盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施

张丹春

（中交二公局铁路工程有限公司，西安710065）

1 引言

对于盾构施工法来说，对地层具有高度的适应性，而且也具有高度的施工安全性，属于重要的施工方法之一，在应用盾构法施工过程中，极容易扰动周围的土层，进而造成地表出现隆起或沉降等现象，从而严重威胁到周围建筑物和地下管道设施的安全性。本文主要分析盾构施工法在穿越流溪河这一风险源的过程，进而充分彰显出盾构施工技术的应用价值。

2 工程案例

本文主要以广州地铁为例，在施工过程中，需要穿越流溪河，这是该地铁工程建设中的重要风险源，该河面总宽度在50m左右，河床为圆状砂卵石。其中，流溪河是盾构隧道穿过的必经之地，通过地质勘查可以了解到，河床中砂卵石含量最高达到90%，而且卵石中掺杂一些漂石，含量为5%。对于盾构隧道经过的砂卵石层来说，具有较大的含水量，而且透水性也较为显著。

3 盾构下穿河流砂卵石地层的施工过程中存在的不足之处

一般来说，盾构隧道下穿河流施工，极易导致风险的出现，再加上受到砂卵石地层的影响，可以将风险总结为：首先，在盾构掘进过程中，涌砂、喷涌等现象难以避免，一定程度上不利于盾构掘进工作的开展；其次，该地铁地质环境是比较恶劣、复杂的，漂卵石含量较高，因此，在盾构掘进过程中，在河道下方极易出现刀盘被卡住现象，从而引发停机。同时，在盾构掘进过程中，超方现象也难以规避，从而造成在河底和河堤处，坍塌透水现象经常出现。最后，在盾构前行过程中，如果盾尾部的密封效果难以保证，极容易击穿盾尾密封，从而导致盾尾漏水现象的出现。

4 盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施

4.1 积极开展地质补勘工作

结合地质勘查报告可以了解到，该段地铁工程经过的流溪河的地质情况变化较小，而且大都为砂卵石地层。在正式施工之前，针对施工环境的地质情况，开展补充勘查是至关重要的，将其地质构造进行明确化，从而选择最为适宜的施工方法，为后续施工奠定坚实的基础，并更好地控制盾构机掘进的姿态，为盾构机掘进相关参数的调整提供一定的便利性，避免周围围岩过多地影响到盾构施工，从而确保盾构通过砂卵石地层的安全性和迅速性。

4.2 河堤和河床加固

4.2.1 河堤加固

在河堤加固中，袖阀管注浆加固方式，具有广泛的应用前景。在盾构隧道通过流溪河之前，在河堤两侧，针对地表注浆预加固处理方式，进行了广泛应用，地表注浆预加固孔布置为间排距3m×3m。加固区主要包括两个，各个加固区所布置的孔有30个，上游和下游测孔深分别为22.55m、22.85m，布置方式如图1所示。

图1 袖阀管注浆加固区域图

4.2.2 河床加固

针对河床加固，沿着河流方向25m处范围内，对钢筋网片进行了应用，以此来进行铺设，在铺设钢筋网片前，浇筑C15混凝土垫层厚5cm，随即浇筑C20混凝土20cm。

第一，控制河道水量。在施工阶段中，如果遇上了枯水期，河流要发挥出排放居民区废水的功能[1]。在施工过程中，对于项目部门来说，要与河道管理部门之间保持密切的联系和来往，在盾构穿越段河道的上游处，设置水闸，以便于更好地控制河道水流量。第二，河床处理。在围堰断流以后，针对小型挖掘机，具有广阔的应用前景，借助小型挖掘机，以此来清理好砂卵石，避免在河床表层出现淤泥，清除厚度要控制在50cm以上，并且在清除以后，会出现开挖面，所以要进行相应的整平。在施工范围内，其回填土要使用优质黄土，回填土要分层进行铺垫，底下2层要使用人工平板振动务实，各层分层厚度为500mm。第三，钢筋网的铺设。对于钢筋网片来说，主要运用了钢筋加工，网格尺寸为20cm×20cm。然后要将钢筋网搭接成一个网格，长度要至少为10cm，在搭接点处，要加强点焊连接的应用，铺设要确保高度的平顺度。第四，混凝土浇筑。在清理好河床部位以后，要先铺设5cm厚C15垫层混凝土，为开展混凝土浇筑工作奠定坚实的基础。在混凝土中，主要应用了商用C20混凝土。此外，混凝土的浇筑，必须要一次性完成，避免出现施工缝，确保混凝土板的整体性、完整性。

