【摘要】在開展地鐵盾構(gòu)施工時，因設(shè)備原因需要開倉檢修刀盤時受到諸多不利因素的影響，尤其是在面對不具備帶壓進倉富水砂卵石地層及鄰近既有橋墩的環(huán)境下，需要通過施作隔離樁及袖閥管注漿加固保證既有橋墩安全、刀盤前端施作排樁并輔助降水保證掌子面地層穩(wěn)定，從而創(chuàng)造安全穩(wěn)定的進倉條件。在本文中，則結(jié)合盾構(gòu)隧道工程實例，著重對其中的建立常壓開倉條件要點展開探討，以期給同仁提供參考。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道;富水砂卵石層;既有橋墩保護;技術(shù)應(yīng)用? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.11.057

1、工程概況

倪家橋站～火車南站區(qū)間盾構(gòu)隧道，起止里程Y（Z）DK18+081.366～YDK19+688.922（ZDK19+689.610），右線長1607.060m、左線長1607.996m。根據(jù)現(xiàn)場施工狀況可知，在左線7環(huán)至22環(huán)的施工中，存在推進速度波動明顯、推力高于正常值、刀盤扭矩增加的變化，難以順利完成掘進作業(yè)。為此，考慮帶壓作業(yè)條件差及風(fēng)險高等因素，需組織常壓開倉作業(yè)，由專業(yè)人員對土倉做全方位的排查及處理，以便繼續(xù)后續(xù)的盾構(gòu)掘進作業(yè)。

2、開倉位置選擇

倪火盾構(gòu)區(qū)間左線現(xiàn)掘進至22環(huán)（刀盤位置28環(huán)，里程ZDK19+647.897），需再掘進8.21m，刀盤到達(dá)34環(huán)位置（里程ZDK19+639.687）后停機開倉。

3、開倉位置工程環(huán)境概況

（1）工程地質(zhì)

開倉位置隧道埋深約12.608m，隧道拱頂為稍密卵石土，隧道斷面由上到下依次為約4.7m稍密卵石土、3.2m中密卵石土及0.4m強風(fēng)化泥巖，開倉位置地層穩(wěn)定性較差。卵石土中的卵石成分主要以巖漿巖、變質(zhì)巖類巖石組成。以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，卵石含量60～80%，粒徑以20～80mm為主，部分粒徑大于150mm。夾零星漂石，由探井揭示，最大漂石粒徑達(dá)300mm。

（2）水文地質(zhì)

根據(jù)地質(zhì)勘探報告的反饋，施工區(qū)域內(nèi)地下水位呈西北高東南低，且具有埋藏位淺、季節(jié)性變化的特點，洪水期集中在7月、8月、9月，枯水期主要是12月、1月、2月，其中8月份地下水位埋深最淺，洪水期地下水水位埋深約為2～4m，枯水期地下水水位埋深為3～5m，結(jié)合區(qū)域內(nèi)地下水水位動態(tài)長期觀測資料，在普遍天然情況下，區(qū)內(nèi)水位變化幅度約為，中測得場地地下水位埋深為2.1～11m。

（3）管線情況

根據(jù)管線探測圖和現(xiàn)場實際調(diào)查情況，盾構(gòu)機停機位置范圍內(nèi)無管線，盾構(gòu)機停機位置附近主要存在的管線有：一條D600污水管，距離停機位置前方7.73m，埋深7.7m，一條350×150mm通信箱涵，距離停機位置后方5.45m，埋深0.7m，一條250×150mm通信箱涵，平行于左線隧道東側(cè)3～3.67m。

（4）既有橋墩 盾構(gòu)隧道在Y（Z）C19+160～Y（Z）C19+670里程范圍側(cè)穿火車南站跨線橋（火車南站以北段）。該橋為獨立樁基礎(chǔ)，橋面為連續(xù)梁，基礎(chǔ)位于密實卵石層。隧道側(cè)穿橋梁基礎(chǔ)，最小凈距約2.3m。隧道右線穿越地層主要復(fù)合卵石土和強風(fēng)化泥巖。

4、開倉區(qū)域地層處理

考慮常壓開倉的施工風(fēng)險，結(jié)合砂卵石地層的自穩(wěn)性差，且臨近既有橋墩，開倉風(fēng)險較大，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施。采用6根φ1500@1750mm混凝土素樁+2口降水井進行加固處理。樁底標(biāo)高為472.51m，嵌入隧道底1m，樁頂標(biāo)高為地面以下3m，即樁長約18.908m。即開倉位置為盾構(gòu)機刀盤磨樁1m，保證土倉頂部在加固范圍內(nèi)。

為保證盾構(gòu)掘進過程中橋的安全，需對以下橋墩采取一系列加固措施，具體需加固的橋墩如下：

開倉位置新增素樁距離既有天府立交橋C-2橋樁，中心間距5.2m，凈距3.7m，既有橋樁樁底標(biāo)高為480.124m，位于<3-8-2>中密卵石層中，距離強風(fēng)化泥巖6.2m，新增素樁樁底標(biāo)高為472.51m，位于<5-2>強風(fēng)化泥巖，進入強風(fēng)化泥巖1m，既有橋樁與新增素樁樁底豎向間距7.614m。既有橋樁前期考慮盾構(gòu)側(cè)穿進行了預(yù)加固處理，預(yù)加固處理措施為DN219@500mm鋼管隔離樁+袖閥管注漿，鋼管隔離樁伸入隧道下1m，樁底標(biāo)高為472.774m，鋼管隔離樁施工完成后，進行注漿加固，加固范圍為既有橋樁周邊2m，樁底以下2m。

