地铁泥水盾构掘进过程中的质量控制及事故处理

李 潇

（中铁三局集团广东建设工程有限公司，广东 广州510000）

盾构施工的关键之一是确定盾构的类型及其配置。盾构的选型是一项综合性的工作，应根据地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全、可靠等各种因数综合考虑。

1 管片选型控制

管片选型的两个原则。第一，管片选型要适合隧道设计线路；第二，管片选型要适应盾构机姿态。这两者是相辅相成的，前者影响整个隧道管片的需求计划，后都影响隧道掘进和隧道轴线与设计轴线的偏差。所以在管片选型上，我们要结合盾尾间隙、推进油缸行程差、铰接油缸行程、设计轴线等方面原因进行正确选型。

2 管片拼装控制

管片拼装时，必须将盾尾清理干净，将管片冲洗干净，避免管片间夹有杂物，使相邻管片环面不平整，使管片局部受力过大产生开裂、破损。检查管片止水条是否有脱落现象，管片拼装时先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片均布摆匀并控制环面平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。管片拼装成环时，其连接螺栓应先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次复紧。拼装完后及时调整千斤顶撑靴，防止千斤顶撑靴压坏止水条，造成管片拼缝位置渗漏。

在曲线段管片拼装时，人为意识的将管片向曲线内侧水平偏移2mm-3mm，这样有利于减少管片在转弯处出现错台。

3 注浆控制

注浆按其注浆方式为同步注浆和二次补浆，按浆液性能分单夜浆和双液浆。

3.1 同步注浆

同步注浆是指在盾构掘进过程中，盾构机向前行进，管片脱出盾尾与围岩形成建空隙的同时，从位于盾尾的注浆管路注入浆液填充形成的建筑空隙。管片之间的连接相对管片的刚度而言表现为柔性，因此在同步注浆时必须控制好注浆压力和注浆量，使之既能达到有效的填充建筑空隙，又不会对管片的成环质量产生影响。由于在盾构掘进中，对周围土体产生一定的扰动，因此，在注浆时，不仅考虑到浆液要充满管片背后的空隙，同时还要渗透至周边的土层中，所以要求注浆量比计算的空隙要大些，一般取为理论空隙体积的130%～180%为系数，甚至更大。注浆的速度要结合掘进速度，而注浆量需结合地表沉降，在理论值上乘以合理的系数。

同步注浆施工时应注意以下事项：

（1）在推进油缸行程达到1600-1650mm之间时，停止注入浆液，改打膨润土液洗管并将管内浆液压人建筑空隙，以免浆液在管路中停滞过久堵塞管路；

（2）每掘进玩一环应检查清洗注浆管路一次；

（3）注浆压力原则上不应大于盾尾油脂腔的压力，一般在5bar以内。

3.2 二次注浆

盾构施工过程中，因同步注浆效果不理想，浆液未能有效填充管片衬背后建筑空隙,造成地面沉降大，成管片上浮，漏水等缺陷。为改善这种现象，采用利用管片吊装孔二次补充注入浆液。二次注浆可分为单液浆和双液浆，在阻止管片上浮、控制地表城建时多采用注双液浆。

二次注浆量和压力要视环境而定。一般以注浆压力来控制，注浆压力常规下控制在0.5bar以内。二次注浆时应注意以下事项：

（1）在注浆前应查看管片情况并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停止注浆，并上报。

（2）在注入过程中应严密监视压力情况，控制注浆压力在0.5MPa以内。

（3）在注入过程中出现压力过高但注入效果不明显的情况时应检查注浆泵及注浆管路是否有堵管现象，并立即进行清理。

（4）在注浆前应将同步注浆管路的所有球阀全部关闭。

（5）注浆前应查看盾尾油脂腔的压力，如果压力偏低，应适当手动注入盾尾油脂，以保证在注浆过程中有足够的压力避免盾尾漏浆。

（6）在注浆前应查看管片情况及土仓压力情况并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停止注浆，并上报。

