地鐵泥水盾構掘進過程中的質量控制及事故處理

李 瀟

（中鐵三局集團廣東建設工程有限公司，廣東 廣州510000）

盾構施工的關鍵之一是確定盾構的類型及其配置。盾構的選型是一項綜合性的工作，應根據地質水文情況、工期、經濟性、環境保護、安全、可靠等各種因數綜合考慮。

1 管片選型控制

管片選型的兩個原則。第一，管片選型要適合隧道設計線路；第二，管片選型要適應盾構機姿態。這兩者是相輔相成的，前者影響整個隧道管片的需求計劃，后都影響隧道掘進和隧道軸線與設計軸線的偏差。所以在管片選型上，我們要結合盾尾間隙、推進油缸行程差、鉸接油缸行程、設計軸線等方面原因進行正確選型。

2 管片拼裝控制

管片拼裝時，必須將盾尾清理干凈，將管片沖洗干凈，避免管片間夾有雜物，使相鄰管片環面不平整，使管片局部受力過大產生開裂、破損。檢查管片止水條是否有脫落現象，管片拼裝時先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安裝，每環相鄰管片均布擺勻并控制環面平整度和封口尺寸，最后插入封頂管片成環。管片拼裝成環時，其連接螺栓應先逐片初步擰緊，脫出盾尾后再次復緊。拼裝完后及時調整千斤頂撐靴，防止千斤頂撐靴壓壞止水條，造成管片拼縫位置滲漏。

在曲線段管片拼裝時，人為意識的將管片向曲線內側水平偏移2mm-3mm，這樣有利于減少管片在轉彎處出現錯臺。

3 注漿控制

注漿按其注漿方式為同步注漿和二次補漿，按漿液性能分單夜漿和雙液漿。

3.1 同步注漿

同步注漿是指在盾構掘進過程中，盾構機向前行進，管片脫出盾尾與圍巖形成建空隙的同時，從位于盾尾的注漿管路注入漿液填充形成的建筑空隙。管片之間的連接相對管片的剛度而言表現為柔性，因此在同步注漿時必須控制好注漿壓力和注漿量，使之既能達到有效的填充建筑空隙，又不會對管片的成環質量產生影響。由于在盾構掘進中，對周圍土體產生一定的擾動，因此，在注漿時，不僅考慮到漿液要充滿管片背后的空隙，同時還要滲透至周邊的土層中，所以要求注漿量比計算的空隙要大些，一般取為理論空隙體積的130%～180%為系數，甚至更大。注漿的速度要結合掘進速度，而注漿量需結合地表沉降，在理論值上乘以合理的系數。

同步注漿施工時應注意以下事項：

（1）在推進油缸行程達到1600-1650mm之間時，停止注入漿液，改打膨潤土液洗管并將管內漿液壓人建筑空隙，以免漿液在管路中停滯過久堵塞管路；

（2）每掘進玩一環應檢查清洗注漿管路一次；

（3）注漿壓力原則上不應大于盾尾油脂腔的壓力，一般在5bar以內。

3.2 二次注漿

盾構施工過程中，因同步注漿效果不理想，漿液未能有效填充管片襯背后建筑空隙,造成地面沉降大，成管片上浮，漏水等缺陷。為改善這種現象，采用利用管片吊裝孔二次補充注入漿液。二次注漿可分為單液漿和雙液漿，在阻止管片上浮、控制地表城建時多采用注雙液漿。

