盾構(gòu)區(qū)間隧道上浮整治措施

王理人，余 健

（杭州杭港地鐵五號線有限公司，浙江 杭州 310023）

1 工程概況

金星站—綠汀路站盾構(gòu)區(qū)間呈東西走向布設(shè)，出金星站正交下穿東西大道，沿規(guī)劃文二西路下穿上倉路到工作井，出工作井后與杭臨線并行進(jìn)入綠汀路站。2019-10-06 對金綠區(qū)間初始值進(jìn)行了采集，2021-07-17 對綠中區(qū)間進(jìn)行了第一次隧道沉降監(jiān)測，在監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)金綠區(qū)間左線690 環(huán)—720 環(huán)處監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大，累計最大值為33.35 mm（即隧道管片上浮33.35 mm），位于710 環(huán)處，其他位置監(jiān)測數(shù)據(jù)正常。隨后地鐵運(yùn)營監(jiān)測單位加強(qiáng)監(jiān)測頻率，2021-11-02對金綠區(qū)間上浮段進(jìn)行了第二次隧道監(jiān)測，單次變化上浮2.96 mm，累計最大值36.31 mm，位于710 環(huán)處。

1.1 地層描述

根據(jù)工程地質(zhì)條件可知，場地內(nèi)主要土層分布不穩(wěn)定，厚度、層面起伏變化大，盾構(gòu)底板大部分區(qū)域從上至下依次是①2 素填土、?1 含礫粉質(zhì)黏土、?b-1全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、?b-2 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖[1]、?b-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，隧道范圍內(nèi)地層全部是?b-3 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

1.2 原因分析

在收到地鐵運(yùn)營單位給的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，去現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)上浮段管片無破損、無明顯滲漏水現(xiàn)象，并委托上海申豐地質(zhì)新技術(shù)應(yīng)用研究所對上浮段隧道內(nèi)（1、11、12 點(diǎn)位）拱頂進(jìn)行了雷達(dá)探測，發(fā)現(xiàn)在705環(huán)—715 環(huán)管片12 點(diǎn)位背后0.35～0.57 m 左右存在松散、局部脫空區(qū)域，由于地下水豐富，可能管片背后注漿存在不飽滿現(xiàn)象，造成隧道上方承壓水流失，導(dǎo)致管片上浮。

2 上浮整治施工方案

2.1 方案選擇

為確保運(yùn)營隧道不再上浮，經(jīng)討論決定對運(yùn)營隧道上浮段采用頂部進(jìn)行注漿，注漿方式可以采用地表和洞內(nèi)2 種注漿方案。由于地鐵5 號線已經(jīng)全線開通運(yùn)營，洞內(nèi)注漿方案存在作業(yè)時間長、施工效率低的問題；而地面注漿方案雖然作業(yè)條件較好，但施工精準(zhǔn)度對施工工藝控制水平要求極高，且隧道上浮段位于中風(fēng)化地層，鉆孔地層中的強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化地層較多，鉆孔難度大，地面注漿鉆孔也很難精準(zhǔn)到達(dá)管片和圍巖之間的填充層及脫空區(qū)域，風(fēng)險較大，經(jīng)過多次討論后，最終選擇采用對3、9 點(diǎn)位以上部位進(jìn)行洞內(nèi)注漿的方案。

2.2 注漿材料的選擇

本次注漿主要目的是控制隧道變形趨勢，防止隧道上浮超出可控范圍，影響列車運(yùn)營，并盡量恢復(fù)隧道姿態(tài)至原始值或確保隧道不再上浮，保證運(yùn)營的安全?？紤]到注漿對第二天列車運(yùn)營的影響，本次注漿分2 個階段進(jìn)行：第一階段注入雙液漿控制隧道上浮；第二階段是待整段上浮段隧道拱頂完成采用瞬凝雙液漿注漿，隧道上浮控制后注入單液漿進(jìn)行充填，長效牢固管片。通過管片壁后注漿，迫使孔隙內(nèi)的部分或大部分水和空氣排出，使水泥漿液充填壁后孔隙，達(dá)到穩(wěn)固隧道的目的，從而阻止盾構(gòu)隧道上浮。因此注漿材料選用水玻璃和P.O 42.5 袋裝水泥。

2.3 工藝流程

注漿工藝流程如圖1 所示。

圖1 注漿工藝流程圖

2.4 泄壓孔和注漿孔的選擇

注漿過程中，隧道內(nèi)泄壓孔應(yīng)設(shè)在管片3、9 點(diǎn)位，控制隧道壁后液面不超過3、9 點(diǎn)位，由于3 點(diǎn)位處管線較多，7 點(diǎn)位在疏散平臺下方，且有水管，為避開既有管線，泄壓孔設(shè)在管片4、8、9 點(diǎn)位（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整），注漿前應(yīng)先將安裝單向逆止閥后的泄壓孔打開，對泄壓孔進(jìn)行控制性限量放水泄壓。

