全斷面富水粉砂層內(nèi)嵌式盾構(gòu)環(huán)梁施工風(fēng)險(xiǎn)防范

楊 湉（無錫地鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214000）

2018 年 3 月 24 日，我們對無錫地鐵某號線無錫新區(qū)站-長江路站盾構(gòu)區(qū)間右線始發(fā)端進(jìn)行盾構(gòu)洞門環(huán)框梁施工前的準(zhǔn)備工作。該區(qū)間使用 1 200 mm 寬雙楔形管片，按照設(shè)計(jì)圖紙要求需要將 0 環(huán)管片拆除后施工做內(nèi)嵌式洞門環(huán)框梁。0 環(huán)管片外露端墻面 600 mm，于 2018 年 3 月 24 日 17：00 拆除完成后，洞門環(huán) 5 點(diǎn)位出現(xiàn)滲漏水，水中夾有粉細(xì)砂，水流呈現(xiàn)一定壓力，流量超過 6 L/min，且有增大趨勢。

1 工程概況

無錫地鐵 3 號線一期工程無錫新區(qū)站-長江路站盾構(gòu)區(qū)間（以下簡稱“該區(qū)間”）隧道線間距為 14.00 m，軌面埋深約 15.8～22.7 m，其中左線長 1 093.34 m，右線長 1 115.80 m，含 1 座帶泵房聯(lián)絡(luò)通道。該區(qū)間自無錫新區(qū)站始發(fā)，沿珠江路下穿香涇浜河道后，以 450 m 半徑左轉(zhuǎn)下穿新梅路，最后到達(dá)長江路站。區(qū)間線路最大縱坡 2.512%，最小縱坡 0.383%。

該區(qū)間主要穿越地層有：始發(fā)端均為全斷面富水 ④2粉砂層（范圍約 260 m），其余為 ④2粉砂層、⑤1粉質(zhì)黏土、⑥1-1粉質(zhì)黏土、⑥1黏土組成的復(fù)合地層，上述地層普遍具有流變特性，為典型南方軟土地層，其中位于始發(fā)端的 ④2粉砂中具有的微承壓水，盾構(gòu)洞門內(nèi)嵌式環(huán)框梁施工中極易發(fā)生涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)。

2 滲漏水過程及處理措施

在 0 環(huán)管片拆除前，已對第 1 環(huán)～第 6 環(huán)管片進(jìn)行了全環(huán)的雙液漿注入施工，利用管片的吊裝孔作為漿液注入口，每一環(huán)雙液漿注入點(diǎn)位共計(jì) 6 個(gè)，注漿壓力控制在 ≤0.8 MPa，注漿量控制在 ≤3 m3/點(diǎn)位，雙液漿配比為水泥∶水玻璃=1∶1，注漿工作于 2018 年 3 月 5 日完成。

(1) 2018 年 3 月 20 日，按照施工方案對第 1 環(huán)～第 3 環(huán)管片注漿效果進(jìn)行檢查，采用 L=800 mm 沖擊鉆頭擊破管片背部注漿層，共計(jì)檢查 18 個(gè)孔位，僅第 2 環(huán)的 9 點(diǎn)位與第 3 環(huán)的 10 點(diǎn)位出現(xiàn)滴水現(xiàn)象，隨即在上述 2 個(gè)點(diǎn)位再次進(jìn)行雙液漿補(bǔ)注。

(2) 2018 年 3 月 22 日，再次對補(bǔ)注雙液漿的 2 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行注漿效果檢查，經(jīng)過檢查，均無滲漏水現(xiàn)象。據(jù)此判斷注漿之水效果已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可以進(jìn)行 0 環(huán)管片拆除工作。

(3) 0 環(huán)管片拆除施工于 2018 年 3 月 24 日早上 8:00 按照拆除方案開始實(shí)施，第 1 塊 0 環(huán)管片于 11:00 出現(xiàn)松動，觀察該管片與第 1 環(huán)管片之間縫隙的情況后，未發(fā)現(xiàn)明水流出且管片背后注漿飽滿，隨即繼續(xù)進(jìn)行管片拆除工作。

(4) 2018 年 3 月 24 日 16:40，區(qū)間右線 0 環(huán)管片全部拆除完成，拆除后，第 1 環(huán)管片外側(cè)注漿效果較好，漿體強(qiáng)度較高。

(5) 2018 年 3 月 24 日 17:00，區(qū)間第 1 環(huán)管片底部 6 點(diǎn)位出現(xiàn)小股滲漏水，水中伴有黑色粉細(xì)砂，且有繼續(xù)增大的趨勢。隨即采用快干水泥+棉紗進(jìn)行封堵處理，至 17:40 封堵未產(chǎn)生較為明顯的效果，且水流繼續(xù)增大。經(jīng)過現(xiàn)場抽水水泵測定，滲水量已超過 6 L/min。

(6) 2018 年 3 月 24 日 18:20，調(diào)整處理方案，對滲漏水進(jìn)行引流的同時(shí)，采用拆除的管片+沙袋對涌水涌砂點(diǎn)位進(jìn)行反壓，滲漏點(diǎn)位附近反壓材料為袋裝普通硅酸鹽水泥。

(7) 2018 年 3 月 25 日，對區(qū)間右線第 1 環(huán) ～ 第 6 環(huán)進(jìn)行全環(huán)的雙液漿注漿，通過檢查，第 2 環(huán) 4 點(diǎn)位與 5 點(diǎn)位之間注漿孔內(nèi)有細(xì)砂涌出，隨即重點(diǎn)對該點(diǎn)位進(jìn)行注漿。

