泥水盾構過素樁區技術及堵管處理技術研究

鐘誠

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

1 概述

近年來，在現代化的城市發展過程中，城市軌道交通建設越來越快。在地鐵隧道線路規劃過程中，雖在設計上盡量采用現有道路地下空間，但由于城市既有建筑物林立，無法完全避免建筑物下方樁基礎直接侵入隧道范圍。所以，如何在不對樁基進行移除，通過泥水盾構本身掘進控制技術，保證地面及上方建筑物沉降控制，就具有重要意義。

2 工程概況及素樁堵管問題分析

2.1 工程概況及地質條件

亭崗站～白云湖站區間自白云湖站出站后過白云湖引水渠及華快高架橋，然后穿過滘心村建筑群，后沿石沙路南行，接入亭崗站。其中亭崗站～白云湖站區間盾構段右線起止里程為YDK29+028.701～YDK30+127.889，區間右線長1101.679m（短鏈長2.491m）。在YDK29+553.148處設置一座聯絡通道。亭崗站～白云湖站區間隧道主要穿越的地層有<3-1＞粉細砂、<3-2＞中粗砂、<3-3＞礫砂、<4N-1＞粉質粘土（流塑～軟塑）、<4N-2＞粉質粘土（可塑）、<4-2B＞淤泥質土、<9C-2＞灰巖微風化地層及土洞、溶洞。地層含水量大，地下水豐富，地表建構筑物多，施工風險較大。

2.2 素樁區概況

右線在里程YDK29+640～YDK29+710處存在素樁，此處地層為<4N-2＞粉質粘土（可塑）、<3-2＞中粗砂，地下水深為1～2m。地表構筑物原為民春哥商鋪樓、健成商鋪樓、求超商鋪樓，基礎為混凝土灌注樁，樁徑約0.8m，深度13m，該處隧道埋深6.9～7.5m，因此樁基侵入隧道輪廓線5.5～6.1m。該處地質平面圖、剖面圖如圖1～2。

圖1 素樁區地質平面圖

圖2 素樁區地質剖面圖

盾構機在素樁區掘進需堤防刀盤在破損素樁產生的混凝土塊堵塞環流系統，環流系統堵塞，導致盾構機停機，同時也會導致壓力過高，造成地面冒漿、爆管等后果。同時素樁本身強度低，掘進過程中極易產生大塊。因此，在素樁區掘進，要嚴格控制掘進參數，避免堵管造成的不良影響。

表1

3 技術措施及堵管處理措施

表2 右線樁基環數統計

3.1 掘進前準備工作

（1）盾構機過素樁提前討論方案形成技術交底，統計素樁位于刀盤及掘進環數的位置關系便于掘進時參數控制做到平穩、快速、安全過樁。

（2）增加采石箱格柵，利用采石箱格柵防止混凝土塊進入環流系統，阻擋在采石箱格柵前的大塊可以通過清理采石箱時將其清理出去。

3.2 掘進參數

（1）切口水壓：依據實際計算及現場經驗得，切口環水壓=該部位靜水水壓+0.5bar，因此素樁區掘進切口水壓控制在0.9～1.0bar。

（2）掘進參數：素樁區掘進過程中素樁與粘土層交替出現，不同的地層控制不同的參數，具體參數如下：

4 異常情況分析及處理措施

4.1 掘進參數異常

掘進過程中時刻注意參數變化，遇到素樁時速度突然減小，此時增大推力，扭矩也隨之增大，相應增大刀盤轉速，降低推進速度，減小貫入度，切削樁基具體參數以素樁區掘進參數為主。如果掘進過程中參數異常情況持續發生應立即停機分析原因，減少因參數異常而產生的其他不良后果，并且針對原因采取措施，待參數正常后恢復掘進。

4.2 環流參數異常

泥水盾構出渣方式為通過進排漿泵管路環流攜渣到地面分離設備后渣漿分離，素樁區掘進減小速度，減小貫入度的目的就是盡可能把樁基切成碎快進入管路環流到分離設備。實際刀盤切削中必然存在大塊通過刀盤開口進入泥水倉然后通過排漿泵吸入管路極易形成堵管，造成掘進受阻。根據現場施工經驗堵管情況歸納為兩種，一種是泥水倉到排漿泵進口堵管，一種是排漿泵出口到地面分離設備堵管。這兩種堵管現象分別可以從環流界面的參數分析得出。