每環(huán)的注漿孔優(yōu)先選取1、11 點(diǎn)位對稱注入，特殊情況可選用4、8、9 點(diǎn)位（泄壓孔）。注漿時，管片左右兩側(cè)孔位對稱注入，通過控制注漿機(jī)的注漿壓力、監(jiān)測實(shí)時反饋的信息來維持壁后兩側(cè)壓力平穩(wěn)，漿液均勻上升。注漿過程中，嚴(yán)格控制注漿壓力，待泄壓孔流出濃漿為止。

2.5 注漿參數(shù)

為使注漿體盡快發(fā)揮作用，注入雙液漿的配比要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，并結(jié)合注漿目的和注漿條件確定，若漿液配比不對，會導(dǎo)致注漿失敗。根據(jù)水泥和水玻璃性能來確定雙液漿配比。注雙液漿的水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃加量50%～100%。水玻璃的用量由注漿中需要漿液初凝的時間確定（一般初凝時間控制在20～30 s），在注漿前要現(xiàn)場做試驗(yàn)，對雙液型漿液的早期強(qiáng)度也有一定的要求，盡量快速凝固，規(guī)定1 h后的單軸抗壓強(qiáng)度為0.1 MPa 左右。

2.6 注漿壓力

注漿壓力是注漿施工主要的控制指標(biāo)，管片背后注漿主要考慮上面覆土厚度及管片的最大承受力，結(jié)合建設(shè)期盾構(gòu)掘進(jìn)中二次注漿的經(jīng)驗(yàn)值，本次注漿壓力為0.2～0.3 MPa（根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)后的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），且注漿壓力不能使管片出現(xiàn)破損及錯臺，注漿流量控制在5～30 L/min 之間。

2.7 施工方法

在注漿前選擇1、11 點(diǎn)位安裝上注漿單向逆止閥后，底部上泄壓孔安裝流量表，在逆止閥內(nèi)用電錘鉆穿該孔位后的保護(hù)層，接上三通及水泥漿管和水玻璃管，打開上游的泄壓孔適量泄壓（通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋沉降情況，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行泄壓）后關(guān)閉泄壓孔，泄壓孔的排水量與注漿量大致相同。

注雙液漿時先注入純水泥漿液1 min 后，打開水玻璃閥進(jìn)行混合注入，終孔時應(yīng)加大水玻璃的濃度。在一個注漿孔等待5～10 min 后將注漿頭打開疏通查看注入效果，如果水很大，應(yīng)再次注入，至沒有水流出時可終孔。終孔后拆除注漿頭并用雙快水泥砂漿對注漿孔進(jìn)行封堵，安裝上鋼制悶蓋后進(jìn)行下一個孔位的施工。

2.8 注漿注意事項

注漿注意事項如下：①在注漿前應(yīng)查看管片情況，并在注漿過程中進(jìn)行跟蹤觀察，如有異常情況應(yīng)立即停止注漿，并及時向主管部門進(jìn)行匯報；②在注入過程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視壓力情況，控制注漿壓力，使其在設(shè)計范圍之內(nèi)；③在注漿過程中出現(xiàn)壓力過高但注入效果不明顯的情況時，應(yīng)檢查注漿泵及注漿管路是否有堵管現(xiàn)象，如有堵塞應(yīng)立即進(jìn)行清理；④在注漿過程中出現(xiàn)任何的停機(jī)現(xiàn)象時均應(yīng)對注漿泵及注漿管路進(jìn)行清洗，在注漿完結(jié)后應(yīng)做到“工完料凈”，對所有的機(jī)具均應(yīng)清理干凈并歸于原處；⑤在注漿前應(yīng)將卸壓孔的球閥打開并帶上流量表，對卸壓孔進(jìn)行控制性限量放水泄壓，在拱頂兩側(cè)注漿孔注漿時觀察卸壓孔的情況，直至濃漿流出再關(guān)閉注漿頭。

3 監(jiān)測情況

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

確保隧道施工安全，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮現(xiàn)場管線的影響，在綠中區(qū)間左線660 環(huán)—750 環(huán)上浮段區(qū)域每隔5 環(huán)布設(shè)一組隧道監(jiān)測斷面，本次監(jiān)測設(shè)置內(nèi)容為隧道結(jié)構(gòu)拱底沉降監(jiān)測、隧道結(jié)構(gòu)收斂監(jiān)測。

