淺談軟土盾構(gòu)隧道施工理論及其實踐分析

常惠涵

中鐵二十五局集團有限公司，廣東廣州 510600

1 軟土盾構(gòu)隧道理論及其實踐分析

1.1 工程概況

長沙市軌道交通3號線一期工程從起點坪塘蓮坪大道站至終點龍角路站，共設(shè)站25座。該工程是3號線一期工程土建施工第9標段，區(qū)間左線總長2942.101m，右線總長3142.007m。該土建工程是對長沙地鐵3號線9標絲烈區(qū)間的軟土地基進行加固處理，區(qū)間線路間距為12.0～17.0m，最小平曲線半徑是3000m，豎曲線最大半徑是5000m，隧道埋深為5.400～17.940m左右。從烈士公園東站開始，沿車站北路向北行進，直至絲茅沖站。車站北路屬于長沙市內(nèi)主要的交通線路，行車量較大，并且周邊分布著較為密集的建筑物。

1.2 水文地質(zhì)情況

1.2.1 水文條件

通過施工前期的勘察報告可以得知，本次工程施工區(qū)域內(nèi)的地下水包括兩種：卵石層的孔隙水、人工填土層的上層滯水。卵石層、砂以及礫石中存儲孔隙水，其主要來源包括地表水、河流補給以及大氣降水，水流流量季節(jié)變化明顯。水位在豐水期上升，在枯水期下降，并且受瀏陽河水力影響較大。填土層中存儲上層滯水，其主要來源包括人工排水、管道滲水以及大氣降水等，受水分蒸發(fā)、流滲等影響，水量存在明顯的動態(tài)變化，在分布上也缺乏連續(xù)性。

1.2.2 地質(zhì)條件

該區(qū)間段屬于較為典型的河流侵蝕、堆積地貌，是瀏陽河河床的一部分，后期在人工改造下形成現(xiàn)有地貌，地形起伏不大，較為平坦。在本次勘察工作中，通過鉆探方式揭露的巖土層包括以下幾種：①瀝青與混凝土路面；②雜填土；③素填土；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；⑤圓礫；⑥卵石；⑦粉質(zhì)黏土；⑧細砂；⑨圓礫；⑩卵石。

1.3 旋噴樁施工方法和施工流程

第一，施工準備階段。首先，平整場地。在施工開始之前，首先要了解管線分布狀況，將施工區(qū)域地下2m內(nèi)所有的障礙物進行清除，對于部分無法清除的障礙物，需要對其進行保護處理。清除工作完畢后，開始進行場地的整平與夯實，同時還要對工程機械、電路以及輸送管線等進行合理布設(shè)，做到“三通一平”；其次，樁位放樣。利用全站儀對施工控制點進行測定，做好標記工作。測定合格后要進行樁位的布設(shè)，工具為鋼尺、測線，使用竹簽將其固定，控制好樁孔中心的位移偏差，確保其不超過50mm；最后，進行灰漿拌制系統(tǒng)以及排污系統(tǒng)的修建。在旋噴樁施工階段，可能會有10%～20%的返漿出現(xiàn)，需要將其引入到沉淀池內(nèi)部，沉淀并測定合格后才能進行排放。沉淀后的淤泥和施工渣土一同運走。沉淀系統(tǒng)、排污系統(tǒng)都屬于污水處理系統(tǒng)范圍內(nèi)。在水泥材料附近設(shè)置灰漿拌制系統(tǒng)，減少運輸污染，同時方便施工[1]。

第二，鉆機就位。當(dāng)鉆機就位后，需要調(diào)平并對中樁基、樁基垂直度進行合理調(diào)整，確保鉆桿和樁位在同一位置，偏差控制在10mm之內(nèi)，鉆孔的垂直度偏差控制在0.3%以內(nèi)；在鉆孔施工開始之前，首先要對泥漿泵和空壓機進行調(diào)試，確保其處于正常的運行狀態(tài)；對鉆桿長度進行校正和檢驗，在鉆塔旁邊使用紅油漆進行深度線的標注，確保其符合設(shè)計要求。

第三，引孔鉆進。在正式施工之前，首先要進行試噴，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，然后才能開始正式的鉆孔施工。在鉆孔階段，施工人員需要對鉆桿節(jié)數(shù)進行詳細、準確記錄，以免出現(xiàn)差錯。

第四，拔出巖芯管并將注漿管插入其中。在鉆孔深度到達設(shè)計標準后，需要將巖芯管拔出，使用注漿管進行替換，插入深度要符合預(yù)定標準。在插管階段，施工人員要采取邊射水、邊插管的方式進行，以免泥沙對噴嘴造成堵塞。控制好水壓，確保其在1Mpa以內(nèi)，防止壓力過大射穿孔壁。使用塑料布對高壓水噴嘴進行包裹，以免管道內(nèi)部進入泥土。

第五，旋噴提升。在噴射注漿管插入深度滿足設(shè)計要求后，需要將其與泥漿泵接通，按照從下到上的順序進行旋噴，并且清理干凈泥漿。在噴射過程中，首先要調(diào)整好噴射壓力，當(dāng)其達到預(yù)定標準時，逐步提升旋噴管，防止對旋噴管造成損壞。除此之外，為了確保樁底施工質(zhì)量，當(dāng)噴嘴到達設(shè)計深度時，需要在該位置停留旋轉(zhuǎn)約10s，確保孔口正常冒漿，然后才能繼續(xù)旋噴提升。在旋噴施工過程中，鉆桿的旋轉(zhuǎn)與提升必須同時進行，不允許出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。如果出現(xiàn)鉆機故障問題，需要立即停止施工，防止樁體斷裂，此時施工人員需要對故障進行及時檢修和排除，以免對整體施工質(zhì)量造成影響。為了實現(xiàn)樁底施工質(zhì)量的提升，在樁底1m左右可以將鉆桿噴漿旋轉(zhuǎn)時間進行適當(dāng)增加。除此之外，施工人員還要考慮到土層差異，對旋噴參數(shù)進行合理調(diào)整。

