11號(hào)線盾構(gòu)過(guò)竹子林車(chē)輛段施工技術(shù)淺談

李健

摘 要：盾構(gòu)施工技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其施工速度較快、施工安全性高、成型質(zhì)量好，因而在城市的地鐵隧道工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合深圳地鐵11號(hào)線11301標(biāo)車(chē)公廟站～盾構(gòu)始發(fā)井盾構(gòu)區(qū)間工程段，對(duì)盾構(gòu)過(guò)竹子林車(chē)輛段施工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：地鐵11號(hào)線；盾構(gòu)穿越竹子林車(chē)輛段；施工技術(shù)

1 工程概述

深圳地鐵11號(hào)線11301標(biāo)車(chē)公廟站～盾構(gòu)始發(fā)井盾構(gòu)區(qū)間，右線施工范圍為YDK3+424.002～YDK6+927.695，線路全長(zhǎng)3503.963m，左線施工范圍為ZDK3+424.010～ZDK6+923.256，線路全長(zhǎng)3499.246m；區(qū)間設(shè)1個(gè)中間風(fēng)井，7座聯(lián)絡(luò)通道，其中1#聯(lián)絡(luò)通道兼做廢水泵房；6#聯(lián)絡(luò)通道與中間風(fēng)井合建。

區(qū)間自盾構(gòu)始發(fā)井始發(fā)向東掘進(jìn)，過(guò)中風(fēng)井后向北掘進(jìn)在深南大道與竹子林路交叉處進(jìn)入地鐵1號(hào)線竹子林車(chē)輛，段沿深南大道從車(chē)公廟站貫通。地鐵隧道下穿竹子林車(chē)輛段，左線在里程ZDK5+866.7～ZDK5+405.5，長(zhǎng)461.2m，右線在里程YDK5+913.3～YDK5+450.7，長(zhǎng)462.6m。

2 盾構(gòu)穿越竹子林車(chē)輛段施工

2.1 合理的掘進(jìn)模式，保證盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定

盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定可以通過(guò)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)來(lái)控制，盾構(gòu)機(jī)通過(guò)時(shí)遵循“連續(xù)掘進(jìn)、順利通過(guò)”的原則，掘進(jìn)參數(shù)主要有：刀盤(pán)和土艙壓力、排土量和推進(jìn)速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速、千斤頂總推力、注漿壓力與時(shí)間、注漿量方式、漿體性能、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)和管片拼裝偏差等。要調(diào)整施工參數(shù)，必須熟練掌握盾構(gòu)機(jī)的操作技能，根據(jù)地面變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)反饋，以驗(yàn)證選擇施工的合理性或再調(diào)整、優(yōu)化施工參數(shù)。通過(guò)設(shè)定推進(jìn)速度來(lái)調(diào)整排土量或者設(shè)定排土量來(lái)調(diào)整推進(jìn)速度，以求得土艙壓力與地層壓力的平衡。

土壓力要保持均勻性，土壓波動(dòng)在±0.1bar范圍之內(nèi)，防止忽高忽低，確保盾構(gòu)掘進(jìn)開(kāi)挖引起的沉降在允許范圍之內(nèi)；在停機(jī)的時(shí)候要派人密切注意土壓的變化，超過(guò)預(yù)定的值要及時(shí)采取措施。這就要求盾構(gòu)司機(jī)在操作的過(guò)程中要精心操作，推進(jìn)速度、螺旋轉(zhuǎn)速、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速都要平緩過(guò)渡。

土壓的控制要和地面監(jiān)測(cè)密切配合，如果地面監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)前的地面總是隆起超過(guò)預(yù)警值，這時(shí)候就要適當(dāng)降低土壓力；相反就應(yīng)該提高土壓力。土壓地面監(jiān)測(cè)要形成一個(gè)良好的反饋通道，便于盾構(gòu)司機(jī)及時(shí)調(diào)整土壓力控制參數(shù)。

左右線盾構(gòu)通過(guò)淺埋段進(jìn)入高邊坡?lián)鯄Χ?，雖然進(jìn)行了袋裝土堆載施工，但仍有將近4m的高差，在此臨界點(diǎn)土倉(cāng)壓力的調(diào)整是控制的重點(diǎn)。淺埋段通過(guò)時(shí)由于覆土埋深較淺，為防止擊穿地表，土壓的控制僅限于該淺埋深地段，從淺埋深到高埋深的突然轉(zhuǎn)變，土壓相對(duì)要進(jìn)行提高，以防止用于土壓較小，而造成地面塌陷。故要求刀盤(pán)進(jìn)入高埋深段2環(huán)之后土壓相對(duì)進(jìn)行緩慢提高，具體壓力值根據(jù)地表監(jiān)測(cè)情況適當(dāng)調(diào)整。