4.3 喷涌和涌砂的控制

4.3.1 渣土改良

对于渣土改良，主要是指通过向刀盘前方加上一些膨润土或泡沫剂等，及时切削刀盘上的渣土，并进行拌和，满足渣土流动性、和易性等需求，从而顺利出渣。

隧道下穿越地层主要是砂卵石地层，注入了适量的泡沫、膨润土，以此来不断提高土体的透水性，而且对于土体流塑性的形成也具有一定的作用。泡沫可以膨化土体，也可以保证刀具良好的润滑性[2]，避免刀盘结泥饼。一般来说，在地下水量较大的情况下，仅仅借助泡沫，难以避免喷涌现象的出现，因此，要对进入土仓的地下水量进行有效控制，并防止地下水进入土仓内部。可行的措施是：加强盾构机渣土改良管路的应用，在土仓上部入闸门附近，要将膨润土和聚合物结合在一起，在刀盘不断转动下，改良材料与渣土充分搅拌，在土仓内渣土的渗率要保持在较低范围，确保地下水无法进入土仓内，避免出现喷涌现象。

4.3.2 加强同步注浆

结合工程实际，在管片和开挖轮廓之间，其间隙为150mm，所以，必须要开展相应的填充和密实处理工作，最大程度地避免地层出现沉降现象。在工程建设过程中，地层条件是重要的影响因素之一，地层具有极大的渗透性，要想确保河道安全性，必须要填充好管片外侧间隙，并确定同步注浆液的配比。同步注浆液配比如表1所示，凝结时间为6天。

表1 同步注浆配合比表

4.4 对盾构机实施控制

4.4.1 处理刀盘被卡住问题

第一，操作人员要具备良好的技术水平，严格规范操作盾构机的行为，避免刀盘卡住现象；第二，对于施工流程，要不断进行优化和调整，避免停机现象的出现。如果出现刀盘被卡住现象，而且使用脱困扭矩也无法改善时，要将大量砂和膨润土与聚合物混合在一起，形成黏稠液体，及时置换好土仓内的渣土，对刀盘扭矩进行合理化控制，从而处理好刀盘卡住现象。

4.4.2 处理盾尾漏水问题

第一，要加强优质盾尾油脂的应用；第二，在盾尾密封处，如果出现泄漏现象，要注重注入盾尾油脂，进而满足止水止砂要求；第三，结合掘进情况，要密切关注盾尾是否出现漏浆现象，如果出现了漏浆现象，要及时更换盾尾刷。

4.5 其他后续保障措施

第一，对于管片上预留的二次注浆孔，要加强广泛应用，等到盾构通过以后，及时补充注浆，确保盾构顺利通过，并维护好河床的安全性；第二，左线盾构穿越流溪河之前，对于已经成型隧道左右线的土体，要积极开展洞内加固工作，保证左线掘进的顺利进行。

5 结语

总之，在砂卵石地层下穿越河流进行盾构施工时，具有较高的风险性，如果出现冒顶或喷涌现象，将会严重影响到盾构的掘进安全性。要想确保盾构掘进安全，避免出现冒顶或喷涌现象，在掘进之前，要加固处理好河堤和河床，并合理设置掘进参数，落实好盾构设备的检修工作，在掘进过程中，要注重渣土改良，将泡沫剂的发泡率保持在合理范围内，从而保证左线的顺利穿越。