土地層施工優(yōu)化

軟土地層盾構掘進施工的優(yōu)化很有必要，現結合實際情況從同步注漿系統(tǒng)改造、軟弱地層地表沉降應對等方面出發(fā)，對于盾構穿越軟土地層施工的優(yōu)化進行了分析。

3.1? 同步注漿系統(tǒng)改造

結合地質特性并根據實際情況，改造盾構機同步注漿管路，將盾構機上臺車砂漿灌分出一個注漿泵，注中盾上徑向孔注厚漿填充盾構機后間隙，能有效的克服倒錐式盾構機帶來盾體上方土體沉降的風險，預防控制盾體上方土體沉降。

在施工過程中應提前計算同步注漿量理論值，然后通過地面監(jiān)測數據、成型管片姿態(tài)及質量合理確定同步注漿量和各支路注漿比例。同步注漿采用三種漿液，即：水泥漿液、厚漿（不含水泥）、厚漿（含水泥），在盾構機進出洞段采用水泥漿液，主要為使水泥漿液盡快凝固，起到一個止水的效果，封堵洞門。在正常掘進段采用厚漿，起到快速填充作用，預防地面沉降。在掘進過程中，通過管片姿態(tài)的量測，如發(fā)現管片出現上浮現象，為盡快穩(wěn)定管片，可通過修改厚漿配比（配比中增加水泥），加快厚漿凝固時間，同時在管片12點位注雙液漿控制管片上浮。具體參數如表1。

3.2? ?軟弱地層地表沉降應對

盾構施工期間，地表沉降數據是盾構機掘進參數設定的一個重要依據。地表沉降可根據盾構機所處位置分為五個階段。

針對每個階段的沉降（隆起）變化通常采取如下控制措施：

①前期沉降（隆起）：增大（降低）土壓、增大（減?。┩屏Α⒌孛骖A加固處理等;②開挖面前沉降（隆起）：增大（降低）土壓、增大（減小）推力、控制出土量和超挖（欠挖）量、穩(wěn)定各項參數減小波動、采用膨潤土或惰性漿液填倉輔助掘進等;③盾構通過時沉降（隆起）：控制土壓（主要是氣壓）、盾體徑向孔或超前注漿孔注入膨潤土或者惰性漿液進行及時填充等;④尾部空隙沉降（隆起）：同步注漿、管片脫出盾尾后3～5環(huán)及時二次注漿、管片脫出盾尾后6～10環(huán)及時進行三次注漿、地面注漿處理等;⑤后續(xù)沉降：根據地面沉降監(jiān)測參數進行深孔補注漿。

4? 結論

經過對盾構施工過程中的監(jiān)控量測分析及實體質量的驗收顯示，該工程隧道質量良好，地面沉降均控制在1cm以內，管片基本無破損、滲漏水，管片成型姿態(tài)良好，表明在盾構掘進過程中采取的以上控制措施確保了工程的安全、質量，也為以后環(huán)滇池地區(qū)軟土盾構掘進提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 侯學淵，廖少明.盾構隧道沉降預估[J].地下工程與隧道，1993（4）：25～32.

[2] 沈培良，張海波，殷宗澤.上海地區(qū)地鐵隧道盾構施工地面沉降分析[J].河海大學學報（自然科學版），2003（9）：556～559.

[3] 劉敏.昆明泥炭及泥炭質軟土的工程特性研究[J].城市道橋與防洪，2017（9）：207～208.