基于強滑移巖溶強發(fā)育地區(qū)特點構建下的廣西某地地鐵盾構施工探索

劉松地

（南寧軌道交通集團有限責任公司，南寧530000）

1 引言

在強滑移巖溶強發(fā)育地區(qū)進行地鐵工程的施工過程中，如果采用傳統(tǒng)的礦山法、明挖法等施工技術，往往會發(fā)生突水、突泥以及地面塌陷等事故問題，不僅難以對巖溶洞穴進行有效的充填處理，而且施工成本也相對較高。同時，在現代城市地鐵軌道交通系統(tǒng)的建設中還要盡量減少對地面交通、周邊建筑以及城市居民正常生活的影響。因此，盾構施工技術得到了廣泛的應用。施工單位必須通過注漿充填等方式對溶洞進行處理，以保證盾構隧道通過巖溶區(qū)時安全穿過巖溶洞穴。本文將結合廣西某地鐵工程項目來分析強滑移巖溶強發(fā)育條件下的地鐵盾構施工技術。

2 地鐵工程概況

南寧地鐵三號線總部基地站—廣西規(guī)劃館站區(qū)間為2條單洞單線圓形盾構隧道，線間距13.00～17.00m，曲線最小半徑為400m；線路埋深18.14～60.04m，整個區(qū)間隧道的覆土厚度為13.3～55.2m。本區(qū)間采用盾構法施工，區(qū)間下穿建筑物其地質情況主要有雜填土、粉質黏土、全風化泥巖、中風化泥灰?guī)r、強風化硅質巖及溶洞填充物。在處理強滑移巖溶強發(fā)育地區(qū)等不良地質作用時針對不同的溶洞形式采取了不同注漿與充填相結合處理的方法。

3 強滑移巖溶強發(fā)育地區(qū)地鐵盾構施工技術

3.1 施工準備技術要點

施工單位在施工前應綜合運用物探、鉆探、原位測試以及土工試驗等多種勘察技術充分了解施工區(qū)域不良地質的實際分布情況和發(fā)育程度，準確掌握施工現場的巖性特點、地表以及與地下水之間水力聯系和工程周邊建筑等各種環(huán)境要素，并采取相應的防護措施。

3.2 溶洞處理技術要點

3.2.1 鉆孔探邊

對于前期勘察中發(fā)現的直徑超過3m的溶土洞地段應進行鉆孔探邊，通過超前探測準確掌握對溶（土）洞的影響范圍和發(fā)育深度。同時，還應進一步確認前期勘探中尚未查明的地質異常點情況。

3.2.2 袖閥管施工要點

在袖閥管施工時應采用直徑48mm硬質PVC管，按照梅花形布置，且間距應控制在2.0m×2.0m。注漿充填時應合理選擇注漿材料，并通過現場試驗確定水玻璃濃度、注漿量、注漿壓力、注漿速度以及注漿有效半徑等參數【1】。在施工過程中，首先應通過拉線以及卷尺對基坑周邊溶洞范圍進行測量，以準確確定鉆孔孔位，并在地面上用油漆作出標記。

在安裝鉆機時應保證底座平穩(wěn)，機身固定牢固。當鉆機高度調整好后應對正孔位，并向孔口管內放入鉆具，要確?？卓诠芘c立軸、鉆桿處于同一直線位置，鉆孔傾斜度偏差應控制在1%以內。在鉆孔施工時應采取套管方式，且應選擇合金鉆具通過回轉鉆進在破碎巖層以及硬土層完成鉆進成孔作業(yè)，且鉆孔直徑應為127mm。護壁泥漿應采用膨潤土及水制成。鉆進過程中應用套管護孔，直至孔內注入套殼料，且袖閥管下入后，套管才能提出。

本次施工采用套殼料主要由水泥、膨潤土加水攪拌而成。成孔后應立即通過鉆桿將孔內泥漿置換成套殼料。施工人員應在擠壓式注漿機上接好泥漿循環(huán)管，并合理控制注漿壓力，受到壓力作用的套殼料將流經鉆桿到達鉆孔底部，同時，泥漿就會被置換流出地面孔口，并經由泥漿溝向泥漿循環(huán)池排放。

