盾構(gòu)法施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及防治措施

摘要:本文結(jié)合南京地鐵二號(hào)線(xiàn)D2-TA05標(biāo)所街站～向興路站盾構(gòu)區(qū)間隧道在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了解決這些問(wèn)題的防治措施，為以后同類(lèi)似的工程提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞:盾構(gòu)施工技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題防治措施

0 引言

盾構(gòu)法具有快速、安全、對(duì)地面建筑物影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越多地應(yīng)用于城市地鐵、公路、鐵路等諸多施工領(lǐng)域。盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中掘削參數(shù)的變化會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生擾動(dòng)影響，諸如地表沉降、孔隙水壓力、強(qiáng)度和承載力等物理力學(xué)參數(shù)的變化都是不可避免的;而土體的擾動(dòng)往往又引發(fā)一系列環(huán)境病害，如造成周?chē)ㄖ镩_(kāi)裂、倒坍、地表沉降，隧道內(nèi)漏水、工作面漏砂等。如何采用合理的施工技術(shù)避免或減輕環(huán)境病害的發(fā)生，是盾構(gòu)法施工的難點(diǎn)。

1 工程概況

所街站～向興路站區(qū)間隧道位于江東中路上，在江東中路和緯八路交叉口隧道下穿低水河(河寬40.7m，河底標(biāo)高3.0m);區(qū)間地下管線(xiàn)埋深較淺，一般在3.0m以?xún)?nèi)，不影響盾構(gòu)推進(jìn)。區(qū)間隧道包括左線(xiàn)和右線(xiàn)，隧道外直徑6.2m，內(nèi)徑直5.5m。襯砌的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50，抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)為S10。襯砌每環(huán)寬1.2m，由封頂塊(K)，領(lǐng)接塊(B1、B2)，標(biāo)準(zhǔn)塊(A1、A2、A3)構(gòu)成。縱、環(huán)向均采用M30彎螺栓連接。襯砌接縫間防水采用由三元乙丙橡膠制成的彈性密封墊。本工程向興路站～所街站區(qū)間屬長(zhǎng)江低漫灘地貌，地勢(shì)較為平坦，場(chǎng)地地層呈二元結(jié)構(gòu)，上部主要以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，下部以粉土和粉細(xì)砂為主，賦存于粘性土中的地下水類(lèi)型為孔隙潛水，賦存于砂層中的地下水具微承壓性，屬微承壓水。

2 地表沉降的原因與防治措施

2.1 地表沉降的原因 地層損失包括建筑空隙及超挖或其它土層流失，具體為①盾構(gòu)工作面前方上體的擠入;②盾構(gòu)上方土體擠入因盾構(gòu)外殼直徑和拼裝管片直徑不同產(chǎn)生的建筑空隙;③盾構(gòu)糾偏引起土體超挖;④盾構(gòu)推進(jìn)有曲率時(shí)造成土體損失;⑤盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)切口環(huán)上的突緣引起超挖;⑥盾構(gòu)推進(jìn)引起土體孔隙水壓力變化，或因降水引起地下水位下降，引起土體固結(jié)沉降。

因管片結(jié)構(gòu)變形及上體的次固結(jié)和流變引起的地層變位一般分為5個(gè)階段:①先行沉降:主要是由于地下水位變化引起的，表現(xiàn)為壓縮、固結(jié)沉降;②開(kāi)挖面前的沉降或隆起:上體應(yīng)力釋放或盾構(gòu)開(kāi)挖而的反向上壓力、盾構(gòu)機(jī)周?chē)哪Σ亮Φ茸饔枚a(chǎn)生的地基塑性變形;③通過(guò)沉降:主要是對(duì)土的擾動(dòng)所致，表現(xiàn)為壓縮沉降;④盾尾空隙沉降:盾尾空隙的上體應(yīng)力釋放引起的彈塑性變形;⑤后續(xù)沉降:地基擾動(dòng)所引起的固結(jié)和蠕變殘余變形。

