富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)下穿機(jī)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

尹紅

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司 廣東深圳 518000

1 工程概況

成都地鐵10號(hào)線二期工程機(jī)場(chǎng)2航站樓站-雙流西站盾構(gòu)區(qū)間總長(zhǎng)8233.592m。其中下穿雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)段滑行道280米，停機(jī)坪區(qū)域范圍850米。隧道管片外徑6米，內(nèi)徑5.4米，幅寬1.5米；隧道拱頂最大埋深22米，最小埋深8米[1]。

區(qū)間隧道地質(zhì)主要以＜3-5-2＞中密卵石土及＜3-5-3＞稍密卵石土為主，＜3-5-2＞稍密卵石：灰黃色，潮濕-飽和，稍密，卵石約占55%-60%，粒徑一般2-8cm，＜3-5-3＞中密卵石：灰黃色，中密，局部稍密，飽和，卵石含量60%-70%，圓礫、中砂充填，卵石粒徑2-15cm。

2 盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 掘進(jìn)參數(shù)控制

通過(guò)對(duì)比分析掘進(jìn)狀態(tài)、出土量、出渣稱重及渣土改良狀態(tài)，下穿機(jī)場(chǎng)段掘進(jìn)參數(shù)表如下：

2.2 渣土改良

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泡沫發(fā)泡效果、渣土流動(dòng)性等情況，調(diào)整泡沫及膨潤(rùn)土、土倉(cāng)加水量的參數(shù)，掘進(jìn)過(guò)程中的渣土流動(dòng)性良好，掘進(jìn)狀態(tài)穩(wěn)定、可控。

2.3 同步注漿

同步注漿漿液采用可硬性漿液，即以粉煤灰、砂、膨潤(rùn)土和水泥等拌合成特制水泥砂漿作為同步注漿材料，初凝時(shí)間控制5.5h內(nèi)。注漿量控制每環(huán)（1.5米）在6-7m3；

2.4 二次注漿

每環(huán)管片上半部，通過(guò)管片預(yù)留孔，及時(shí)補(bǔ)注水泥漿，水泥漿水灰比為1：1，注漿量根據(jù)掘進(jìn)情況有波動(dòng)，一般在每環(huán)0.5-1m3。同時(shí)根據(jù)地層匯水情況每10-20環(huán)進(jìn)行止水環(huán)施作，注漿壓力控制在0.2-0.4MPa，注漿點(diǎn)位為K塊外的所有預(yù)留注漿點(diǎn)位，注漿量為每環(huán)1-2m3，漿液為水泥-水玻璃漿液，水灰比為1:1，水玻璃與水泥漿比例為3:1。

2.5 深層注漿

成都雙流機(jī)場(chǎng)部分地層含有夾砂層，地質(zhì)變化容易造成出土不暢等情況，為了更精確的控制地層損失，確保沉降可控，確保連續(xù)施工，在盾構(gòu)機(jī)連接橋位置，采用人工敲擊的方式，進(jìn)行鉆孔深層注漿；注漿位置為隧道頂部（每隔5環(huán)左右或者出渣異常、地質(zhì)異常部位），注漿管采用特制加工的0.3米、0.5米帶孔可對(duì)接的鋼花管，正常情況下注水泥漿，水灰比為1:1，如遇到地層損失，為達(dá)到快速填充的效果，可注入惰性漿液；注漿壓力在0.3-1.0Mpa，注漿時(shí)，密切關(guān)注管片的位移情況。

2.6 中盾注漿

盾構(gòu)開(kāi)挖直徑6280mm，中盾直徑6250mm，中盾與開(kāi)挖面界線之間存在大概50mm的間隙。根據(jù)這個(gè)數(shù)值可求出每環(huán)注入漿液大約為1.1m3，但實(shí)際施工中，由于地層匯水等，注入量平均每環(huán)0.5m3左右，漿液采用克泥效漿液；

采用的配配比參數(shù)：

A液-克泥效漿液：每立方米約960L的水，搭配450kg克泥效材料；B液-水玻璃：水玻璃采用波美度40°的水玻璃原液。

同時(shí)，A、B流量計(jì)流速控制在20：1左右；A管注入壓力在0.3-0.6Mpa。B管注入壓力在0.2-0.4Mpa之間，如果A管壓力超過(guò)0.5Mpa持續(xù)時(shí)間過(guò)久，需暫時(shí)停止注漿，待壓力下降至正常數(shù)值后再進(jìn)行注漿。

3 機(jī)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

由于成都雙流機(jī)場(chǎng)運(yùn)行繁忙，高峰期間滑行道上平均2-3分鐘左右一趟飛機(jī)，給監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)了很大的壓力，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的監(jiān)測(cè)方案經(jīng)專家審核、機(jī)場(chǎng)審核，具體內(nèi)容如下：

3.1 機(jī)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制值

3.2 滑行道（280米）監(jiān)測(cè)方案

（1）監(jiān)測(cè)布點(diǎn)。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)不能影響飛機(jī)滑行，將在道面邊緣布設(shè)由 ETEL-A 型滑行道邊燈改裝后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在道面中心區(qū)域用噴漆標(biāo)記點(diǎn)為作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，草坪區(qū)域采用長(zhǎng)53cm，直徑22mm 的鋼筋，頂部綁焊直徑6cm 的圓形小棱鏡，將帶小棱鏡的鋼筋埋入地下50cm 作為沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊1米范圍內(nèi)草坪用除草劑清除。同時(shí)在滑行道兩側(cè)設(shè)置3米高的強(qiáng)制觀察墩[2]。