當套殼料完成置換后應將連接好的袖閥管隨即插入。連接袖閥管時應選擇長度在20cm左右的PVC套管，并用U-PVC膠合劑粘牢連接套管以及袖閥管。當第一節(jié)袖閥管堵頭安裝就緒后，應將清水注入管中。各節(jié)袖閥管連接完成后，應依次下放到孔內，且直至孔底。袖閥管下放到位后，應將注漿管設置在孔壁與外花管間的間隙處，然后將止?jié){固管料壓入，當發(fā)現孔口出現返止?jié)鉂{時應立即停止壓漿。固管止?jié){料中水泥漿與水的比例為1.5∶1。

灌漿施工應在孔口段止?jié){料凝固后才能進行，一般來說待凝時間為2～5d。開環(huán)灌漿時應首先使用稀漿加壓開環(huán)。加壓過程中如果出現進漿量劇增且壓力突降情況時說明開環(huán)完成。注漿施工時應采用雙栓塞芯管按照自下而上的順序進行注漿作業(yè)。施工人員可以利用每排孔眼來劃分灌漿段，且段長應控制在50cm左右。當完成全孔段注漿后，應間歇6～10h再進行二次注漿施工。注漿壓力每增加0.4～0.5MPa，可以將注漿芯管提升0.4m左右。當注漿壓力達到1.2MPa，且穩(wěn)壓時間達到10min時就可以停止注漿了。在注漿過程中要密切監(jiān)測地面沉降以及注漿壓力變化，一旦發(fā)現異常應及時采取處理措施。當注漿壓力以及注漿量達到設計標準時應按一定步距，均勻用力快速上提注漿管，并對袖閥管和管路進行清洗【2】。完成灌漿后要對所有鉆孔進行注漿封孔，且注漿壓力應控制在0.1～0.15MPa，并按照從下往上的順序分段完成封孔作業(yè)。

3.3 盾構掘進

3.3.1 合理確定掘進開始標準

當完成所有溶洞處理后，施工人員應采取鉆孔取芯方式，對處理后的溶洞灌漿固結體內的充填及凝固狀況進行檢查，并檢測其壓力、溶洞滲透性及土體強度等指標參數。當各項參數均達到盾構掘進標準后就可以開始盾構掘進施工了。

3.3.2 科學確定掘進參數

施工單位應根據地層參數來合理設定掘進環(huán)數，本次施工中軟硬不均地層應為150～240環(huán)，軟弱地層為0～90環(huán)，硬巖地層為300～400環(huán)。當從軟巖進入軟硬不均地層時，掘進速度應相應提高，而在從硬巖進入軟硬不均地層時，則應將掘進速度降低【3】。各地層掘進速度分別為：軟巖34～36mm/min，硬巖20mm/min，軟硬不均地層較復雜掘進速度為10～15mm/min。刀盤轉速在軟弱地層中應在1.0r/min左右，以減少對土體的擾動；而在硬巖地層，則應在2.0r/min左右。在軟硬不均地層，應根據扭矩大小、掌子面超欠挖程度等因素來確定刀盤的具體轉速。同時，軟硬不均地層的推力應為40 000～50 000kN（4 000～5 000t）。此外，由于軟硬不均地層的淤泥質土層比較敏感，因此應采用高質量泥漿，其密度應為1.10～1.18g/cm3，而黏度則應不小于23s。

3.3.3 合理配置刀盤和刀具

針對該工程施工區(qū)域的地質條件特點，盾構刀盤應選擇破巖能力比較突出的型號。本次施工盾構機刀盤是輻條加面板式的復合刀盤，其結構形式采用的是中間焊接牛腿支撐，同時刀座還能夠實現滾刀與尺刀的互換。刀盤開挖直徑φ6 280mm，開口均勻分布且開口率為40%。刀盤為Q345R鋼材，且面上焊接有hardox板，外圈上有耐磨格條，以保證刀盤強度、剛度以及耐磨性能夠適應中風化巖掘進以及黏土層掘進要求。同時，本次施工中還配置了4把中心雙聯滾刀、31把60cm單刃滾刀，刮刀28把，邊緣鏟刀8把，超挖刀1把。

4 結語

在強滑移巖溶強發(fā)育地區(qū)進行地鐵盾構施工時，施工單位應充分了解施工區(qū)域巖溶洞穴的實際情況，并根據其特點采用相應的注漿充填方式，以提高充填處理的效果。同時還要根據其巖石強度以及巖層結構特點等合理選擇盾構設備，準確設定盾構參數，以保證盾構施工的順利進行。