2.2 減小地表沉降的防治措施 在本工程直線(xiàn)段，根據(jù)隧道埋深、土層性質(zhì)和地面超載計(jì)算主動(dòng)和被動(dòng)土壓力值和靜水壓力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合初推階段的施工參數(shù)設(shè)定土壓力值。根據(jù)設(shè)定的正面土壓力控制出土速度和掘進(jìn)速度。根據(jù)不同土層和覆土深度，配合監(jiān)測(cè)信息的分析及時(shí)調(diào)整土壓力值的設(shè)定。同時(shí)要求推進(jìn)坡度保持相對(duì)穩(wěn)定，控制一次偏量，減少對(duì)土體的擾動(dòng)。再根據(jù)推進(jìn)速度，出土量和地層變形信息、數(shù)據(jù)反饋及時(shí)調(diào)整初始設(shè)定的土壓力值和注漿量，進(jìn)而達(dá)到對(duì)軸線(xiàn)和地層變形在最佳狀態(tài)下的控制。

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在曲線(xiàn)段掘進(jìn)時(shí)，根據(jù)曲線(xiàn)的施工特點(diǎn)調(diào)整推力、推進(jìn)速度、出土量和注漿量，并根據(jù)地層變形的信息數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整各種施工參數(shù)，以期在盡量短的時(shí)間內(nèi)將土壓平衡值和注漿量調(diào)至曲線(xiàn)掘進(jìn)的最佳狀態(tài)。

3 隧道內(nèi)漏水原因與防治

3.1 隧道內(nèi)漏水原因 盾構(gòu)隧道是由一片片獨(dú)立的管片通過(guò)螺栓聯(lián)接起來(lái)，管片接縫部位為防水的薄弱環(huán)節(jié)，隧道內(nèi)漏水部位一般出現(xiàn)在管片接縫處。產(chǎn)生漏水的主要原因是:管片拼裝過(guò)程中偏差、止水條老化或失效。

3.2 隧道漏水防治

3.2.1 加強(qiáng)管片制作、運(yùn)輸和拼裝的管理 ①提高管片的制作精度和質(zhì)量，控制水平拼裝環(huán)、縱縫間隙小于2mm，確保管片密實(shí)無(wú)裂縫，抗?jié)B要求達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。②加強(qiáng)管片起吊、運(yùn)輸及堆放管理，避免出現(xiàn)貫穿性裂縫。管片堆放時(shí)內(nèi)弧面向上，寬度方向應(yīng)上下對(duì)齊，不準(zhǔn)傾斜。管片間放兩條木墊板，墊板上下對(duì)齊，使中間隔空。③管片拼裝前查看前一環(huán)管片與盾尾間隙，結(jié)合前環(huán)成果報(bào)表決定本環(huán)糾偏量和措施。④管片拼裝要防止出現(xiàn)錯(cuò)縫、臺(tái)階差，可以通過(guò)加貼楔子微量調(diào)整間隙來(lái)保持環(huán)面的平整度，楔子不得超過(guò)4mm。豎曲線(xiàn)段推進(jìn)時(shí)，應(yīng)計(jì)算上下左右的超前量，分段粘貼低壓石棉板，在推進(jìn)過(guò)程中，使其經(jīng)千斤頂壓縮后成一平整楔行環(huán)面，粘貼環(huán)面的面積一般應(yīng)大于整個(gè)環(huán)面的一半。糾偏楔子厚度超過(guò)設(shè)計(jì)厚度時(shí)，止水帶也應(yīng)加貼遇水膨脹條。封頂塊兩側(cè)的止水條在拼裝前涂表面潤(rùn)滑劑，以減少封頂塊插入時(shí)的摩阻力。⑤管片如遇損壞，輕則就地修補(bǔ)，重則重新調(diào)換后方可繼續(xù)進(jìn)行。

3.2.2 加強(qiáng)止水條質(zhì)量管理 ①隧道采用的遇水膨脹橡膠止水帶是在氯丁橡膠密封條上加覆一層遇水膨脹條制成的，由于施工期間常遇到下雨或者隧道低部積水，操作不會(huì)使遇水膨脹止水帶和螺栓墊圈在拼裝前遇水預(yù)膨脹或變形，影響止水效果，故應(yīng)在粘貼止水帶的地方做好防雨措施，搭設(shè)活動(dòng)防雨棚和在止水帶表面涂緩膨劑。②冬季施工時(shí)應(yīng)設(shè)置烘房設(shè)施，作橡膠止水帶加溫。③角部加貼的自粘貼橡膠薄片厚度長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，以免影響止水帶效果。④“F”塊插入間隙偏小，摩阻力大，止水帶容易延伸拉長(zhǎng)，角部形成“疙瘩”，影響壓密，所以在拼裝前應(yīng)涂水性潤(rùn)滑劑，以減少封頂塊插入時(shí)摩阻力。

