富水漂卵石地層盾構(gòu)管片錯臺控制技術(shù)

張廣鵬/ZHANG Guang-peng

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 101100)

盾構(gòu)法是目前隧道施工安全系數(shù)及工作效率最高的工法之一。盾構(gòu)法隧道襯砌結(jié)構(gòu)為預(yù)制混凝土管片，采用螺栓固定，每塊管片間安裝止水條，管片的規(guī)格根據(jù)隧道直徑、曲線半徑、內(nèi)部二次結(jié)構(gòu)形式以及盾構(gòu)拼裝方式等因素決定。施工過程中，管片拼裝質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響結(jié)構(gòu)的防水性能及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

本文依托成都地鐵6 號線2 標(biāo)盾構(gòu)隧道的施工，針對盾構(gòu)成型管片錯臺問題進(jìn)行分析研究，經(jīng)過不斷試驗，總結(jié)出一套處治措施，為類似盾構(gòu)工程，提供參考和借鑒。

1 工程概況

成都地鐵6 號線2 標(biāo)共3 站4 區(qū)間，區(qū)間全長6 335m，采用4 臺土壓平衡盾構(gòu)機施工。區(qū)間主要穿越地層為中密卵石層<2-9-3>，上覆土為稍密卵石層<2-9-2>；地層疏松、顆粒級配差，地層中細(xì)微顆粒較少，膠結(jié)度極差，卵石含量80%以上，根據(jù)現(xiàn)場篩分，粒徑20～50cm的漂卵石含量在24%左右，漂石最大粒徑大于80cm，含量大于10%，車站開挖中曾挖出長徑大于1m 的漂石。地下水受河道影響，水量較大，透水能力強，滲透系數(shù)25md。

2 管片結(jié)構(gòu)

襯砌管片由3 個標(biāo)準(zhǔn)塊（B)、2 個連接塊（L)、1 個封頂塊（F)組成，如圖1 所示，管片設(shè)計強度為C50P10。管片種類分為：左轉(zhuǎn)環(huán)、右轉(zhuǎn)環(huán)和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，通過左、右兩種轉(zhuǎn)彎環(huán)管片拼裝來適應(yīng)線路曲線，轉(zhuǎn)彎環(huán)楔形量38mm，管片錯縫拼裝，管片間采用22 根M27 螺栓固定。

圖1 盾構(gòu)管片襯砌環(huán)

3 管片錯臺情況

3.1 管片錯臺

盾構(gòu)始發(fā)后，拼裝的管片在盾尾內(nèi)基本滿足錯臺要求，脫出盾尾后，連續(xù)出現(xiàn)較大錯臺，部分存在破損情況。選取31～40 環(huán)的管片進(jìn)行垂直姿態(tài)及錯臺統(tǒng)計，如表1 所示。

表1 管片錯臺統(tǒng)計表 (單倍：mm)

3.2 錯臺原因分析

1)拼裝人員水平參差不齊，造成拼裝錯臺。

2)掘進(jìn)時急于糾偏，螺桿工沒有及時復(fù)緊，造成管片不均勻受力錯臺，盾尾與管片間隙過小，新一環(huán)無法正常拼裝，被動形成錯臺。

3)脫出盾尾的管片受未凝固漿液及豐富的地下水影響上浮，形成錯臺。

4 控制技術(shù)

4.1 拼裝控制

1)拼裝前，結(jié)合盾尾間隙大小和推進(jìn)油缸行程，確定擬安裝管片點倍。

2)拼裝時，從底部開始拼裝。拼裝機緩慢行駛及旋轉(zhuǎn)，避免管片發(fā)生磕碰，出現(xiàn)破碎或是止水膠條斷裂。

3)管片初步就倍后，采用管片卡尺對管片錯臺進(jìn)行量測，進(jìn)而再做相應(yīng)調(diào)節(jié)拼裝，保證相鄰管片錯臺滿足要求，最后控制油缸頂進(jìn)，穩(wěn)定管片。

