大直徑盾構(gòu)泥巖復(fù)合地層掘進(jìn)管片成型質(zhì)量控制技術(shù)

董亞博

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 工程概況

成都軌道交通18 號(hào)線錦城廣場(chǎng)站～世紀(jì)城站區(qū)間為地下盾構(gòu)區(qū)間，本區(qū)間起訖里程YDK14+258.1～YDK15+399.5，左線長(zhǎng)鏈17.039m，右線長(zhǎng)鏈17.006m，單線計(jì)1141.4m，呈“V”形節(jié)能坡設(shè)計(jì)，隧道頂埋深7.32～24m，最大坡度27‰，最小曲線半徑R=5000m。該區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)直徑8.6m，隧道采用1.8m 型管片，隧道埋深7.17～24m。左線在距離世紀(jì)城站北端378m，里程ZDK15+021.6 位置為全斷面中風(fēng)化泥巖與復(fù)合地層的分界面，右線在距離世紀(jì)城站北端371m，里程YDK15+028.00 位置為全斷面中風(fēng)化泥巖與復(fù)合地層的分界面。

2 泥巖復(fù)合地層盾構(gòu)姿態(tài)上漂分析

盾構(gòu)掘進(jìn)至全斷面泥巖與復(fù)合地層交界面時(shí)，隧道為20‰下坡段，地下裂隙水豐富。雜填土厚度1.4～3m，黏土厚度1.3～6.2m，粉質(zhì)黏土層厚度0.5～4.5m，粉細(xì)砂層厚度0～2.8m，砂卵石層厚度3.1～6m，中風(fēng)化泥巖層頂埋深15～16.5m。主要穿越中風(fēng)化泥巖、局部穿越密實(shí)砂卵石地層及松散-稍密粉細(xì)砂，屬于典型的上軟下硬地層。

原因分析：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)該地層時(shí)，因地層（中風(fēng)化泥巖向復(fù)合地層轉(zhuǎn)變過(guò)程） 變化且地下裂隙水豐富，從而引起的盾構(gòu)垂直姿態(tài)上漂。

3 實(shí)踐施工技術(shù)

在盾構(gòu)機(jī)從泥巖地層向復(fù)合地層推進(jìn)前，首先提前了解隧道地層變化里程及地層信息，便于后續(xù)掘進(jìn)時(shí)提前做出預(yù)判；推進(jìn)過(guò)程中，特別注意維持開(kāi)挖面的正確土壓，同時(shí)注意控制好盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)異常情況后，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)當(dāng)班領(lǐng)導(dǎo)采取正確的處理措施。

3.1 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整

1） 盾構(gòu)掘進(jìn)速度控制在40～50mm/min；2） 土倉(cāng)壓力控制到1.3Bar～1.8Bar，控制超方；3） 刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制在1.5～1.8rpm；4） 根據(jù)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速制訂相應(yīng)的螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格控制出土量，泥巖復(fù)合地層出土量控制在175m3/環(huán)（1.8m 型管片）；5） 掘進(jìn)時(shí)盡可能減少糾偏次數(shù)，為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)，糾偏量宜控制在2～3mm 內(nèi)；6） 適當(dāng)開(kāi)啟超挖刀進(jìn)行超挖糾偏可有效緩解盾構(gòu)姿態(tài)持續(xù)性上漂，此方法僅限于上述方法均已實(shí)施且無(wú)效的情況下。

3.2 同步注漿

盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，同步注漿的注漿壓力、注漿量、凝固時(shí)間是掘進(jìn)過(guò)程控制的重點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況分析，在保證不堵管的情況下，縮短漿液凝固時(shí)間盡早填充地層，減少沉陷量，可大大提高周?chē)h(huán)境的安全性。據(jù)掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可知注漿壓力控制在2bar～3bar，注漿量不低于13m3/環(huán)，漿液初凝時(shí)間控制在3h～5h 時(shí)效果最佳。同步注漿配合比為水泥215 kg/m3，細(xì)沙785 kg/m3，粉煤灰375 kg/m3，膨潤(rùn)土100 kg/m3，水455 kg/m3。

3.3 二次注漿

當(dāng)同步漿液不飽滿(mǎn)時(shí)，易導(dǎo)致管片壁后空隙大，下部漿液聚集而產(chǎn)生浮力，為有效分解同步漿液產(chǎn)生的浮力，解決靜態(tài)浮力引起的管片上浮以及錯(cuò)臺(tái)，及時(shí)跟進(jìn)二次注漿及控制注漿量是保證隧道管片成型質(zhì)量的關(guān)鍵。

表1 二次注漿漿液配合比

二次注漿漿液采用水泥-水玻璃雙液注漿，分A 液（水泥+水） 和B 液（水玻璃+水） 通過(guò)二次注漿泵將漿液通過(guò)管片注漿孔注入到管片壁后，一般注漿壓力控制在0.2～0.5MPa,二次注漿漿液配合比如下表所示：

二次注漿應(yīng)緊跟同步注漿，防止拖后距離過(guò)長(zhǎng)，不能達(dá)到預(yù)期效果，一般控制在盾尾第8～10 環(huán)，且注漿時(shí)應(yīng)先打開(kāi)預(yù)留注漿孔，觀察管片壁后地下水情況，如水流較大，應(yīng)在注漿點(diǎn)位前后4 環(huán)范圍內(nèi)打孔放水泄壓，已保證注漿效果，注漿孔應(yīng)該盡量設(shè)置在拱頂180°范圍內(nèi)，且應(yīng)根據(jù)管片姿態(tài)確定注漿順序，以便更好的固定管片環(huán)和阻擋頂部水流通道，同時(shí)每隔10 環(huán)做一道止水環(huán)，截?cái)喙芷诤髤R水，減小地下水浮力，增加襯砌環(huán)頂部受力。

3.4 管片拼裝

1） 管片拼裝一般先拼裝底部管片，然后依次拼裝標(biāo)準(zhǔn)塊和鄰接塊，最后安裝封頂塊；封頂塊先以不超過(guò)管片寬度45mm 的位置徑向推上然后縱向插入成環(huán)；2） 待管片拼裝就位，操作手應(yīng)立即插入螺栓并擰緊，待拼裝成環(huán)后進(jìn)行復(fù)緊，最后脫出盾尾后進(jìn)行三次復(fù)緊；3） 管片穿上螺栓定位后，千斤頂維持頂緊管片狀態(tài)，避免盾構(gòu)機(jī)因千斤頂壓力減少而后退；4） 管片拼裝過(guò)程應(yīng)避免撞擊已拼裝管片，且把控管片拼裝的橢圓度和垂直度，拼裝完畢后，應(yīng)測(cè)量盾尾間隙，按照要求進(jìn)行質(zhì)量控制。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合成都軌道交通18 號(hào)線泥巖復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，經(jīng)過(guò)掘進(jìn)參數(shù)的調(diào)整以及注漿等技術(shù)措施的配合下，可有效解決因上軟下硬地層及地下裂隙水因素引起的盾構(gòu)上浮問(wèn)題，同時(shí)證明上述措施在泥巖復(fù)合地層中對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制以及管片成型質(zhì)量控制有效可行。