4 盾構(gòu)穿越高層建筑或地下管線(xiàn)的安全技術(shù)措施

4.1 嚴(yán)格控制盾構(gòu)的施工參數(shù)，防止超挖、欠挖，在穿越建筑物管線(xiàn)過(guò)程中以推進(jìn)速度和出土量，為主要管理指標(biāo)。當(dāng)盾構(gòu)脫出建筑物和管線(xiàn)后以注漿量為主要管理指標(biāo)。嚴(yán)格控制盾構(gòu)在穿越階段推進(jìn)時(shí)的糾偏量，減少糾偏對(duì)土體的擾動(dòng)。控制施工進(jìn)度，做到均衡施工避免中途擱置。采用信息化施工，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù);

4..2 詳細(xì)閱讀、熟悉掌握設(shè)計(jì)、建設(shè)單位提供的地下管線(xiàn)圖紙資料，在工程實(shí)施前，核對(duì)弄清地下管線(xiàn)的確切情況，包括標(biāo)高、埋深、走向、規(guī)格、容量、用途、性質(zhì)、完好程度等;

4.3 施工準(zhǔn)備階段，對(duì)參與本工程施工的全體職工進(jìn)行\(zhòng)"保護(hù)公用事業(yè)管線(xiàn)重要性及損壞公用管線(xiàn)危害性\"的宣傳教育，要求職工在施工中嚴(yán)格遵守有關(guān)文件的規(guī)定，保護(hù)地下管線(xiàn)技術(shù)措施的要求落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)，并設(shè)置必要的管線(xiàn)安全標(biāo)志牌懸掛“無(wú)重大管線(xiàn)事故標(biāo)牌”和保護(hù)地下管線(xiàn)安全的《十個(gè)不準(zhǔn)》;

4.4 工程實(shí)施前，辦妥《地下管線(xiàn)監(jiān)護(hù)交底卡》手續(xù)，作層層安全交底，建立“保護(hù)公用事業(yè)管線(xiàn)責(zé)任制”明確各級(jí)人員的責(zé)任;

4.5 對(duì)受施工影響的地下管線(xiàn)，設(shè)置若干數(shù)量的沉降測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)管線(xiàn)的沉降量，及時(shí)向建設(shè)單位和有關(guān)管線(xiàn)單位提供觀測(cè)點(diǎn)布置圖與沉降觀測(cè)資料。對(duì)鄰近的地下管線(xiàn)作嚴(yán)密的沉降觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)沉降量達(dá)到報(bào)警值時(shí)，即對(duì)管線(xiàn)下地基作跟蹤注漿，防止管線(xiàn)過(guò)量沉降;

4.6 在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管線(xiàn)現(xiàn)狀與交底內(nèi)容、樣洞資料不符或出現(xiàn)直接危及管線(xiàn)安全等異常情況，立即通知建設(shè)單位和有關(guān)管線(xiàn)單位到場(chǎng)研究，商議補(bǔ)救措施，在未做出統(tǒng)一結(jié)論前，不擅直處理或繼續(xù)施工，施工過(guò)程中對(duì)可能發(fā)生意外情況的地下管線(xiàn)，事先制定應(yīng)急措施，配備好搶修器材，以便在管線(xiàn)出現(xiàn)險(xiǎn)兆時(shí)及時(shí)搶修。

5 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)法隧道工程是一項(xiàng)綜合性施工技術(shù)，通過(guò)多年不斷摸索和實(shí)踐己經(jīng)形成了一套比較成熟的施工技術(shù)，在地鐵建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。這對(duì)施工人員素質(zhì)提出了更高的要求，需施工人員通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，熟悉這些相關(guān)的施工技術(shù)，掌握盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量監(jiān)控重點(diǎn)及相應(yīng)對(duì)策，才能為今后盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量、施工安全提供有力的保證。