盾構穿越變粒巖施工技術

牛曉懷

摘 要：深圳市機場北站包括福永站盾構區間，地下水埋深較淺，局部地下水和地表水相連，隧道內易形成積水，洞頂分布淤泥、細砂、可塑狀砂質黏性土、全風化變粒巖、塊狀強風化變粒巖、中風化變粒巖、局部為微風化變粒巖，巖質堅硬，成洞困難。

關鍵詞：盾構掘金；穿越變粒巖；施工技術；同步注漿

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.139

深圳市機場北站福永站盾構區間2#吊出井區間左線全長為1 591.5 m，3#吊出井福永站區間555.886 m，機場北站2#吊出井區間右線里程1 549.2 m，3#吊出井福永站區間555.886 m，區間線路原始地貌為濱海灘涂，現為機場填海擴建區、魚塘、新和村居民區等，地形起伏較大，隧道開挖斷面地層變化差異較大，地下水埋藏較淺，局部地下水和地表水相連，隧道內易形成積水，且成洞困難。

1 施工技術

1.1 盾構掘進

在盾構施工中，根據不同巖層和覆土厚度，配合地面監測信息的分析，結合推力、推進速度和出土量三者的相互關系，盾構掘進要保證坡度的穩定，要時刻調整偏差，減少對土體的二次擾動。在盾構掘進的過程中，設置專人檢查刀盤前方圍巖變化情況，有無硬巖傾入刀盤。根據盾構前體月導臺結合緊密情況，保證掘進過程的安全性。

盾構推進時，刀盤前方的監測人員與盾構主司機要緊密配合，使盾構機沿導臺的中心前移，保證盾構前移時管片受力均勻。

1.2 管片拼裝

在管片拼裝的過程中應做好測量工作，保證襯砌環與環之間平直，控制環面及橢圓度、管片之間的縫隙，及時調整拼裝的質量。管片拼裝控制要注意以下幾點：①環面平整度控制。采用尺量檢查每個環，環縫之間的間距小于3 mm，避免相鄰接縫處管片出現破裂。②垂直度控制。加強施工過程控制，管片環面應該與設計隧道軸線垂直，如果發現管片偏差超過設計要求，就要及時采取糾偏措施，加楔子進行調整，直到管片環面與隧道設計軸線垂直為止。③高程控制。相鄰管片直接影響著隧道結構的受力、隧道凈空和整體的隧道質量，施工過程中要嚴格把控環高不能超過規范要求，因此，在管片拼裝前，要預先黏好定位棒（黏結劑抗剪強度≥1.5 MPa，定位棒抗壓強度≥2 MPa）。拼裝時，充分發揮定位棒的作用，使管片成環后各塊高差≤2 mm，保證各塊管片定位準確合格。④在拼裝管片之前，及時清理雜物，檢查管片的質量、型號以及管片密封情況，符合設計要求之后再進行拼裝。拼裝時，要嚴格控制管片的拼裝質量。⑤管片拼裝時，及時施做千斤頂，拼裝好后及時靠攏千斤頂，防止盾構機后退和發生突變。⑥管片縱、環向連接采用螺栓連接，螺栓的強度和緊密性直接影響著隧道整體結構的受力，所以管片之間連接螺栓必學牢固、可靠。

1.3 粒石填充

豆粒石填充采用濕噴機在刀盤前面噴射，濕噴機噴射速率應達到6～9 m3/h。噴射豆粒石時，每三環在用沙砂在盾構切口周圍做一個圍堰，以防豆粒石和砂漿露出。從刀盤后吹入4～9 mm的石料，壓力一般控制在0.15～0.3 MPa。

在噴射豆粒石過程中，非操作人員不得進入工作面，以免飛石傷人。

1.4 同步注漿

1.4.1 同步注漿管理

在盾構推進過程中，通常情況下，只需壓注上部的一根管路即可。如果效果欠佳，可根據實際情況，同步開啟其他注漿管路。

1.4.2 加強對同步注漿質量的控制。

同步注漿量的大小要控制到建筑物空隙的210%～260%，才能減少周圍土體的變形。

1.4.3 二次注漿的必要性

由于注漿過程中填充的建筑物空隙可能會出現不密實和漿液收縮變形的現象，進而可能導致地面下沉安全隱患，因此，有必要進行二次注漿。漿液通過管片注漿孔注入地層，在施工過程中采用一邊推進一邊注漿的方法。如果注漿達不到設計要求，暫停盾構推進，保證土體不變形。在施工過程中，要根據觀測和監測數據判斷注漿參數和注漿量的大小，壁后注漿根據地質情況和監測結果隨時調整，保證地層不變形。