（2）監(jiān)測(cè)方法。滑行道區(qū)域監(jiān)測(cè)：采用水準(zhǔn)觀測(cè)和三角高程觀測(cè)兩種方法相結(jié)合的方式對(duì)該區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水準(zhǔn)觀測(cè)：當(dāng)有條件進(jìn)入滑行跑道區(qū)域時(shí)采用水準(zhǔn)觀測(cè)方法。對(duì)噴漆標(biāo)記點(diǎn)位和棱鏡頂部進(jìn)行測(cè)量。

（3）監(jiān)測(cè)成果。滑行道累積沉降在±1mm。

3.3 停機(jī)坪（850米）監(jiān)測(cè)方案

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)。地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用噴漆和鉆孔兩種方式布設(shè)。鉆孔方式：首先在地面開(kāi)Φ120mm的孔，打入Φ20mm螺紋鋼筋，鋼筋長(zhǎng)度1米，然后在鋼筋周圍填入細(xì)沙夯實(shí)，細(xì)沙頂部距離地面5cm，鋼筋露出細(xì)沙1cm，然后蓋上保護(hù)蓋，噴漆方式：在地表噴直徑4cm的圓形白色噴漆作為底色，待白色噴漆干后再噴直徑3cm的紅色圓形噴漆，待紅色噴漆干后，用細(xì)線占沾白色噴漆彈出圓的“十”字中心，中心即為每次監(jiān)測(cè)位置。

（2）監(jiān)測(cè)方法。停機(jī)坪地表沉降監(jiān)測(cè)采用天寶DINI03型電子水準(zhǔn)儀（每公里往返測(cè)高程中誤差0.3mm）和改造后的水準(zhǔn)尺。在水準(zhǔn)尺側(cè)面焊接螺母，將配套螺絲頂部打磨尖，每次監(jiān)測(cè)噴漆監(jiān)測(cè)點(diǎn)前將螺絲擰入螺母，將螺絲頂部尖頭立在噴漆的十字線中心即可；每次監(jiān)測(cè)鉆孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，取下螺母，直接將尺子立在監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂部即可。

（3）監(jiān)測(cè)成果。停機(jī)坪范圍累積沉降控制在±3mm。

4 其它探測(cè)技術(shù)在機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

為了更加有效觀察機(jī)場(chǎng)范圍的地質(zhì)變化情況，防止出現(xiàn)富水砂卵石地層滯后沉降等問(wèn)題，采用了地質(zhì)雷達(dá)和微動(dòng)探測(cè)技術(shù)。

4.1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方案及成果

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)布設(shè)測(cè)線2條（左右線各一條），探測(cè)選用100M天線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)深度為道面以下22m范圍。本次使用的處理軟件為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的GR雷達(dá)處理軟件處理各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次探測(cè)試驗(yàn)，由于機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)鋼筋的影響，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)整體精度不高，但地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)速度快，在盾構(gòu)掘進(jìn)遇到砂層、掘進(jìn)異常等部位，還是可以利用地質(zhì)雷達(dá)連續(xù)探測(cè)，來(lái)直觀判斷地質(zhì)變化情況，見(jiàn)圖2。

4.2 微動(dòng)探測(cè)探測(cè)方案及成果

微動(dòng)探測(cè)是一種基于微動(dòng)臺(tái)陣觀測(cè)的地球物理探測(cè)方法。由于機(jī)場(chǎng)的特殊性，前期盾構(gòu)區(qū)域地勘鉆孔數(shù)量極少，雖然利用鉆孔巖芯資料能夠準(zhǔn)確地揭示對(duì)應(yīng)鉆孔位置以下的巖層信息，但是相鄰鉆孔之間的地層巖性劃分是利用簡(jiǎn)單的插值法求取的，難以確保真實(shí)反映復(fù)雜地層的縱、橫向變化特征，導(dǎo)致了出現(xiàn)地質(zhì)信息盲區(qū)。我們利用微動(dòng)探測(cè)所得的橫波（S波）速度剖面，來(lái)填補(bǔ)鉆孔連井剖面中的地質(zhì)信息盲區(qū)，進(jìn)而識(shí)別出異常地質(zhì)體的位置、大小和形態(tài)，再結(jié)合已有的鉆孔分層信息來(lái)進(jìn)行巖性標(biāo)定，本次實(shí)施的微動(dòng)測(cè)試采用7臺(tái)EPS-2便攜式微功耗寬頻帶地震儀進(jìn)行微動(dòng)數(shù)據(jù)采集[3]。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)一年的多輪探測(cè)，對(duì)比地質(zhì)鉆孔取芯的情況，微動(dòng)探測(cè)雖然探測(cè)速度較慢，但在地質(zhì)補(bǔ)勘、地層變化、空洞探測(cè)等方面準(zhǔn)確率較高，能夠?qū)κ┕て鸬揭欢ǖ闹笇?dǎo)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述關(guān)鍵技術(shù)的把控，成都地鐵10號(hào)線二期機(jī)場(chǎng)段順利貫通，已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。保障了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行安全，也保障了盾構(gòu)施工的安全。同時(shí)，對(duì)于下穿運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)，除施工外，在聯(lián)動(dòng)應(yīng)急、信息溝通上應(yīng)做好預(yù)案。