第六，鉆機移位。在旋噴施工過程中，當(dāng)旋噴提升至設(shè)計標高時，需要立即停止，將鉆頭提升至出孔口，對輸送管道、注漿泵進行清洗，然后進行鉆機移位。

2 施工常見質(zhì)量問題及處理措施

2.1 固結(jié)體強度不均勻與縮頸問題

造成這一問題的主要原因包括：沒有考慮到施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，噴漿方法、噴漿工具的選擇不恰當(dāng)；在施工過程中，噴漿設(shè)備發(fā)生故障問題，導(dǎo)致噴漿中斷；沒有按照設(shè)計要求和施工標準控制旋轉(zhuǎn)速度、拔管速度和注漿量，導(dǎo)致樁身直徑大小不一，漿液噴射不均勻；沒有均勻、充分地攪拌噴射漿液和切削土粒；設(shè)備在硬度較大的粘性土中穿過，從而造成縮頸現(xiàn)象。

預(yù)防措施與處理方法：做好施工現(xiàn)場勘查工作，明確施工區(qū)域的地質(zhì)條件，認真研究設(shè)計要求，在此基礎(chǔ)上進行噴漿方法、噴漿工具的選擇；在噴漿施工正式開始之前，首先要做好壓漿壓氣試驗工作，確保正常后才能開始配漿，確保噴漿持續(xù)進行，不能出現(xiàn)中斷現(xiàn)象；對固結(jié)體的形狀、樁身均勻性認真研究，在此基礎(chǔ)上進行旋轉(zhuǎn)速度、提升速度、注漿量以及噴射壓力等參數(shù)的確定；對于容易產(chǎn)生縮頸問題的部位，采取定位旋噴法進行施工，或者采用復(fù)噴方式來擴大樁徑；將漿液稠度、水灰比等控制在合理范圍內(nèi)。

2.2 壓力上不去

造成這一問題的主要原因包括：密封工作沒有做好，導(dǎo)致安全閥、管路等接頭部位出現(xiàn)滲漏；泵閥受到損壞，油管破裂造成滲漏；沒有控制好安全閥的安全壓力，導(dǎo)致其數(shù)值偏低；吸漿管內(nèi)部有空氣殘留。

預(yù)防措施與處理方法：在噴漿施工過程中，如果出現(xiàn)壓力上不去的情況，需要立即停機檢查，確保壓力上升正常后，通過清水來進行調(diào)壓試驗，確保其滿足規(guī)定要求后才能重新開始施工。

2.3 壓力驟升

造成這一問題的主要原因包括：噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；沒有沖洗干凈高壓管，導(dǎo)致漿液沉積在管內(nèi)，或者管道被雜物堵塞；泵體、出漿管路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

預(yù)防措施與處理方法：停止噴漿施工，對機具設(shè)備等進行檢查。首先進行卸壓，如果是噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，需要提升鉆桿，然后對其進行疏通；如果是其他堵塞現(xiàn)象，需要先將接頭松開，然后對其進行疏通，確保堵塞問題解決后才能再次開始工作[2]。

2.4 鉆孔沉管困難、偏斜和冒漿問題

造成這一問題的主要原因包括：在施工過程中遇到地下障礙物，地面平整度和夯實度不足，鉆桿傾斜度超出設(shè)計要求；沒有控制好注漿量，與實際需求量出現(xiàn)較大偏差。

預(yù)防措施與處理方法：使用釬探設(shè)置樁位點，及時發(fā)現(xiàn)施工區(qū)域的地下障礙物，或者將其清除，或者將樁位點進行移動；做好噴漿前的場地平整控制，嚴格控制鉆桿與地面的傾斜度，確保其不超過1.5%；噴頭采用側(cè)口式，根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)小出漿口的孔徑，以此實現(xiàn)噴頭噴射能力的提升。控制好注漿量，確保其滿足實際要求；合理設(shè)計漿液配合比，將適量的速凝劑摻入到漿液中，實現(xiàn)漿液固結(jié)時間的縮短，以此消除冒漿問題。

2.5 固結(jié)體頂部下凹

造成這一問題的主要原因包括：當(dāng)水泥漿液和土壤混合在一起后，具有析水性的漿液會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致凹穴出現(xiàn)在固結(jié)體頂部，凹穴深度受多方面因素影響，包括固結(jié)體長度、直徑以及漿液析水特性等。

預(yù)防措施與處理方法：控制好旋噴長度，盡可能使其大于設(shè)計長度0.3～1.0m；在施工結(jié)束后，鑿去一部分固結(jié)體，同時利用混凝土將凹穴處填滿；在注漿結(jié)束后，鉆深固結(jié)體頂部0.5～1.0m范圍，在原先位置進行再次注漿噴射。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，許多新材料、新技術(shù)、新工藝與新設(shè)備逐漸被應(yīng)用到地鐵隧道施工過程中，盾構(gòu)技術(shù)就是其中一個重要表現(xiàn)。在地鐵軟土盾構(gòu)施工階段，施工人員必須做好現(xiàn)場勘察工作，了解施工區(qū)間段的地質(zhì)水文條件，在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的施工方案，并將其落實到施工全過程中，有效確保地鐵運行的安全性與可靠性。