杭州地鐵淤泥質(zhì)地層盾構(gòu)隧道施工技術(shù)

曾益平

中國中鐵一局城市軌道交通工程有限公司 710054

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展及國力的提升，人民生活質(zhì)量的改善，國家對基礎(chǔ)建設(shè)投資加大，我國主要城市相繼開始修筑城市地鐵軌道交通工程，特別是南方地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展速度較快，城市地鐵軌道交通發(fā)展較快。盾構(gòu)施工工藝在地鐵建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。與此同時，在修建過程中，尤其在南方地區(qū)，地下水豐富、情況復(fù)雜，盾構(gòu)在接收和始發(fā)過程中風(fēng)險更顯突出。

關(guān)鍵詞：建筑工程；施工技術(shù)；盾構(gòu)

一、杭州地鐵1號線16、17號盾構(gòu)區(qū)間工程概況

1.1、主要設(shè)計概況

杭州地鐵1號線16、17號盾構(gòu)區(qū)間工程由2個盾構(gòu)區(qū)間雙線單圓隧道及其它附屬工程組成。其中：【九堡東站～下沙西站】盾構(gòu)區(qū)間左線3005.041m、右線3002.121m，雙線合計長度6007.162m，并設(shè)有1個中間風(fēng)井及4個聯(lián)絡(luò)通道；【下沙東站～文澤路】盾構(gòu)區(qū)間左線1121.024m、右線1121.77m，雙線合計長度2242.794m，設(shè)有一個聯(lián)絡(luò)通道。

1.2、地質(zhì)、水文狀況

工程建設(shè)位置位于杭州市錢塘江北岸的蕭紹沖積平原，地勢較為平坦，地面標(biāo)高約為5.31～5.41m。地貌形態(tài)單一，屬沖海積平原地貌類型。陸路交通發(fā)達，河道水系密布。本段區(qū)間地質(zhì)條件復(fù)雜，沿線地層主要為粉土、砂土及粘土。沿線隧道穿越的巖土層均為③稍密～中密狀的飽和粉土及砂土，隧道圍巖分類均為Ⅰ類。盾構(gòu)始發(fā)于接收端頭地層主要為總體強度特征為較低～一般。

地下水位較高，一般在地面以下1—1.5米左右，賦存形式為地下淺層空隙水。含水層組主要為全新統(tǒng)沖海積砂質(zhì)粉土，包括②、③層粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粉土，含水層厚度在22.6～35.7m。隧道范圍內(nèi)地層以粉土、砂土為主。總體上，③層粉土、砂土層滲透性稍好，在水頭差作用和搖振反應(yīng)的作用下，易產(chǎn)生流砂、涌砂現(xiàn)象，應(yīng)采取相應(yīng)防治措施。

二、杭州地鐵1號線區(qū)間工程盾構(gòu)工作井端頭加固方法和實施情況

杭州地區(qū)地鐵工程盾構(gòu)工作井端頭加固方法大部分采用高壓旋噴加固法或采用三軸深層攪拌樁與高壓旋噴相結(jié)合的方法。一般情況下采用三軸深層攪拌樁與高壓旋噴相結(jié)合的方法較多，按照地面加固范圍四周采用單排高壓旋噴加固中間采用三軸深層攪拌樁。由于采用施工設(shè)計總承包形式，各盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計單位設(shè)計的加固長度不盡相同，進出洞分別有4米及6米、6米及9米。存在風(fēng)險較大，必須采取其它的輔助措施。

無論采取何種加固方法，其加固范圍、長度、質(zhì)量均應(yīng)保證。某單位過江（錢塘江）隧道，始發(fā)端頭采用三軸深層攪拌樁與高壓旋噴相結(jié)合的方法，由于質(zhì)量控制不好，無法鑿除洞門擋墻，造成盾構(gòu)遲遲不能始發(fā)，后來不得不采用冷凍法加固。過中間風(fēng)井時由于同樣的原因，不得不進行“水中進洞”。

三、盾構(gòu)在軟土地層進出洞安全技術(shù)措施

3.1采取安全的技術(shù)措施

為確保盾構(gòu)機安全進出洞，其端頭加固應(yīng)確保加固質(zhì)量，止水效果至關(guān)重要，應(yīng)按照預(yù)防為主，多道防線、綜合治理的原則采取措施，不但地面要采取措施，而且洞內(nèi)要采取措施。本標(biāo)段端頭加固采用三重管高壓旋噴注漿加固方法。

3.2降水輔助措施

雖然，對盾構(gòu)進出洞端頭進行了加固，由于檢測手段的局限性，不能完全反映加固體的真實質(zhì)量，因此，我們按照防堵結(jié)合、綜合治理的防水原則，采取真空管井的降水方法，將水頭降至3/4洞門一下。另一方面，由于進洞設(shè)計端頭加固長度只有6米，出洞加固長度9米，不能滿足 盾構(gòu)進出洞對加固體長度的需要，將降水范圍擴大，以彌補加固體長度不夠所帶來的安全隱患。如下圖所示，為盾構(gòu)過中間風(fēng)井的進出洞加固范圍及降水平面布置圖：