C-1、C-2號橋墩基礎(chǔ)均為1根直徑1.5m的摩擦樁，其中C-1樁長14.2m，樁頂標(biāo)高493.721，C-2樁長12m，樁頂標(biāo)高492.124，均需要加固處理。樁基加固采用地面預(yù)注漿+洞內(nèi)注漿+隔離樁的加固方式，詳見下圖2。

5、洞內(nèi)加固

（1）為降低風(fēng)險，避免盾構(gòu)通過建筑的沉降及位移，選擇在局部段落的管片上增設(shè)注漿孔、打設(shè)注漿管，灌注漿液，加固隧道周邊地層。臨近圍護樁側(cè)半圓增設(shè)注漿孔，注漿范圍3m，洞內(nèi)注漿通過注漿孔（含吊裝孔）進行，增設(shè)注漿孔管片由管片廠提供，嚴(yán)禁擅自開孔。注漿管采用φ42×3.5mm的鋼花管，其總長度為3m。

（2）洞內(nèi)加固二次深孔的工藝流程如下：

（3）注漿材料：在隧道開挖對地表建筑物影響較大的地段，防止周邊土體松動領(lǐng)域的擴大，選擇水泥—水玻璃雙液型漿液。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，水泥漿所用材料及配比如下：

1m3的配合比為（kg/m3）水泥：水=500：680的水泥漿，水泥漿：水玻璃=10：1（體積比）。在具體的施工中，應(yīng)根據(jù)實際情況對配合比做相應(yīng)的調(diào)整，盡快達(dá)到凝固時間。

（4）注漿施工。洞內(nèi)加固注漿通過注漿孔（包括吊裝孔）進行，漿液采用同步注漿漿液，在管片脫出盾尾第4～5環(huán)開孔，每掘進2環(huán)開孔一個，注漿量一般控制在1～2m3，注入率系數(shù)取1，具體的注漿壓力與注漿量需根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。1）注漿壓力。雙液漿注漿壓力控制在0.3～0.4MPa。2）二次補強注漿工藝。在注漿前先選擇合適的注漿孔位，戴上注漿單向球閥后，用電錘鉆穿該孔位后3cm保護層，往里面打20cm深孔開孔，放入一節(jié)1m長鋼花管，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進入，鋼花管共計長3m，接著再安裝連接三通，并在三通2邊接入水泥漿管和水玻璃管。在開展雙液漿注漿作業(yè)時，應(yīng)先注入純水泥漿液，持續(xù)1min，接著再開啟水玻璃閥，混合注入純水泥漿液和水玻璃，終孔時應(yīng)調(diào)整水玻璃的濃度，以保證注漿質(zhì)量。在完成前一注漿孔的注漿作業(yè)后，應(yīng)保持靜止5～10min，再打開注漿頭，疏通檢查注漿效果，若發(fā)現(xiàn)水很大，應(yīng)再次進行注漿作業(yè)，直至較少水從注漿孔流出。拆除注漿頭后，應(yīng)及時采用雙快水泥砂漿對注漿孔進行封堵，接著再用塑料螺堵進行封堵，循環(huán)完成所有注漿孔位的注漿作業(yè)。相鄰管片孔位示意圖如圖3：

根據(jù)施工規(guī)范，應(yīng)在預(yù)注漿孔設(shè)置排氣孔和安裝注漿單向逆止閥，在注漿過程中應(yīng)同時打開球閥和注漿單向逆止閥，直到漿液從注漿孔中冒出，關(guān)閉球閥，等待10min后打開注漿頭，檢查注漿情況，若有水溢出，則要繼續(xù)進行注漿。

（5）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。1）在開展注漿前和注漿過程中，應(yīng)動態(tài)觀察管片情況，若管片出現(xiàn)移位等異常情況，應(yīng)馬上停止注漿對異常進行排查;2）注漿過程中應(yīng)密切關(guān)注土倉壓力，若發(fā)現(xiàn)土倉壓力出現(xiàn)異常應(yīng)立即停止注漿，如實記錄和上報;3）在完成注漿孔注漿作業(yè)后，應(yīng)靜待5～10min，再打開注漿頭，檢查注漿情況，若水很大，應(yīng)繼續(xù)進行注漿作業(yè)，直至水變小后才能夠?qū)嵤┙K孔，拆除注漿頭，注入雙快水泥砂漿和采用塑料螺堵進行封閉。

6、輔助及應(yīng)急措施

6.1止水環(huán)箍

（1）嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范對隧道內(nèi)脫出盾尾的3～10環(huán)管片進行二次注雙液漿，加固管片，保證止水效果，避免盾尾后部的地下水滲入盾體區(qū)域，提升開倉的安全性。