與此同時(shí)，對其他點(diǎn)位采用洞門封環(huán)鋼板對管片與預(yù)埋鋼環(huán)之間的縫隙進(jìn)行封堵。焊接前，先將注漿形成的漿體清理至露出干凈的鋼環(huán)表面，封環(huán)鋼板應(yīng)緊貼第 1 環(huán)管片端面立焊在鋼環(huán)上；再在鋼板側(cè)面增加防水土壓力導(dǎo)致鋼板翻折失效的斜撐（斜撐采用 ? 20 mm 的螺紋鋼，焊接間距 ≤300 mm），于 2018 年 3 月 27 日 1:30 封環(huán)鋼板安裝工作全部完成。

(8) 2018 年 3 月 28 日 8:00 開始進(jìn)行洞門環(huán)框梁結(jié)構(gòu)施工，并于 2018 年 4 月2 日 20:30 完成洞門環(huán)框梁結(jié)構(gòu)澆筑。

3 風(fēng)險(xiǎn)原因分析

(1) 地層原因。無錫新區(qū)站開挖范圍內(nèi)自上而下地層依次為 1-1 層雜填土（平均厚度 3.02 m）、3-1-1 層粉質(zhì)黏土（平均厚度 3.16 m）、3-2 層粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土（平均厚度 2.45 m）、4-1 層黏質(zhì)粉土（平均厚度 2.30 m）、4-2 層粉砂夾砂質(zhì)粉土（平均厚度 23.84 m，土層具有中偏低壓縮性、工程地質(zhì)性能一般），其中 4-2 層在失水后，呈粉塵狀顆粒，彼此間黏聚力差，失水范圍內(nèi)的土體對地下連續(xù)墻的約束力消散明顯，在滲漏通道出現(xiàn)后，會以極快的速度發(fā)展成較大的滲漏，在盾構(gòu)始發(fā)、接收及洞門環(huán)框梁施工中是極不利的條件之一。

(2) 水文。該地層中存在的承壓水大大增加了盾構(gòu)始發(fā)和接收以及洞門環(huán)框梁施工的風(fēng)險(xiǎn)，也是該地層中施工必須重視的條件之一。

(3) 管片背后注漿質(zhì)量是該地層盾構(gòu)環(huán)框梁施工成敗的關(guān)鍵所在，在 0 環(huán)管片拔除后，必須檢查管片背后的注漿效果。一般情況下，要在時(shí)間允許的情況下，進(jìn)行第 1 環(huán)至第 8 環(huán)管片全環(huán)雙液漿封堵，其中第 1 環(huán) ～ 第 4 環(huán)是注漿的重點(diǎn)范圍。注漿循環(huán)過程 ≥2 次，個(gè)別點(diǎn)位的注漿質(zhì)量在檢查判定效果不佳時(shí)，可增加注漿次數(shù)，確保注漿質(zhì)量。

(4) 洞門環(huán)框梁結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。該區(qū)間盾構(gòu)洞門環(huán)框梁結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為內(nèi)嵌式，在很大程度上增加了風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，盡管有管片壁后注漿和各道風(fēng)險(xiǎn)防范措施，但是參建人員心理承受的風(fēng)險(xiǎn)壓力大大增加。

4 結(jié) 語

(1) 該區(qū)間始發(fā)端頭的 4-2 層粉細(xì)砂層是盾構(gòu)施工中必須重視的地層，該地層具有遇水流變、液化的特性，在始發(fā)和接收中極易發(fā)生涌水涌砂的險(xiǎn)情。無論是盾構(gòu)始發(fā)和接收過程中，還是盾構(gòu)洞門環(huán)框梁施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)有滲漏水中夾有黑色粉細(xì)砂，一定不可輕視。該地層在滲漏時(shí)的發(fā)展速度相比其他地層要迅速很多，必須提前進(jìn)行封堵處理，一般的處理措施僅在滲漏較小的前期有效。

(2) 在基坑周邊空間及建構(gòu)筑物沉降允許的情況下，應(yīng)對盾構(gòu)始發(fā)或者接收階段使用的坑外降水井進(jìn)行預(yù)留。在盾構(gòu)洞門環(huán)框梁施工前的一周時(shí)間內(nèi)進(jìn)行坑外降水工作，降低坑外水位后，可以大大減輕洞門 0 環(huán)管片拔除后臨空面承受的水土壓力，從而大大降低管片拔除后發(fā)生的涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，在類似地層中施工洞門環(huán)框梁時(shí)，應(yīng)該對地層進(jìn)行充分的加固，加固方式建議在隧道管片內(nèi)采用水泥+水玻璃雙液漿材料進(jìn)行全環(huán)注漿。在施工前一定對注漿效果進(jìn)行檢查，檢查方式為：采用 L=800 mm 沖擊鉆頭擊穿注漿體，如果仍存在滲漏，繼續(xù)進(jìn)行雙液漿封堵，直至擊穿后無滲漏發(fā)生。

(4) 鋼板封環(huán)板在盾構(gòu)洞門環(huán)框梁施工過程中對風(fēng)險(xiǎn)控制的效果是很明顯的。鋼板封環(huán)板的費(fèi)用為 1.2 萬元/環(huán)，在 0 環(huán)管片拔除完成后，即進(jìn)行洞門封環(huán)鋼板安裝，封環(huán)板安裝后，可以確保在環(huán)框梁結(jié)構(gòu)施工期間臨空面土體的穩(wěn)定。

(5) 類似地層中盾構(gòu)洞門環(huán)框梁結(jié)構(gòu)形式建議在條件允許的情況下，采用外凸式結(jié)構(gòu)形式，從設(shè)計(jì)層面完全規(guī)避因?yàn)槭┕?nèi)嵌式洞門而引發(fā)的涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)，使參建人員心理可承受風(fēng)險(xiǎn)壓力大大降低。