2.2 嚴(yán)格的渣土管理，防止超挖

渣土管理主要是通過(guò)有效控制出碴量，保持掘進(jìn)速度與出渣量的相對(duì)平衡，按設(shè)定土倉(cāng)壓力進(jìn)行控制，維護(hù)開(kāi)挖面的穩(wěn)定。

根據(jù)地質(zhì)情況，以向掌子面、土倉(cāng)添加泡沫的方式進(jìn)行渣土改良，適當(dāng)增加泡沫及水的用量避免堵倉(cāng)、糊刀盤(pán)現(xiàn)象發(fā)生，避免加水量過(guò)大造成噴渣現(xiàn)象，掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)出渣量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，合理控制每個(gè)掘進(jìn)段落的出渣量，對(duì)出渣量進(jìn)行認(rèn)真統(tǒng)計(jì)，嚴(yán)格控制出渣量，盡量將其波動(dòng)值控制在最小的范圍內(nèi)，以確保開(kāi)挖面的穩(wěn)定。避免渣土的少出、多出為重中之重，根據(jù)開(kāi)挖斷面及地層特點(diǎn)，出渣量應(yīng)控制在100?（6車(chē)內(nèi)）。

2.3 合理均勻的掘進(jìn)速度

盾構(gòu)下穿時(shí)，需嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度，避免出現(xiàn)速度的較大波動(dòng)，因?yàn)樗俣冗^(guò)快易造成土壓增大，注漿欠飽滿等一系列問(wèn)題；速度過(guò)慢則延長(zhǎng)了對(duì)地層的擾動(dòng)時(shí)間。因此掘進(jìn)時(shí)需選擇適宜的速度（根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)保持在20～30mm/min），保證在下穿時(shí)勻速的通過(guò)，把對(duì)地層的擾動(dòng)降至最小。

2.4 姿態(tài)控制，確保盾尾間隙均勻

對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)行嚴(yán)格線形控制和姿態(tài)控制，姿態(tài)調(diào)整不宜過(guò)大、過(guò)頻，減少糾偏，避免較大糾偏造成對(duì)土體的超挖和擾動(dòng)，盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的盾構(gòu)姿態(tài)不好易造成盾尾處漏漿，地面沉降。因此在盾構(gòu)穿越期間，要確保盾構(gòu)推進(jìn)軸線與設(shè)計(jì)軸線相吻合，姿態(tài)調(diào)整控制在±50mm范圍內(nèi)，嚴(yán)格控制4個(gè)推進(jìn)油缸分區(qū)油缸行程差及控鉸接油缸行程差，合理進(jìn)行管片選型，確保盾尾四周間隙均勻。

正確進(jìn)行盾構(gòu)千斤頂?shù)木幗M及分區(qū)油壓的控制，推進(jìn)時(shí)對(duì)千斤頂選擇的正確與否直接關(guān)系到盾構(gòu)軸線的軌跡。

2.5 同步注漿管理

盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的同步注漿是控制地面沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保同步注漿砂漿質(zhì)量和數(shù)量。注漿措施主要作用為防止地層變形、提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、改善結(jié)構(gòu)受力情況（在不均衡地層中）等，施工時(shí)應(yīng)選用設(shè)定合理的注漿量和注漿壓力，確保管片圍巖間隙及時(shí)充填密實(shí)，本區(qū)間每環(huán)理論注漿量為4.5m?，基于對(duì)地面及建筑物的保護(hù)，防止較大沉降的發(fā)生，同時(shí)結(jié)合下穿段具體地質(zhì)情況，適當(dāng)增大同步注漿量，注漿量不得少于7m?。注漿過(guò)程中必須保證六管同時(shí)注漿。

在盾構(gòu)通過(guò)車(chē)輛段前，提前1周對(duì)同步注漿和二次注漿的配比進(jìn)行試驗(yàn)，縮短砂漿初凝時(shí)間，以便于盡快填充、凝固；同時(shí)要做好生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)工作，防止由于工序耽誤而導(dǎo)致注漿管路堵塞等現(xiàn)象。

要通過(guò)加大盾尾油脂壓注量來(lái)防止注漿液通過(guò)盾尾流失。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，盾尾油脂量比正常推進(jìn)每環(huán)多20kg，可以較好地防止盾尾漏漿。

2.6 特殊管片拼裝

根據(jù)隧道不同的埋深使用拼裝與之對(duì)應(yīng)配筋的管片。管片拼裝時(shí)要求控制好管片拼裝質(zhì)量，無(wú)破損、錯(cuò)臺(tái)和滲漏水，具體要求如下：

（1）首先進(jìn)行盾尾間隙的測(cè)量，然后根據(jù)油缸行程、測(cè)量系統(tǒng)提供的參數(shù)和行進(jìn)軌跡與趨勢(shì)進(jìn)行管片類(lèi)型（直環(huán)，左轉(zhuǎn)環(huán)，右轉(zhuǎn)環(huán)）選擇及k塊位置的選擇。