3.3測量、監(jiān)測控制措施

距接收端頭100米之前，應(yīng)做好貫通前聯(lián)系測量工作，及時復(fù)核洞內(nèi)測站、調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài)。并對預(yù)留洞門鋼環(huán)精度進行復(fù)測，確保盾構(gòu)準確、精密貫通；當(dāng)盾構(gòu)進入到達段后，加強地表沉降監(jiān)測，及時反饋信息以指導(dǎo)盾構(gòu)機掘進；當(dāng)盾構(gòu)機刀盤距離貫通里程小于10m時，在掘進過程中，專人負責(zé)觀測出洞洞口的變化情況，始終保持與盾構(gòu)機司機聯(lián)系，及時調(diào)整掘進參數(shù)。

3.4盾構(gòu)接收措施

盾構(gòu)接收進入降水區(qū)之前，應(yīng)做好各種接收準備工作，包括貫通前的聯(lián)系測量、接收托架安裝、盾構(gòu)短時間內(nèi)停機所有洞內(nèi)、洞外設(shè)備的檢修、保養(yǎng)，應(yīng)急物資準備、盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整等工作。在中間風(fēng)井底板準備好沙袋、棉紗、水泵、水管、方木、風(fēng)鎬、雙快水泥、聚氨脂等應(yīng)急材料和工具，以防洞門出現(xiàn)涌水、涌砂。地面準備好雙液注漿機及連接管、3t水泥和1t玻璃水。并編制詳細的接收方案和最后14環(huán)的作業(yè)指導(dǎo)書。

四、盾構(gòu)始發(fā)注意事項

盾構(gòu)始發(fā)前，要檢測反力架、支撐、托架等位置準確，焊接質(zhì)量良好，固定牢固可靠，盾構(gòu)掘進設(shè)備、水平及垂直運輸設(shè)備、地面設(shè)施完好，盾構(gòu)機仿形刀必須進行調(diào)試伸縮靈活、位置準確，管片等原材料到位并經(jīng)試驗、檢測合格，滿足盾構(gòu)始發(fā)條件。

并在始發(fā)過程中注意下列事項：

（1）負環(huán)拼裝之前，盾尾密封刷應(yīng)焊接牢固可靠，并涂滿密封油脂；（2）盾構(gòu)在托架上始發(fā)推進時，推進油頂開啟應(yīng)左右對稱、行程一致，緩慢、向前。始發(fā)階段注意推力、扭距的控制。（3）始發(fā)前在刀頭和密封裝置上涂抹油脂，避免刀盤上刀頭損害洞門密封裝置。始發(fā)前在基座上涂抹油，減少盾構(gòu)推進阻力。始發(fā)基座導(dǎo)軌必須順直，嚴格控制標(biāo)高，間距及中心軸線，基準環(huán)的端面與線路中線垂直。盾構(gòu)機安裝后始發(fā)前對盾構(gòu)機的姿態(tài)復(fù)測，復(fù)測無誤后才開始掘進。防止盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)、上飄。（4）盾構(gòu)出洞時，正面加固土體強度較高，由于盾構(gòu)與地層間無摩擦力，盾構(gòu)易旋轉(zhuǎn)，加強盾構(gòu)姿態(tài)控制，如發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)有較大轉(zhuǎn)角，可采用大刀盤正反轉(zhuǎn)的措施進行調(diào)整。盾構(gòu)剛出洞時，掘進速度宜緩慢，大刀盤切削土體可加水降低盾構(gòu)正面壓力，防止盾構(gòu)上飄，同時加強后盾支撐觀測，盡量完善后盾鋼支撐。（5）在始發(fā)階段，由于盾構(gòu)機推力小，調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài)，使用下側(cè)的千斤頂加朝上的力矩的同時一邊向前推進，防止盾構(gòu)機磕頭。（6）始發(fā)初始掘進時，盾構(gòu)機處于始發(fā)臺上，在始發(fā)臺及盾構(gòu)機上焊接相對的防扭轉(zhuǎn)裝置，為盾構(gòu)機初始掘進提供反扭矩。

五、常規(guī)風(fēng)險預(yù)防及處理措施

5.1各應(yīng)急搶險小組負責(zé)人員全部安排為現(xiàn)場24小時值班制，對施工的各個環(huán)節(jié)要起到及時的檢查和督促作用，搶險隊員不少于20人，在施工現(xiàn)場準備足夠的備用設(shè)備和物資，以備應(yīng)急之用。

5.2盾構(gòu)接收、始發(fā)時，防止破洞門后和接收、始發(fā)過程中，現(xiàn)場準備好木楔子、棉紗、快硬水泥、沙袋、鋼板、電焊機等應(yīng)急物資設(shè)備，一旦發(fā)生涌水、涌砂，可及時采用棉紗塞堵，木楔子包棉紗塞堵，快硬水泥封堵，砂袋堆壓封堵，焊鋼板封堵等。

5.3及時從中盾上的10個孔注入聚氨酯封水，從近洞門處的管片注漿孔注入雙液漿打環(huán)箍封水，從盾尾后注雙液漿封環(huán)封堵盾尾后來水來砂。

六、結(jié)束語

總之，盾構(gòu)進出洞是盾構(gòu)法施工中風(fēng)險較大的關(guān)鍵工序之一，特別是地下水位較高、地質(zhì)狀況復(fù)雜地層，盾構(gòu)進出洞風(fēng)險更大，應(yīng)認真采取可行措施，精心組織施工，加強工序檢查，確保盾構(gòu)安全進出洞，降低安全風(fēng)險。