4 掘进中常见事故处理

4.1 地表沉降处理

地面沉降一般发生在软弱地层中，沉降分为两种，一是推进过程中刀盘位置发生沉降，二是后期盾尾沉降。推进过程中发生沉降的主要原因可能是切口环压波动大，造成超挖，注浆不饱和，使地层发生变形沉降；还有可能是切口环压小造成局部塌方或超挖，从而使地表地层沉降，一般这种情况发生在隧道上覆地层为软弱地层的时候，由于软弱地层稳定性差，对变形敏感，变化很快传递到地面产生地表沉降。后期沉降的产生与推进和注浆有关。即使地层稳定，若推进过程中发生超挖现象，而注浆没有相应增加，则有可能造成部分施工空隙没有填充，导致地层缓慢变形，最终产生地面沉降。

在地下水丰富的地层中，若注浆没有及时凝固浆液被地下水稀释带走也造成注浆的不足，从而引发地面沉降。对只有单液注浆系统的盾构机，后期沉降也可能受切口水压影响。由于单液注浆凝固时间长，注浆完成后其压力可能迅速消散，直至其值与切口水压相同，若所设定的切口水压过低，则有可能使地层缓慢变形后形成地面沉降。

4.2 盾尾漏浆处理

盾尾漏浆是盾构施工最常见的，也是最麻烦的问题。特别是在富水层中掘进，如果盾尾刷受损，盾尾间隙差，浆液凝固时间长，注浆压力大等原因，漏浆的频率高很多。

盾尾漏浆有两种形式：漏泥浆和漏砂浆（实际掘进中盾尾还会漏水）。

盾尾漏浆的根本原因是：

（1）盾尾刷在掘进过程中由于盾尾间隙差，盾尾刷受管片挤压导致失去弹性或者脱落造成盾尾漏泥浆和砂浆及清水。

（2）浆液凝固时间过短,造成浆液不能充分填充管片后空隙,而是堆积在注浆口附近,造成注浆通道受限制,后续浆液压力必然剧增,当浆液压力高于盾尾刷和油脂的抗压力时,就会击穿盾尾刷和油脂衬背而造成盾尾漏砂浆，长期下去就会导致盾尾漏泥浆和砂浆及清水。

所以在防止盾尾漏浆最有效的措施是保护好盾尾刷和控制好注浆压力与浆液的凝固时间。在掘进过程中盾尾漏浆，首先应当了解漏浆情况，具体位置在哪个部位，漏浆量有多大，盾尾间隙如何，注浆压力有多大，综合以上信息进行处理。

（1）如果漏浆量不大，而盾尾间隙比较合理的情况下，对漏浆位置进行手动补盾尾密封油脂（对漏泥浆或者砂浆都可行），漏浆部位崭停注浆。

（2）如果漏浆量大，而盾尾间隙比较合理的情况下，在对漏浆位置进行手动补盾尾油脂的同时往盾尾晒海绵条，漏浆部位崭停注浆。

（3）如果漏浆量大，而盾构间隙差的情况下，在手动补盾尾油脂的同时往盾尾塞海绵条，漏浆部位崭停注浆。管片选型往间隙大的部位走，在掘进下一环过程中注意盾构机姿态尽量不要摆动来进行纠偏。

（4）控制好盾尾密封油脂的注入，盾尾油脂的损耗与掘进速度成正比，速度过快则注入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量,若不及时调整油脂泵注脂率,则盾尾刷内的油脂量和注入油脂的压力不能及时密封盾尾,势必造成尾刷的密封效果减弱,形成盾尾漏浆。

5 结语

在现有空间的基础上如何拓展生存环境成为目前亟待解决的问题，目前根据国家基本经济发展战略，今后几年城市地下空间的开发与建设，已是现今城市改造最行之有效的方法之一，而作为改造的重要组成部分，地铁的建设也是我国城市空间开发的重点。因此，作为地铁建设人员必须做好工程施工的质量保证工作，这样才能创造优质工程。

［1］周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑出版社,2004.

［2］地下铁道工程施工及验收规范[S].

［3］张凤祥.盾构隧道[M].北京：人民交通出版社,2004.

［4］陈春林,房延利.盾构施工通风的初步探讨[J].山西建筑,2010.