二次注漿量和壓力要視環境而定。一般以注漿壓力來控制，注漿壓力常規下控制在0.5bar以內。二次注漿時應注意以下事項：

（1）在注漿前應查看管片情況并在注漿過程中進行跟蹤觀察，如有異常情況應立即停止注漿，并上報。

（2）在注入過程中應嚴密監視壓力情況，控制注漿壓力在0.5MPa以內。

（3）在注入過程中出現壓力過高但注入效果不明顯的情況時應檢查注漿泵及注漿管路是否有堵管現象，并立即進行清理。

（4）在注漿前應將同步注漿管路的所有球閥全部關閉。

（5）注漿前應查看盾尾油脂腔的壓力，如果壓力偏低，應適當手動注入盾尾油脂，以保證在注漿過程中有足夠的壓力避免盾尾漏漿。

（6）在注漿前應查看管片情況及土倉壓力情況并在注漿過程中進行跟蹤觀察，如有異常情況應立即停止注漿，并上報。

4 掘進中常見事故處理

4.1 地表沉降處理

地面沉降一般發生在軟弱地層中，沉降分為兩種，一是推進過程中刀盤位置發生沉降，二是后期盾尾沉降。推進過程中發生沉降的主要原因可能是切口環壓波動大，造成超挖，注漿不飽和，使地層發生變形沉降；還有可能是切口環壓小造成局部塌方或超挖，從而使地表地層沉降，一般這種情況發生在隧道上覆地層為軟弱地層的時候，由于軟弱地層穩定性差，對變形敏感，變化很快傳遞到地面產生地表沉降。后期沉降的產生與推進和注漿有關。即使地層穩定，若推進過程中發生超挖現象，而注漿沒有相應增加，則有可能造成部分施工空隙沒有填充，導致地層緩慢變形，最終產生地面沉降。

在地下水豐富的地層中，若注漿沒有及時凝固漿液被地下水稀釋帶走也造成注漿的不足，從而引發地面沉降。對只有單液注漿系統的盾構機，后期沉降也可能受切口水壓影響。由于單液注漿凝固時間長，注漿完成后其壓力可能迅速消散，直至其值與切口水壓相同，若所設定的切口水壓過低，則有可能使地層緩慢變形后形成地面沉降。

4.2 盾尾漏漿處理

盾尾漏漿是盾構施工最常見的，也是最麻煩的問題。特別是在富水層中掘進，如果盾尾刷受損，盾尾間隙差，漿液凝固時間長，注漿壓力大等原因，漏漿的頻率高很多。

盾尾漏漿有兩種形式：漏泥漿和漏砂漿（實際掘進中盾尾還會漏水）。

盾尾漏漿的根本原因是：

（1）盾尾刷在掘進過程中由于盾尾間隙差，盾尾刷受管片擠壓導致失去彈性或者脫落造成盾尾漏泥漿和砂漿及清水。

（2）漿液凝固時間過短,造成漿液不能充分填充管片后空隙,而是堆積在注漿口附近,造成注漿通道受限制,后續漿液壓力必然劇增,當漿液壓力高于盾尾刷和油脂的抗壓力時,就會擊穿盾尾刷和油脂襯背而造成盾尾漏砂漿，長期下去就會導致盾尾漏泥漿和砂漿及清水。

所以在防止盾尾漏漿最有效的措施是保護好盾尾刷和控制好注漿壓力與漿液的凝固時間。在掘進過程中盾尾漏漿，首先應當了解漏漿情況，具體位置在哪個部位，漏漿量有多大，盾尾間隙如何，注漿壓力有多大，綜合以上信息進行處理。

（1）如果漏漿量不大，而盾尾間隙比較合理的情況下，對漏漿位置進行手動補盾尾密封油脂（對漏泥漿或者砂漿都可行），漏漿部位嶄停注漿。

（2）如果漏漿量大，而盾尾間隙比較合理的情況下，在對漏漿位置進行手動補盾尾油脂的同時往盾尾曬海綿條，漏漿部位嶄停注漿。

（3）如果漏漿量大，而盾構間隙差的情況下，在手動補盾尾油脂的同時往盾尾塞海綿條，漏漿部位嶄停注漿。管片選型往間隙大的部位走，在掘進下一環過程中注意盾構機姿態盡量不要擺動來進行糾偏。

（4）控制好盾尾密封油脂的注入，盾尾油脂的損耗與掘進速度成正比，速度過快則注入盾尾的密封油脂在單位時間內不能滿足其消耗量,若不及時調整油脂泵注脂率,則盾尾刷內的油脂量和注入油脂的壓力不能及時密封盾尾,勢必造成尾刷的密封效果減弱,形成盾尾漏漿。

5 結語

在現有空間的基礎上如何拓展生存環境成為目前亟待解決的問題，目前根據國家基本經濟發展戰略，今后幾年城市地下空間的開發與建設，已是現今城市改造最行之有效的方法之一，而作為改造的重要組成部分，地鐵的建設也是我國城市空間開發的重點。因此，作為地鐵建設人員必須做好工程施工的質量保證工作，這樣才能創造優質工程。

［1］周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].北京：中國建筑出版社,2004.

［2］地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

［3］張鳳祥.盾構隧道[M].北京：人民交通出版社,2004.

［4］陳春林,房延利.盾構施工通風的初步探討[J].山西建筑,2010.