（1）排漿泵進口壓力異常

根據現場施工經驗排漿泵進口壓力低限設置為0.5bar，低于0.5abr時V37自動打開補壓，說明此時排漿管路有堵塞情況發生。如果此情況持續發生，則切口水壓升高，進排漿流量減小此時管路阻塞情況比較嚴重應立即停止掘進環流切入機內、機外旁通模式循環，待進排漿流量、壓力恢復正常后方可掘進。如果在機外旁通模式下進排漿流量、壓力恢復正常，機內旁通時進排漿流量、壓力不能恢復正常則說明泥水倉到排漿泵入口有堵塞。首先考慮采石箱堵塞，因為采石箱入口管路直徑為300mm，出口為200mm，且中間加入格柵，尺寸為110mm×110mm（最大通過粒徑控制在156mm以內）通過刀盤開口進入泥水倉的石塊、鋼筋、木樁等進入到采石箱堆積阻塞格柵，清完采石箱環流進排漿流量、壓力恢復正常則恢復掘進，如果異常則分析泥水倉到采石箱有石塊堵在管路中，根據以往經驗拆除V05、V06、V07三通連接的軟管抽出管路中的泥漿查看管路如圖3～4所示，發現石塊及時處理，繼續環流待正常后恢復推進。

圖3 分離設備排漿管路彎頭拆除

圖4 管路彎頭處堵塞的混凝土塊、鋼筋

（2）排漿泵出口壓力異常

掘進過程中排漿泵出口壓力、流量異常，則說明排漿泵出口到地面泥水分離設備管路中異物堵塞，根據施工經驗在采石箱格柵完好的情況下管路堵塞主要是因為石塊、鋼筋、木樁混合堆積在一起相互阻礙造成排漿流量低、排漿泵的出口壓力高。此時需要增加進排漿泵的功率增大排漿泵的流量、出口壓力沖涮堵塞位置一段時間后如果恢復正常則繼續掘進，如果沒有變化則第一步切換分離設備排除排漿管路在分離設備處的堵塞情況，圖5～6地面分離設備彎頭堵塞情況。切換后排漿泵流量、出口壓力依舊異常。則考慮其他位置堵塞，此時主要排除管路彎頭是否堵塞，判斷方法用大錘敲擊管路聲音清脆則說明此處沒有堵塞，聲音混沌則說明此處有堵塞需要拆除管路做進一步排查。

（3）切口水壓力異常

素樁區掘進環流異常情況頻繁發生，導致切口水壓波動較大，容易產生地表沉降或者隆起，甚至冒漿現象。掘進過程中時刻注意環流界面參數，發現異常立即停止掘進，切換到旁通模式環流降低切口水壓波動維持掌子面的穩定，同時加強地面沉降監測。

5 總結

通過以上分析，過素樁主要概括為：時刻關注掘進參數變化發現異常立即切旁通，勤開采石箱處理堆積石塊、鋼筋、木樁確保環流正常，加強地表監測穩定切口水壓維持地表建構物穩定。實踐過程中不斷總結經驗教訓，做到連續、快速、安全通過此種地層。

通過泥水盾構本身泥水穩定掌子面壓力的優勢以及上述掘進技術控制措施和堵管處理措施，能有效的保證盾構穿越樁基地面沉降控制，可為以后類似工程提供寶貴經驗。

圖5 三通連接處軟管拆除

圖6 三通處堵塞的石塊

圖7 三通處取出的石塊

[1]黃威然，竺維彬.泥水盾構過江工程江底塌方風險的應對及處理[J].現代隧道技術，2006，43（2）：49～53.

[2]丁光瑩，章仁財，沈永東.大連路隧道盾構進洞技術比選.

[3]何小玲，張帆.上海翔殷路隧道盾構進洞口地基處理技術[J].地下工程與隧道，2006（3）：30～32.

[4]王世明.延安東路越江隧道盾構段施工評價初探[J].地下工程與隧道，1988（4）：7～13.