3.2 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

3.2.1 隧道結(jié)構(gòu)拱底沉降監(jiān)測

監(jiān)測目的：了解在隧道注漿施工過程中，隧道自身變形情況。

測點(diǎn)埋設(shè)：在綠中區(qū)間左線660 環(huán)—750 環(huán)上浮段區(qū)域影響范圍內(nèi)布設(shè)管片拱底沉降監(jiān)測點(diǎn)，每隔5 環(huán)布設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)。在道床中心位置處，采用水準(zhǔn)釘鉆孔布設(shè)，作為隧道道床沉降監(jiān)測點(diǎn)。

3.2.2 隧道結(jié)構(gòu)收斂監(jiān)測

監(jiān)測目的：了解注漿施工中隧道自身變形情況。

測點(diǎn)埋設(shè)：隧道橫向凈空收斂監(jiān)測點(diǎn)，同沉降監(jiān)測點(diǎn)對應(yīng)布設(shè)。

在綠中區(qū)間左線660 環(huán)—750 環(huán)上浮段區(qū)域影響范圍內(nèi)布設(shè)隧道橫向凈空收斂監(jiān)測點(diǎn)，每隔5 環(huán)布設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)。左線隧道凈空收斂編號為GGJH-L-n（n代表管片環(huán)號）。

3.3 監(jiān)測頻率

監(jiān)測頻率必須按照相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求執(zhí)行，監(jiān)測測量的周期按照測點(diǎn)變形達(dá)到相對穩(wěn)定的時間確定，由于注漿時間為01：00—04：00，考慮注漿后達(dá)到一定的強(qiáng)度需要的時間，具體監(jiān)測頻率如表1 所示。

表1 監(jiān)測頻率表

控制值按照設(shè)計圖紙，根據(jù)GB 50911—2013《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，本工程監(jiān)測控制值如表2 所示。

表2 盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)測控制值匯總表

4 應(yīng)急措施

4.1 觸電救援措施

發(fā)生觸電事故應(yīng)立即切斷或用干燥的木棒或絕緣物挑開身上的電源，關(guān)閉電源開關(guān)。觸電人脫離電源后，應(yīng)立即將其抬到新鮮風(fēng)流處，平放，并解開衣褲，進(jìn)行人工呼吸和心臟擠壓法急救。

4.2 火災(zāi)救援措施

火災(zāi)救援措施如下：①準(zhǔn)備備用發(fā)電機(jī)和應(yīng)急照明等，以便臨時停電或突發(fā)事件發(fā)生時使用。②場地內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)后，正確確定火源位置及火熱大小，迅速啟動報警系統(tǒng)，向外發(fā)出報警信號，及時利用現(xiàn)場消防器材滅火，控制火勢大小。如火勢不能撲滅，應(yīng)及時向當(dāng)?shù)毓蚕罊C(jī)關(guān)報警，尋求幫助。③組織人員迅速撤離危險地段，采用不燃材料封堵橫洞，隔離火源，為人員疏散和消防補(bǔ)救提供保護(hù)，同時控制火勢蔓延以及煙氣的擴(kuò)散。

4.3 涌水涌砂風(fēng)險

在管片注漿單向逆止閥安裝完成，電錘鉆穿該孔位后的保護(hù)層后可能會引起涌水、涌砂等噴涌事故。施工中主要采取以下措施確保質(zhì)量和安全：①在電鉆鉆孔前，通過嚴(yán)格的施工控制以及仔細(xì)檢查附近管片是否存在濕漬、滴漏等現(xiàn)象來選擇在哪一環(huán)管片鉆孔。優(yōu)先選擇上浮段無濕漬和滴漏的管片進(jìn)行開孔，若上浮段處全部是濕漬或滴漏，則沿隧道上坡段選擇距離上浮段最近的管片進(jìn)行開孔。②根據(jù)涌水的混濁程度和顏色等判斷水土的流失是否引起別處的地表過度沉降。安排專人在地面對應(yīng)位置進(jìn)行巡邏檢查，監(jiān)測進(jìn)行加密，有可疑情況及時上報。③安排經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)注漿搶險人員在電鉆鉆孔過程中全天候值守，對發(fā)生的噴涌事故及時處理。噴涌時及時關(guān)上球閥，接上三通及水泥漿管和水玻璃管，立即注入雙液漿，雙液漿的注漿量根據(jù)噴涌的大小而定。

5 結(jié)束語

通過采用上述措施，在金星站—綠汀路站區(qū)間隧道6 9 0 環(huán)—7 2 0 環(huán)整治過程中，上浮速率小于0.04 mm/d，區(qū)段上浮情況得到遏制，未發(fā)生涌水涌砂等應(yīng)急事故，注漿整治過程整體平穩(wěn)，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，保證了運(yùn)營隧道的正常運(yùn)行，達(dá)到了整治效果，以期望為同類工程的建設(shè)提供借鑒。