4.2 掘進(jìn)控制

1)盾構(gòu)推力作用在管片上會產(chǎn)生一個不利于管片對齊的分力，這個分力會加劇管片錯臺量。在推進(jìn)調(diào)整姿態(tài)時必須微調(diào)，盡量使推力垂直管片截面，減小不利分力。

2)推力不可過小，若盾構(gòu)推力過小，會降低管片間約束，加劇管片錯臺。

3)螺栓復(fù)緊頻次必須嚴(yán)格要求，一般要復(fù)緊3 次以上，盡量采用專用快速工具復(fù)緊，防止人工復(fù)緊不到倍。

4.3 控制管片上浮

4.3.1 調(diào)整同步注漿參數(shù)

1)縮短漿液初凝時間 提高漿液凝固速度，增加漿液中水泥用量，將初凝時間由原來的6h 調(diào)整到4h。

2)提高漿液稠度 在砂漿中適當(dāng)添加增稠劑，提高砂漿稠度，增強對地下水的抗沖刷能力。調(diào)制完成后第一時間將漿液注入地層，防止結(jié)塊堵塞管路。

3)提高注漿量 為保證盾尾后空隙的填充密實，將注漿系數(shù)調(diào)整到250%以上，保證充填飽滿。

調(diào)整后同步注漿參數(shù)如表2 所示。

表2 增稠型同步砂漿漿液配比表

4.3.2 雙液注漿

1)雙液注漿 推進(jìn)過程中或是盾構(gòu)拼裝時期，在盾尾后2 環(huán)以上的管片上部逐環(huán)進(jìn)行雙液注漿，充分填充上部空隙。

2)加大雙液注漿密度和注漿量 將雙液注漿頻率逐步由5 環(huán)一注提高至2 環(huán)一注，雙液注漿的點倍一般控制在2～11 點之間，注漿量則控制在0.3～0.5m3左右，雙液注漿比例按1∶1配置，初凝時間基本控制在30s 左右，在上浮量較大的區(qū)段，縮短初凝時間到10～15s。

3)推進(jìn)中進(jìn)行雙液注漿 可以有效避免盾尾被雙液漿包裹凝固，同時提高管片周邊地層穩(wěn)定性。

5 控制效果

5.1 錯臺控制效果

經(jīng)過及時采用以上施工措施后，區(qū)段管片錯臺監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 采取處治措施后管片錯臺統(tǒng)計 (單倍：mm)

在嚴(yán)格執(zhí)行以上施工措施情況下，管片錯臺得到了有效控制，24h 測量值也穩(wěn)定5mm 左右，基本解決了管片錯臺的問題。

5.2 存在的問題

1)由于增稠后漿液稠度較高，容易在漿液罐中粘連掛壁，結(jié)成砂漿團(tuán)，堵塞漿液罐、漿液車和注漿管路，使得無法抽漿或無法注漿，因此要定期及時清理漿罐和漿液車。

2)由于在配比中提高了水泥含量，縮短了初凝時間，因此必須保證連續(xù)掘進(jìn)，如遇到不能連續(xù)掘進(jìn)的情況時，首先要考慮漿液棄置的問題。增稠后的砂漿初凝時間大約可以控制在4h 以內(nèi)，超出初凝時間則漿液會在漿液罐中凝固，造成清理困難。

6 結(jié)語

本文依托成都地鐵6號線2標(biāo)盾構(gòu)隧道施工，對盾構(gòu)成型管片錯臺問題進(jìn)行了研究，分析了管片錯臺的原因，并從拼裝、掘進(jìn)、上浮控制等方面采取相應(yīng)的施工措施。

實踐證明，使用雙液漿補充注漿，可以有效解決管片上浮問題，建議類似工程施工中主動使用雙液注漿對管片壁后進(jìn)行補充注漿，降低管片的上浮幾率，進(jìn)而控制管片錯臺，提高隧道成型質(zhì)量。