復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵施工技術(shù)要點

李 季

濟南軌道交通集團建設(shè)投資有限公司 山東 濟南 250000

如今，地鐵成為城市最熱門的公共出行方式，不僅方便快捷，避免地面交通擁堵，還適應(yīng)現(xiàn)階段綠色出行要求，受到城市居民的青睞。但地鐵是一個極為龐大的工程，施工過程極其復(fù)雜，施工中會受到地質(zhì)、環(huán)境等各方面因素的影響，尤其是當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較為復(fù)雜時，技術(shù)、成本、工期都會受到影響。因此，必須重視復(fù)雜地質(zhì)段的施工，根據(jù)所用施工技術(shù)，結(jié)合不同的地質(zhì)地層情況，探究有效處理方法和技術(shù)要點，以保證施工順利完成。

1 工程概況

某軌道交通8#線是全市規(guī)劃線網(wǎng)主要組成部分，其一期工程總長約30.25km，共24站，站間距最大、最小分別為3.84km和0.62km。在整個區(qū)間長度內(nèi)，本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，為保證施工安全和質(zhì)量，需采用多種施工方法，包括明挖法、盾構(gòu)法、礦山法等。其中盾構(gòu)法施工長度最大，為11.22km，共配備14臺盾構(gòu)機?，F(xiàn)圍繞本工程實際情況，對其盾構(gòu)施工要點進行進入分析。

2 施工要點

在本次盾構(gòu)施工中，主要經(jīng)過三個復(fù)雜地質(zhì)段，即上軟下硬段、局部硬巖段和含孤石段。

對不同的復(fù)雜地質(zhì)段，提出以下施工要點及輔助措施。

2.1 上軟下硬段

（1）掘進參數(shù)

①對上軟下硬段進行掘進時，對掌子面實施切削就能使軟巖剝落，然而，硬巖會對盾構(gòu)的刀具造成很大磨損，因此要減慢轉(zhuǎn)速，避免刀具受到太大瞬時沖擊?；诖耍竟こ虒Φ侗P轉(zhuǎn)速按1.0-1.2r/min嚴格控制。

②因軟巖易產(chǎn)生坍塌，但硬巖卻很難破碎，所以為了避免刀具損壞，應(yīng)減慢掘進的速度，而這樣會影響軟巖自身穩(wěn)定性，需使掌子面保持穩(wěn)定，提高土壓。土倉壓力要以地層的特性為依據(jù)，結(jié)合覆土厚度通過計算確定。

③刀盤的扭矩嚴格按10-13MPa進行控制；盾構(gòu)掘進速度按3-5mm/min嚴格控制；而推力則需按10000-18000kN嚴格控制[2]。

④為使土倉壓力處理平衡狀態(tài)，應(yīng)對輸送機實際出渣速度進行控制，一般以3-8r/min為宜。

（2）輔助措施

①因巖面的軟硬程度不均，會與刀具產(chǎn)生碰撞，使刀盤產(chǎn)生震動。對此，操作人員應(yīng)認真觀察刀盤實際情況，聽取聲音，確定刀盤扭矩是否正常，以免刀盤發(fā)生卡阻。

②若刀盤扭矩明顯變小，或渣土的溫度升高，則說明刀具的磨損十分嚴重，此時要對刀具進行認真檢查與更換。

③做好渣土改良，在加泡沫過程中，向倉內(nèi)加注泥漿，這樣能對軟弱地層進行保護，避免產(chǎn)生坍塌。

2.2 局部硬巖段

（1）掘進參數(shù)

①刀盤轉(zhuǎn)速按1.5-1.7r/min控制，當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)一圈時，其貫入量應(yīng)達到5-10mm；對于掘進速度，按7.5-17mm/min嚴格控制[3]。

②在硬巖段，掌子面相對穩(wěn)定，能在土壓相對較低時掘進。如果地層中有很大的含水量，則可提高一定上部土壓，至于提高多少，需根據(jù)覆土厚度合理確定。

③刀盤扭矩按17-19MPa控制，推力按14000-17000kN控制。

④一般硬巖段的掘進速度都很慢，而且渣土量也不多，在這種情況下，將輸送機實際轉(zhuǎn)速控制在6-10r/min范圍內(nèi)即可。

（2）輔助措施

①采用注入泡沫的方式除了能對刀具予以冷卻，還能提高渣土自身流動性，對于泡沫的用量，以35L/m為宜，具體根據(jù)渣土實際情況調(diào)整或加水。

②因硬巖段的斷面比較光滑和完整，在同步注漿后，漿液達到初凝之前，管片將受到一定浮力，可能大于其重力，導(dǎo)致上浮后。對此，掘進中應(yīng)調(diào)低豎向姿態(tài)，以此抵消上浮力。注漿時所用漿液的初凝時間應(yīng)控制在不超過8h，按照10環(huán)管片的間隔加注雙液漿。另外，還應(yīng)做好人工測量，實時掌握盾構(gòu)及管片所處姿態(tài)[4]。

2.3 含孤石段

對該段進行掘進時，會對刀盤刀具造成很大磨損，嚴重時將使刀盤磨穿，導(dǎo)致地表坍塌。對此，應(yīng)在了解孤石實際分布情況的基礎(chǔ)上，制定有效處理措施。

（1）切削孤石時，應(yīng)減慢轉(zhuǎn)速，提高推力，并通過正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)變換來保證切削效果，刀盤扭矩在切削時產(chǎn)生的變化不能超過10%。

（2）向土倉與刀盤中盡量多的注入泡沫，冷卻刀盤刀具，避免損壞。

如果采取以上措施依然無法破碎孤石，則可進行帶壓處理。待人員進入到土倉內(nèi)后，采用液壓錘實施處理。若沒有帶壓進倉的基礎(chǔ)條件，或存在大量的孤石，則可在地面對地層實施加固，確認掌子面保持穩(wěn)定后，開始進倉處理。對于加固的方式，需要對地質(zhì)等進行綜合考慮，以保證所選方式的合理性與可行性。

確定孤石所處位置后，利用鉆機在地面上進行沖孔破碎，這是最簡便和有效的方式。但如果孤石的體積極大，其它方式均沒有效果，則可在地面設(shè)置豎井來破碎。雖然這樣有效，但會增加成本，只有在必須情況下才使用。

（3）深孔爆破：它指的是孔深超過5m的鉆孔爆破，以孤石實際情況為依據(jù)，對鉆孔的深度、直徑與裝藥量進行確定。對炮眼之間的距離與裝藥量進行調(diào)整能實現(xiàn)對爆破后產(chǎn)生的石塊規(guī)格控制，一般石塊單邊長度應(yīng)小于300mm，為出渣提供方便。爆孔的直徑通常為110mm，排距與孔距都按800mm控制。鉆孔中的雷管主要為毫秒導(dǎo)爆管，雷管為瞬發(fā)電雷管，乳化炸藥，藥卷規(guī)格60mm。盾構(gòu)到達地層中存在的孤石之前，采用這一技術(shù)方法能對孤石進行有消處理。使盾構(gòu)順利從這一段落通過。

結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的地鐵隧道施工中，難免會遇到不同的復(fù)雜地質(zhì)，這對隧道的盾構(gòu)施工會帶來不同程度的影響，這就需要針對不同地質(zhì)情況，制定有效、可行的施工措施，將復(fù)雜地質(zhì)地層對施工造成的影響降至最低。