1、富水軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)摘要：廣州市河湖眾多，水網(wǎng)發(fā)達(dá)，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，南珠江兩岸也加快了開發(fā)的步伐。本文以廣州市軌道交通十號線某區(qū)間為例介紹了富水軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)通過控制與優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)、渣土改良、改善同步注漿工藝以達(dá)到控制地層變形、管控風(fēng)險及提高效益的目的。為類似工程施工提供了借鑒。關(guān)健詞：富水軟土地層，盾構(gòu)掘進(jìn)，施工技術(shù)引言隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地鐵越來越普及隨著工程的增多，城市交通壓力得到有效緩解，交通安全水平得到提高它在一定程度上是城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要產(chǎn)物。從目前各大地鐵的應(yīng)用情況來看，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，地鐵工程對變形控制要求很高，因此，如何在富水軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)施

2、工具有重要意義，富水軟土層含水量高，流動塑性大，周圍環(huán)境差在盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)容易失控，這種現(xiàn)象主要表現(xiàn)在盾構(gòu)機(jī)頭栽植和上浮，從而造成盾構(gòu)管片浮動和其他問題；如果盾構(gòu)參數(shù)控制不當(dāng)，會對周圍環(huán)境和結(jié)構(gòu)造成破壞地面容易下沉。因此，盾構(gòu)隧道施工的風(fēng)險分析非常重要并進(jìn)行風(fēng)險控制，確保開挖面穩(wěn)定，有效控制地表沉降，準(zhǔn)確確保沿線構(gòu)筑物安全，合理選擇隧道控制施工管理指標(biāo)管理意義重大。本文以廣州市軌道交通十號線明挖車站為例介紹了盾構(gòu)法在富水軟土層中施工的成功經(jīng)驗，供參考。1.工程概況區(qū)間所屬地貌為珠江三角洲沖積平原（海陸交互沖積區(qū)），場地地形較平坦，相對高差較小，地面高程一般為7.338.76m。以

3、水道、道路、廠房、空地為主。區(qū)間右線長度1794.459m，設(shè)計起迄里程為YDK19+375.100YDK21+166.000,采用土壓平衡盾構(gòu)法施工，區(qū)間隧道管片外徑6.4m，內(nèi)徑5.8m，管片厚度0.3m,管片寬度1.5m，楔形量48mm。區(qū)間隧頂覆土約ll.5m27.7m。最大埋深位于進(jìn)江前空地為27.7m，最小埋深位于珠江航道內(nèi)為11.5m。區(qū)間主要穿越翠園路、電力管廊、高壓電塔、工業(yè)廠房、珠江堤防工程、丫髻沙大橋、環(huán)城高速及其他道路等。區(qū)間線路出東沙站后向東敷設(shè)，約670m處下穿珠江，穿越珠江主航道后進(jìn)入丫髻沙島，出島后穿越珠江航道，最后向東北穿越石溪社區(qū)、廠房等進(jìn)入大干圍站。區(qū)間地

4、層對沉降較為敏感，對隧道施工要求較高。詳見【圖1大干圍站東沙站區(qū)間場地環(huán)境衛(wèi)星圖】。圖1大干圍站東沙站區(qū)間場地環(huán)境衛(wèi)星圖】1.工程地質(zhì)、水文條件地質(zhì)情況大致如下：（1）雜填土雜色，有灰黑色、磚紅色、褐紅色、黃色等，主要成分為黏性土、碎石、砼塊、生活垃圾、建筑垃圾等回填而成，路面段和廠區(qū)等地段上部10cm為碎石墊層或砼路面。雜填土主要呈松散欠壓實狀，不均勻，為近代人為填土，填齡大于5年。淤泥深灰、灰黑色，飽和，主要由粉黏粒組成，含少量粉細(xì)砂，局部夾團(tuán)狀粉砂，可見朽木，略帶腥味，局部有機(jī)質(zhì)富集相變?yōu)槟嗵抠|(zhì)土，局部有貝殼碎片或蠔殼（3）中粗砂3-2呈灰黃、灰白色，飽和，以稍密中密松散，顆粒成分以石英

