盾構下穿河流砂卵石地層的施工技術措施

張丹春

【摘 要】論文主要針對盾構下穿河流砂卵石地層的施工技術措施展開深入研究，重點通過積極開展地質補勘工作、河堤和河床加固、噴涌和涌砂的控制、對盾構機實施控制等，來確保盾構掘進的安全性、穩定性，將盾構下穿砂卵石地層施工水平提升上來，給予下穿砂卵石地層施工一定的保障。

【關鍵詞】盾構;砂卵石;施工技術

【Keywords】 shield; gravel; construction technology

【中圖分類號】U231+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）01-0187-02

1 引言

對于盾構施工法來說，對地層具有高度的適應性，而且也具有高度的施工安全性，屬于重要的施工方法之一，在應用盾構法施工過程中，極容易擾動周圍的土層，進而造成地表出現隆起或沉降等現象，從而嚴重威脅到周圍建筑物和地下管道設施的安全性。本文主要分析盾構施工法在穿越流溪河這一風險源的過程，進而充分彰顯出盾構施工技術的應用價值。

2 工程案例

本文主要以廣州地鐵為例，在施工過程中，需要穿越流溪河，這是該地鐵工程建設中的重要風險源，該河面總寬度在50m左右，河床為圓狀砂卵石。其中，流溪河是盾構隧道穿過的必經之地，通過地質勘查可以了解到，河床中砂卵石含量最高達到90%，而且卵石中摻雜一些漂石，含量為5%。對于盾構隧道經過的砂卵石層來說，具有較大的含水量，而且透水性也較為顯著。

3 盾構下穿河流砂卵石地層的施工過程中存在的不足之處

一般來說，盾構隧道下穿河流施工，極易導致風險的出現，再加上受到砂卵石地層的影響，可以將風險總結為：首先，在盾構掘進過程中，涌砂、噴涌等現象難以避免，一定程度上不利于盾構掘進工作的開展;其次，該地鐵地質環境是比較惡劣、復雜的，漂卵石含量較高，因此，在盾構掘進過程中，在河道下方極易出現刀盤被卡住現象，從而引發停機。同時，在盾構掘進過程中，超方現象也難以規避，從而造成在河底和河堤處，坍塌透水現象經常出現。最后，在盾構前行過程中，如果盾尾部的密封效果難以保證，極容易擊穿盾尾密封，從而導致盾尾漏水現象的出現。

4 盾構下穿河流砂卵石地層的施工技術措施

4.1 積極開展地質補勘工作

結合地質勘查報告可以了解到，該段地鐵工程經過的流溪河的地質情況變化較小，而且大都為砂卵石地層。在正式施工之前，針對施工環境的地質情況，開展補充勘查是至關重要的，將其地質構造進行明確化，從而選擇最為適宜的施工方法，為后續施工奠定堅實的基礎，并更好地控制盾構機掘進的姿態，為盾構機掘進相關參數的調整提供一定的便利性，避免周圍圍巖過多地影響到盾構施工，從而確保盾構通過砂卵石地層的安全性和迅速性。

4.2 河堤和河床加固

4.2.1 河堤加固

在河堤加固中，袖閥管注漿加固方式，具有廣泛的應用前景。在盾構隧道通過流溪河之前，在河堤兩側，針對地表注漿預加固處理方式，進行了廣泛應用，地表注漿預加固孔布置為間排距3m×3m。加固區主要包括兩個，各個加固區所布置的孔有30個，上游和下游測孔深分別為22.55m、22.85m，布置方式如圖1所示。