（2）推進(jìn)油缸行程在1750mm以上才能進(jìn)行管片拼裝，否則會(huì)加大k塊的拼裝難度，也可能降低拼裝質(zhì)量。

（3）管片拼裝操作手在拼裝之前，應(yīng)檢查管片、止水膠條有無(wú)破損情況，如有破損應(yīng)修復(fù)，不能修復(fù)的應(yīng)該更換管片，清理止水膠條上的泥沙等雜物（包括已拼裝和等待拼裝的管片）。清理盾尾內(nèi)沉積的泥沙和污水。

（4）在拼裝的時(shí)候操作拼裝機(jī)盡量柔和，防止管片之間劇烈撞擊而損壞止水膠條和管片?？v向和環(huán)向管片平面平整，不錯(cuò)臺(tái)。在每拼裝完一塊管片后，及時(shí)擰緊螺栓，在整環(huán)拼裝完成后要對(duì)整環(huán)管片的螺栓進(jìn)行復(fù)緊。在管片脫出盾尾（倒數(shù)第二環(huán)）后再次進(jìn)行管片螺栓的復(fù)緊。

2.7 制作止水環(huán)塞

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中同步壁后注漿采用水泥砂漿，在地下水作用下，存在初凝時(shí)間長(zhǎng)，體積損失率大等缺點(diǎn)，可能導(dǎo)致管片背后出現(xiàn)連續(xù)空腔，地下水長(zhǎng)期沖刷、浸泡巖層加快巖層崩解，導(dǎo)致地層下沉，影響竹子林車(chē)輛段基礎(chǔ)，且地下水的持續(xù)流失會(huì)造成地層的失水固結(jié)沉降，故在進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)程中根據(jù)地表監(jiān)測(cè)情況，必要時(shí)進(jìn)行二次注漿，二次注漿采用單液漿和雙液漿。每隔兩環(huán)在管片背后全環(huán)注入水泥漿-水玻璃雙液漿，在管片背后形成止水環(huán)塞，防止管片壁后空腔的連通，使管片、止水環(huán)塞、巖壁形成單獨(dú)封閉腔室，并防止盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)通過(guò)后地下水的持續(xù)損失。

2.8 臨時(shí)異常停機(jī)措施

（1）為保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，防止周?chē)馏w坍塌，將盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)抱死，造成刀盤(pán)啟動(dòng)扭拒過(guò)大，在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)后，向刀盤(pán)和土倉(cāng)內(nèi)注入適量的泡沫及稠膨潤(rùn)土漿液，膨潤(rùn)土漿液建議配比為膨潤(rùn)土：水=300：700（重量比），膨潤(rùn)土漿需提前制備好并充分發(fā)酵。在停機(jī)期間，將土倉(cāng)內(nèi)的平均土壓力建立在1.3bar以上；在注入膨潤(rùn)土漿液的過(guò)程中，同時(shí)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)，使倉(cāng)內(nèi)的砂土與漿液充分混合，以利于在開(kāi)挖面和刀盤(pán)四周形成泥皮，達(dá)到保持開(kāi)挖面穩(wěn)定的要求。

（2）在停機(jī)時(shí)間超過(guò)24h以上時(shí)，為防止泡沫的消散，僅通過(guò)注入稠膨潤(rùn)土漿來(lái)維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，在停機(jī)期間應(yīng)密切注意倉(cāng)內(nèi)土壓力的變化，在平均土壓力低于1bar時(shí)，特別上部土壓低于0.6Bar時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注膨潤(rùn)土漿液，以維持整個(gè)開(kāi)挖面的水土壓力平衡。

3 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)施工的關(guān)鍵之一是確定盾構(gòu)的類(lèi)型及其配置。盾構(gòu)的選型是一項(xiàng)綜合性的工作，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)水文情況、工期、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)、安全、可靠等各種因數(shù)綜合考慮。選擇合適的盾構(gòu)類(lèi)型，配置合理的輔助設(shè)備，才能確保隧道工程施工的順利完成。本文對(duì)地鐵某盾構(gòu)區(qū)段的盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行探討，望能為同類(lèi)工程盾構(gòu)施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李建設(shè)，陳慧超，李政.深圳地鐵11號(hào)線車(chē)公廟站--紅樹(shù)灣站區(qū)間盾構(gòu)隧道小凈距上穿既有線區(qū)間隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2014，（4）：374-379.

[2]蔡德慶.地鐵車(chē)輛段工程中高支模施工技術(shù)探討[J].低碳世界，2014，（5）：204-205.

（作者單位：中鐵建設(shè)投資集團(tuán)有限公司）