5、、長石為主局部，局部含少量黏粒，分選性差，級配良好，底部混有少量礫砂。（4）粉質(zhì)黏土5n-l呈褐紅、暗紫紅色等，稍濕，可塑狀，為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化殘積土，土質(zhì)較均勻，干強(qiáng)度韌性低，遇水易軟化崩解，壓縮性中等。（5）全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖6主要呈全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，暗紫紅色、青灰色，母巖多為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，巖石礦物風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖組織結(jié)構(gòu)已基本風(fēng)化破壞。（6）強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖7-2、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖7-3褐紅、紫紅、紫褐色，母巖多為泥質(zhì)粉砂巖，巖石礦物風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞。（7）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖8-3青灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)，失水易干裂，巖

6、芯較破碎呈塊狀短柱狀，巖質(zhì)軟，錘擊聲啞。區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)段200m左右為軟土地層，拱頂及上部洞身范圍內(nèi)地層主要為2-1a淤泥層和3-2中粗砂層。水文情況：本區(qū)間地下水按賦存方式為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水，初見水位埋深0.7-2.9m，穩(wěn)定水位埋深0.8-3.6m。（1）第四系松散層孔隙水、第四系松散層孔隙水主要賦存于海陸交互相沉積層淤泥質(zhì)粉細(xì)砂2-2、淤泥質(zhì)中粗砂2-3、沖洪積粉細(xì)砂3-1、中粗砂3-2中。滲透系數(shù)K2-2、2-3=3.5m/d,K3-l=8.0m/d,K3-2=12.0m/d，本站第四系松散層孔隙水主要為承壓水，局部為潛水。（2）層狀基巖裂隙水基巖裂隙水主要賦存于礫巖和泥質(zhì)

7、粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化帶及中等風(fēng)化帶中,地下水的賦存不均一,在裂隙發(fā)育地帶,水量較豐富,具承壓性。滲透系數(shù)一般為0.991.40m/d。1.掘進(jìn)參數(shù)分析及優(yōu)化2.1土壓力分析盾構(gòu)隧道采用土壓力平衡時,施工的關(guān)鍵是設(shè)置水土壓力、推進(jìn)速度、推力與土方量的關(guān)系,并根據(jù)松弛高度計算土壓力的理論值,對盾構(gòu)施工軸線和地面沉降的控制起著重要作用。在施工過程中,結(jié)合推進(jìn)數(shù)據(jù),對土壓力進(jìn)行分析,優(yōu)化推進(jìn)速度、推力和注漿量，土壓力偏差不大于10kpa，確保地面變形在規(guī)范范圍內(nèi)。出土量分析密封室內(nèi)土壓力根據(jù)螺旋輸送機(jī)的速度和閘門的開度來控制，6680mm盾構(gòu)機(jī)理論開挖量為52.54m3/環(huán)。采用土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)時，實際開挖與

8、理論開挖的關(guān)系為98%-100%，以保證盾構(gòu)前方土體的穩(wěn)定性。當(dāng)盾構(gòu)保持一定的正土壓力時輸送機(jī)的速度決定了排土量。為了保持土壓力的平衡，必須控制好螺旋輸送機(jī)的速度和盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度。開挖量影響開挖面穩(wěn)定性和前刀盤土壓力。因此，控制排水量是控制地表變形的重要措施。推進(jìn)速度分析在推進(jìn)過程中，通過對地壓傳感器的數(shù)據(jù)分析，控制盾構(gòu)千斤頂?shù)膮^(qū)域壓力、推力和推進(jìn)速度，以保持適當(dāng)?shù)牡貕褐?，使盾?gòu)推進(jìn)速度與開挖速度相匹配。同步注漿參數(shù)分析地表沉降的主要原因是周圍地層的損失、周圍土體的擾動以及剪切破壞引起的重塑土的再固結(jié)。施工過程中同步注漿的四個關(guān)鍵要素是：注漿材料與配合比注漿壓力、注漿量、灌漿時間，是防止

9、隧道坍塌和控制地表沉降的關(guān)鍵。為減少和防止地面沉降，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，通過同步灌漿及時填補(bǔ)盾構(gòu)尾與開挖輪廓之間的間隙，并在盾構(gòu)尾部襯砌后的環(huán)形建筑縫隙中填充灌漿，避免地面沉降。3、渣土改良盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，參數(shù)正常，盾構(gòu)姿態(tài)準(zhǔn)確可控，掘進(jìn)順利，減少了刀盤的沖擊和磨損。在盾構(gòu)施工過程中，隧道開挖面土體特性得到了改善在地質(zhì)軟土層中，通過盾構(gòu)刀盤設(shè)計的氣泡注漿噴嘴將氣泡劑注入前方土體中，有效降低刀盤扭矩，降低刀盤壓力，使渣土適宜、易處理。施工工藝為避免土倉形成泥餅，應(yīng)嚴(yán)格控制棄渣改良，保證設(shè)備的完整性和棄渣運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，確保穿越建筑物的穩(wěn)定進(jìn)行。4、同步注漿工藝地層自穩(wěn)能力差，盾構(gòu)掘進(jìn)后受擾動的圍巖不能

