富水砂卵石地层土压平衡盾构下穿机场的关键技术

尹红

中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司 广东深圳 518000

1 工程概况

成都地铁10号线二期工程机场2航站楼站-双流西站盾构区间总长8233.592m。其中下穿双流国际机场段滑行道280米，停机坪区域范围850米。隧道管片外径6米，内径5.4米，幅宽1.5米；隧道拱顶最大埋深22米，最小埋深8米[1]。

区间隧道地质主要以＜3-5-2＞中密卵石土及＜3-5-3＞稍密卵石土为主，＜3-5-2＞稍密卵石：灰黄色，潮湿-饱和，稍密，卵石约占55%-60%，粒径一般2-8cm，＜3-5-3＞中密卵石：灰黄色，中密，局部稍密，饱和，卵石含量60%-70%，圆砾、中砂充填，卵石粒径2-15cm。

2 盾构施工关键技术

2.1 掘进参数控制

通过对比分析掘进状态、出土量、出渣称重及渣土改良状态，下穿机场段掘进参数表如下：

2.2 渣土改良

根据现场泡沫发泡效果、渣土流动性等情况，调整泡沫及膨润土、土仓加水量的参数，掘进过程中的渣土流动性良好，掘进状态稳定、可控。

2.3 同步注浆

同步注浆浆液采用可硬性浆液，即以粉煤灰、砂、膨润土和水泥等拌合成特制水泥砂浆作为同步注浆材料，初凝时间控制5.5h内。注浆量控制每环（1.5米）在6-7m³；

2.4 二次注浆

每环管片上半部，通过管片预留孔，及时补注水泥浆，水泥浆水灰比为1：1，注浆量根据掘进情况有波动，一般在每环0.5-1m³。同时根据地层汇水情况每10-20环进行止水环施作，注浆压力控制在0.2-0.4MPa，注浆点位为K块外的所有预留注浆点位，注浆量为每环1-2m³，浆液为水泥-水玻璃浆液，水灰比为1:1，水玻璃与水泥浆比例为3:1。

2.5 深层注浆

成都双流机场部分地层含有夹砂层，地质变化容易造成出土不畅等情况，为了更精确的控制地层损失，确保沉降可控，确保连续施工，在盾构机连接桥位置，采用人工敲击的方式，进行钻孔深层注浆；注浆位置为隧道顶部（每隔5环左右或者出渣异常、地质异常部位），注浆管采用特制加工的0.3米、0.5米带孔可对接的钢花管，正常情况下注水泥浆，水灰比为1:1，如遇到地层损失，为达到快速填充的效果，可注入惰性浆液；注浆压力在0.3-1.0Mpa，注浆时，密切关注管片的位移情况。

2.6 中盾注浆

盾构开挖直径6280mm，中盾直径6250mm，中盾与开挖面界线之间存在大概50mm的间隙。根据这个数值可求出每环注入浆液大约为1.1m³，但实际施工中，由于地层汇水等，注入量平均每环0.5m³左右，浆液采用克泥效浆液；

采用的配配比参数：

A液-克泥效浆液：每立方米约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。

同时，A、B流量计流速控制在20：1左右；A管注入压力在0.3-0.6Mpa。B管注入压力在0.2-0.4Mpa之间，如果A管压力超过0.5Mpa持续时间过久，需暂时停止注浆，待压力下降至正常数值后再进行注浆。

3 机场监测技术

由于成都双流机场运行繁忙，高峰期间滑行道上平均2-3分钟左右一趟飞机，给监测工作带来了很大的压力，现场实施的监测方案经专家审核、机场审核，具体内容如下：

3.1 机场监测控制值

3.2 滑行道（280米）监测方案

（1）监测布点。由于监测点不能影响飞机滑行，将在道面边缘布设由 ETEL-A 型滑行道边灯改装后的监测点，在道面中心区域用喷漆标记点为作为监测点，草坪区域采用长53cm，直径22mm 的钢筋，顶部绑焊直径6cm 的圆形小棱镜，将带小棱镜的钢筋埋入地下50cm 作为沉降监测点，监测点周边1米范围内草坪用除草剂清除。同时在滑行道两侧设置3米高的强制观察墩[2]。

（2）监测方法。滑行道区域监测：采用水准观测和三角高程观测两种方法相结合的方式对该区域进行监测。水准观测：当有条件进入滑行跑道区域时采用水准观测方法。对喷漆标记点位和棱镜顶部进行测量。

（3）监测成果。滑行道累积沉降在±1mm。

3.3 停机坪（850米）监测方案

（1）监测点布设。地表监测点采用喷漆和钻孔两种方式布设。钻孔方式：首先在地面开Φ120mm的孔，打入Φ20mm螺纹钢筋，钢筋长度1米，然后在钢筋周围填入细沙夯实，细沙顶部距离地面5cm，钢筋露出细沙1cm，然后盖上保护盖，喷漆方式：在地表喷直径4cm的圆形白色喷漆作为底色，待白色喷漆干后再喷直径3cm的红色圆形喷漆，待红色喷漆干后，用细线占沾白色喷漆弹出圆的“十”字中心，中心即为每次监测位置。

（2）监测方法。停机坪地表沉降监测采用天宝DINI03型电子水准仪（每公里往返测高程中误差0.3mm）和改造后的水准尺。在水准尺侧面焊接螺母，将配套螺丝顶部打磨尖，每次监测喷漆监测点前将螺丝拧入螺母，将螺丝顶部尖头立在喷漆的十字线中心即可；每次监测钻孔监测点时，取下螺母，直接将尺子立在监测点顶部即可。

（3）监测成果。停机坪范围累积沉降控制在±3mm。

4 其它探测技术在机场的应用

为了更加有效观察机场范围的地质变化情况，防止出现富水砂卵石地层滞后沉降等问题，采用了地质雷达和微动探测技术。

4.1 地质雷达探测方案及成果

地质雷达探测布设测线2条（左右线各一条），探测选用100M天线进行探测，探测深度为道面以下22m范围。本次使用的处理软件为中国矿业大学的GR雷达处理软件处理各项参数及数据。

经现场多次探测试验，由于机场道面结构钢筋的影响，地质雷达探测整体精度不高，但地质雷达探测速度快，在盾构掘进遇到砂层、掘进异常等部位，还是可以利用地质雷达连续探测，来直观判断地质变化情况，见图2。

4.2 微动探测探测方案及成果

微动探测是一种基于微动台阵观测的地球物理探测方法。由于机场的特殊性，前期盾构区域地勘钻孔数量极少，虽然利用钻孔岩芯资料能够准确地揭示对应钻孔位置以下的岩层信息，但是相邻钻孔之间的地层岩性划分是利用简单的插值法求取的，难以确保真实反映复杂地层的纵、横向变化特征，导致了出现地质信息盲区。我们利用微动探测所得的横波（S波）速度剖面，来填补钻孔连井剖面中的地质信息盲区，进而识别出异常地质体的位置、大小和形态，再结合已有的钻孔分层信息来进行岩性标定，本次实施的微动测试采用7台EPS-2便携式微功耗宽频带地震仪进行微动数据采集[3]。

经现场持续一年的多轮探测，对比地质钻孔取芯的情况，微动探测虽然探测速度较慢，但在地质补勘、地层变化、空洞探测等方面准确率较高，能够对施工起到一定的指导作用。

5 结语

通过上述关键技术的把控，成都地铁10号线二期机场段顺利贯通，已经开通运营。保障了机场的运行安全，也保障了盾构施工的安全。同时，对于下穿运营机场，除施工外，在联动应急、信息沟通上应做好预案。