1.5 二次注漿

當漏漿嚴重、地面沉降報警時，需要進行二次注漿。壁后二次補注漿漿液選用雙液漿，暫定雙液漿配比如表1所示。

1.6 二次始發

盾構機即將到達盾構段掌子面時，盡可能地在盾體周圍填充豆粒石。填充完畢后，將刀盤前面清理干凈，包括設備和材料等。

盾構機頂到掌子面的同時開始轉動刀盤，根據滾動角變化，調整刀盤左轉右轉方向。直至盾體進入土體，滾動角變化不大為止。

2 盾構接收技術措施

2.1 準備工作

在盾構機到達洞門之前，需提前做好以下準備工作：①在盾構機刀盤露頭后安裝防水簾布壓板，避免盾構機破洞時的混凝土塊砸壞密封橡膠簾布；②在到達洞門口前，準備好砂袋、水泵、水管、方木、風炮等應急物資和工具，做好破除洞門噴射砼的準備；③盾構機到達前，在接收導軌上預先涂抹油脂，減少盾體與鋼軌的摩擦力。

2.2 盾構到站接收要求

為了保證盾構的安全接收，首先要進行測量，只有測量計算準確無誤，才能安裝盾構接收架。接收架的高度要比盾構進洞高程稍低一點，接收架必須與井壁固定牢固，洞門鑿出到位，所有封堵材料及其他準備工作安排就緒。

為了保證盾構進出洞的施工安全，要及時對出現滲漏點的位置進行注漿加固，防止盾構進出洞漏泥漿。完成滲漏點注漿后，緊接著要對隧道內管片注漿。注漿球閥起到堵漏漿和泄壓作用，最后要檢驗注漿結果。

盾構出洞距離洞口10 m時，盾構司機和現場跟班管理員要及時檢查盾構機的刀盤和油壓數據。如果發現有升壓趨勢，可能切口已經到達加固邊緣，必須減緩推進速度，及時調整低密封藏的壓力，并向前艙一邊推進一邊注水，保證切削面光滑，使削下來的土石呈流動狀態，能夠較順利地排出。

在洞門混凝土吊除后，盾構應盡快推進并拼裝管片，盡量縮短盾構進洞時間。洞圈特殊環管片脫出盾尾后，立即用弧形鋼板與其焊接成一個整體，并用漿液填充管片與洞圈之間的間隙，以減少水土流失。

根據實際情況，必要時可采用第二套施工方案，加強注漿，確保施工安全。

在盾構進洞后正常施工階段，要設置專人對隧道周圍建筑物進行沉降測量和觀測。如果發現變形情況，要及時通知通知盾構機司機，通過調整盾構參數來控制沉降變形。

2.3 盾構進站應急預防技術措施

2.3.1 出洞時盾構機“撞頭”

出洞時，盾構推進根據洞門復測時的姿態實時調整掘進姿態貫通，當接收托架標高與洞門標高一致，而刀盤比盾體大時，就容易出現盾構機“撞頭”現象。這時，要采取如下措施：①控制盾構機出洞前的姿態，并將機頭豎直偏差控制在0～10 mm；②出洞處接收托架標高要比設計標高低2～3 cm；③在出洞時，上方離洞門2 m范圍內鋪滿砂袋，防止貫通時洞門混凝土掉下來砸傷接收托架。

2.3.2 洞門處涌水、涌砂的處理

在距洞門前15環進行二次注漿封水，其后10環管片每兩環進行二次注漿封閉一環。其前方每一環進行雙液注漿封閉一環，直至盾構機完全進洞，防止已成型隧道管片與土體之間的水順著盾體進入刀盤前方，導致洞門處出現涌水、涌砂現象。

盾構機掘進時，同步注漿要注滿，盡量將管片與土體之間得縫隙填密實，以有效地將加固體后方的水、砂堵住，防止其進入刀盤前方。

2.3.3 零土壓狀態下掘進的管片拼裝

盾構機刀盤進入洞門圈，倉內土壓降低為0后，盾構機前面失去了反作用力，千斤頂的推力也隨之減小。為保證管片間緊密接觸和接縫防水質量，在最后的10環管片上安設縱向拉緊聯系裝置，以輔助管片縱向壓緊密封橡膠條；同時，管片拼裝時，盾構機前部在接收架上焊接型鋼擋塊，通過擋塊提供反作用力。

3 結論

本文結合本工程穿越變粒巖施工得出如下結論：①盾構穿越變粒巖時，刀盤磨損嚴重；②二次注漿是保證盾構安全通過的重要措施；③做好監測、測量，根據地質條件及時調整注漿參數是保證盾構順利推進的基本條件。

〔編輯：王霞〕