10、自穩(wěn)，易產(chǎn)生坍塌變形，從而引起地表沉降，采用同步注漿及時回填，必要時再以二次補(bǔ)強(qiáng)注漿進(jìn)一步填充確保對盾尾建筑空隙填充密實。4.1同步注漿富水軟土層含水量高，地層流動塑性大，盾尾段脫垂形成后收縮變形的快速發(fā)展不利于水土流失的控制。因為地層中含有由于水量大，泥漿實際初凝時間延長，盾尾不受約束隨著節(jié)段數(shù)的增加，節(jié)段在浮力和偏心力的作用下容易發(fā)生變形向上位移。因此，泥漿能及時填補(bǔ)管片后的建筑縫隙，盡快固化泥水是富水軟土層盾構(gòu)施工的關(guān)鍵之一，對其速度要求很高凝血和早強(qiáng)的作用特點。同步灌漿A水泥漿配合表1,同步灌漿B水泥漿配合表1水玻璃液配合比見表2,同步灌漿采用a、B液配合比測量結(jié)果如表3所示。表1同步

11、注漿A液水泥漿配合比用量單位：kg表2同步注漿B液水玻璃配合比用量單位：L表3同步注漿A、B液配合比用量單位：L4.2二次注漿同步注漿能及時填補(bǔ)盾構(gòu)尾樓空隙，控制地面變形和沉降，提高漿液固化后的強(qiáng)度。但是，由于局部不均勻或泥漿固結(jié)收縮，可能會出現(xiàn)一些縫隙，必要時再補(bǔ)充以二次注漿，進(jìn)一步填充空隙并形成密實的防水層，同時也達(dá)到加強(qiáng)隧道襯砌的目的。二次注漿一般在管片與巖壁間的空隙充填密實性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片襯砌出現(xiàn)較嚴(yán)重滲漏的情況下才實施。4.3注漿材料盾構(gòu)施工用背襯灌漿材料應(yīng)具有料源廣、可注射性強(qiáng)、耐久性好、堅固強(qiáng)度滿足設(shè)計要求、對地下水及周圍環(huán)境無毒污染、價格低等特點。注漿漿液

12、應(yīng)具有良好的流動性，便于盾構(gòu)移動過程中的連續(xù)注漿。一次環(huán)灌漿后，漿液具有良好的強(qiáng)度和膨脹性，可避免后期收縮變形。二次灌漿材料應(yīng)具有較強(qiáng)的可注射性，能補(bǔ)充同步灌漿的缺陷，起到同步灌漿的填充和補(bǔ)充作用。同步灌漿和二次灌漿常用的灌漿材料有膨潤土、粉煤灰、黃砂、水、水泥等。當(dāng)?shù)叵滤浅ＸS富時，有必要封閉地下水。同時，為了盡快建立泥漿的高粘度，使泥漿灌入縫隙時，能排出地下水，并將地下水推入地層深部，取得最佳的充填效果。漿液的凝膠時間需要調(diào)整到l4min。必要時可采用水泥漿進(jìn)行二次灌漿。5、結(jié)束語綜上所述，文章結(jié)合工程實例，深入分析了掘進(jìn)參數(shù)以及同步注漿工藝，得出:(1)在具體施工過程中，要在充分了解盾構(gòu)機(jī)性能、嚴(yán)密關(guān)注掘進(jìn)參數(shù)等才能保證施工質(zhì)量。(2)盾構(gòu)掘進(jìn)施工具有很強(qiáng)的綜合性和系統(tǒng)性，在具體施工建設(shè)中，需要從土壓力分析、推進(jìn)速度分析、掘進(jìn)模式的選擇、推進(jìn)速度控制、出土量控制、同步注漿參數(shù)分析、渣土改良等多方面同時入手，才能保證施工質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1富水軟土地層盾構(gòu)隧道下穿建筑物沉降分析及