（2）控制注漿壓力，采用壓力流量雙重控制的方式對注漿壓力進行控制，其中以壓力控制為主，流量控制為輔助，使得注漿壓力保持在0.2～0.35MPa范圍內(nèi)。

6.2管片加固措施

在完成管片背后二次補漿作業(yè)后，施工人員要對盾構(gòu)臺車范圍內(nèi)的所有管片螺栓進行復(fù)核緊固，并采用4道10號槽鋼拉緊盾尾后部15環(huán)管片，加固管片，提升止水效果。

6.3應(yīng)急措施

充分討論，反復(fù)研究，制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案，并在開倉前組織現(xiàn)場演練，24h全天候?qū)κ┕がF(xiàn)場進行巡視監(jiān)督，加強對地面沉降的檢查監(jiān)測，每天不少于6次，詳細(xì)如實記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時將監(jiān)測報告反饋至值班技術(shù)人員，如果發(fā)現(xiàn)異常情況要立即反饋上報，避免問題擴大化。

7、開倉準(zhǔn)備

（1）適度掘進（到達(dá)開倉區(qū)域）

盾構(gòu)機以滿倉、保壓的狀態(tài)掘進，在此期間檢測并有效控制出土量。隨著運行進程的推進，臨近和切入素樁加固體時，調(diào)控好速度，此過程始終不超過20mm/min，而為了最大限度減小刀具的磨損量，摻適量的膨潤土，用于潤滑。

（2）開倉的安全性評價

系統(tǒng)性地評價開倉部位的地質(zhì)條件，檢測倉內(nèi)各項與安全有關(guān)的指標(biāo)（含氧量、有毒有害氣體濃度等），在確保無安全狀況的前提下，方可開倉。

（3）開倉前止水封堵措施

1）盾構(gòu)掘進至臨近開倉位置的加大同步注漿量，保證填充密實;

2）為確保截斷管片后的水路，需在盾尾第4～10環(huán)范圍內(nèi)通過管片注漿孔二次補漿（雙液漿），形成止水環(huán)，確保掌子面無后方來水，漿液采用水玻璃與水泥漿1：1比例調(diào)制（具體根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整）;

3）止水環(huán)施做完畢后，應(yīng)對止水效果進行檢查確認(rèn)。采取擊穿止水環(huán)前方的管片注漿孔檢查止水效果，如仍有滲漏水，應(yīng)重新進行二次注漿。

8、開倉過程

盾構(gòu)開倉技術(shù)要點較多，為了保證開倉的安全性和有效性，需按照特定的流程有序進行，例如實施簽認(rèn)制度等，開倉后冷卻土倉并加強空氣置換。具體的開倉流程，如圖4所示。

降水井運行一周后，刀盤位置靜態(tài)水位達(dá)到15.73m時，進行開倉作業(yè)。

經(jīng)進倉檢查：刀盤整體嵌入樁體情況良好，掌子面堅實穩(wěn)固，除1點鐘方向存在少量滲水外，整體滿足開倉作業(yè)條件，地層處理達(dá)到預(yù)期目的。

刀盤磨損情況良好，無斷刀、掉刀現(xiàn)象，取出一根嵌入刀槽約2m的鋼筋并關(guān)閉倉門試掘進后，參數(shù)恢復(fù)正常。

盾構(gòu)停機至恢復(fù)掘進過程中，經(jīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)反映刀盤位置地層及橋墩沉降變形可控。

結(jié)語：

（1）在富水砂卵石地層中，采用鉆孔灌注樁技術(shù)能夠有效平衡刀盤前端水土壓力，實現(xiàn)加固地層和輔助降水，改善常壓進倉環(huán)境的目的;

（2）對刀盤前端既有橋墩采取隔離樁及袖閥管注漿加固措施，可以有效保護既有橋墩的安全;

（3）重視監(jiān)控量測工作，特別是對砂卵石地層、橋墩的監(jiān)測，及時反饋并指導(dǎo)開倉作業(yè)。

通過加強以上施工過程控制，并嚴(yán)格按照施工參數(shù)規(guī)范施工，順利完成了富水砂卵石地質(zhì)環(huán)境下臨近既有橋墩常壓開倉處理盾構(gòu)故障作業(yè)，為類似工況下的開倉施工提供借鑒。

參考文獻：

[1]溫良濤.軟弱富水砂層地質(zhì)條件下土壓平衡盾構(gòu)接收施工技術(shù)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2019（6）：88-93.

[2]張雨來.長春地鐵富水砂卵石地層常壓開倉加固技術(shù)[J].建筑機械，2018（1）：93-96.

[3]李洪財.南京長江江心洲超大直徑盾構(gòu)接收井明挖段超深基坑降水技術(shù)研究[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2018（5）：87-92.

[4]車燦輝.巨厚非均質(zhì)潛水含水層抽水試驗及參數(shù)計算[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2018（11）：60-64.

作者簡介：

張紋豪（1988.01.28），男，漢族，山東菏澤人，本科畢業(yè)，工程師，研究方向：城市軌道交通施工方面。