4.2.2 河床加固

針對河床加固，沿著河流方向25m處范圍內，對鋼筋網片進行了應用，以此來進行鋪設，在鋪設鋼筋網片前，澆筑C15混凝土墊層厚5cm，隨即澆筑C20混凝土20cm。

第一，控制河道水量。在施工階段中，如果遇上了枯水期，河流要發揮出排放居民區廢水的功能[1]。在施工過程中，對于項目部門來說，要與河道管理部門之間保持密切的聯系和來往，在盾構穿越段河道的上游處，設置水閘，以便于更好地控制河道水流量。第二，河床處理。在圍堰斷流以后，針對小型挖掘機，具有廣闊的應用前景，借助小型挖掘機，以此來清理好砂卵石，避免在河床表層出現淤泥，清除厚度要控制在50cm以上，并且在清除以后，會出現開挖面，所以要進行相應的整平。在施工范圍內，其回填土要使用優質黃土，回填土要分層進行鋪墊，底下2層要使用人工平板振動務實，各層分層厚度為500mm。第三，鋼筋網的鋪設。對于鋼筋網片來說，主要運用了鋼筋加工，網格尺寸為20cm×20cm。然后要將鋼筋網搭接成一個網格，長度要至少為10cm，在搭接點處，要加強點焊連接的應用，鋪設要確保高度的平順度。第四，混凝土澆筑。在清理好河床部位以后，要先鋪設5cm厚C15墊層混凝土，為開展混凝土澆筑工作奠定堅實的基礎。在混凝土中，主要應用了商用C20混凝土。此外，混凝土的澆筑，必須要一次性完成，避免出現施工縫，確保混凝土板的整體性、完整性。

4.3 噴涌和涌砂的控制

4.3.1 渣土改良

對于渣土改良，主要是指通過向刀盤前方加上一些膨潤土或泡沫劑等，及時切削刀盤上的渣土，并進行拌和，滿足渣土流動性、和易性等需求，從而順利出渣。

隧道下穿越地層主要是砂卵石地層，注入了適量的泡沫、膨潤土，以此來不斷提高土體的透水性，而且對于土體流塑性的形成也具有一定的作用。泡沫可以膨化土體，也可以保證刀具良好的潤滑性[2]，避免刀盤結泥餅。一般來說，在地下水量較大的情況下，僅僅借助泡沫，難以避免噴涌現象的出現，因此，要對進入土倉的地下水量進行有效控制，并防止地下水進入土倉內部。可行的措施是：加強盾構機渣土改良管路的應用，在土倉上部入閘門附近，要將膨潤土和聚合物結合在一起，在刀盤不斷轉動下，改良材料與渣土充分攪拌，在土倉內渣土的滲率要保持在較低范圍，確保地下水無法進入土倉內，避免出現噴涌現象。

4.3.2 加強同步注漿

結合工程實際，在管片和開挖輪廓之間，其間隙為150mm，所以，必須要開展相應的填充和密實處理工作，最大程度地避免地層出現沉降現象。在工程建設過程中，地層條件是重要的影響因素之一，地層具有極大的滲透性，要想確保河道安全性，必須要填充好管片外側間隙，并確定同步注漿液的配比。同步注漿液配比如表1所示，凝結時間為6天。

4.4 對盾構機實施控制

4.4.1 處理刀盤被卡住問題

第一，操作人員要具備良好的技術水平，嚴格規范操作盾構機的行為，避免刀盤卡住現象;第二，對于施工流程，要不斷進行優化和調整，避免停機現象的出現。如果出現刀盤被卡住現象，而且使用脫困扭矩也無法改善時，要將大量砂和膨潤土與聚合物混合在一起，形成黏稠液體，及時置換好土倉內的渣土，對刀盤扭矩進行合理化控制，從而處理好刀盤卡住現象。

4.4.2 處理盾尾漏水問題

第一，要加強優質盾尾油脂的應用;第二，在盾尾密封處，如果出現泄漏現象，要注重注入盾尾油脂，進而滿足止水止砂要求;第三，結合掘進情況，要密切關注盾尾是否出現漏漿現象，如果出現了漏漿現象，要及時更換盾尾刷。

4.5 其他后續保障措施

第一，對于管片上預留的二次注漿孔，要加強廣泛應用，等到盾構通過以后，及時補充注漿，確保盾構順利通過，并維護好河床的安全性;第二，左線盾構穿越流溪河之前，對于已經成型隧道左右線的土體，要積極開展洞內加固工作，保證左線掘進的順利進行。

5 結語

總之，在砂卵石地層下穿越河流進行盾構施工時，具有較高的風險性，如果出現冒頂或噴涌現象，將會嚴重影響到盾構的掘進安全性。要想確保盾構掘進安全，避免出現冒頂或噴涌現象，在掘進之前，要加固處理好河堤和河床，并合理設置掘進參數，落實好盾構設備的檢修工作，在掘進過程中，要注重渣土改良，將泡沫劑的發泡率保持在合理范圍內，從而保證左線的順利穿越。

【參考文獻】

【1】李尚革.淺析盾構技術及其在珠江三角洲水資源配置工程中的應用[J].廣東水利電力職業技術學院學報，2016，14（01）：21-25.

【2】張穎，許鵬，尹亮亮，等.沈陽地鐵盾構法施工的三維數值模擬研究[J].地質災害與環境保護，2015，26（01）：108-112.