富水漂卵石地层盾构管片错台控制技术

张广鹏/ZHANG Guang-peng

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101100)

盾构法是目前隧道施工安全系数及工作效率最高的工法之一。盾构法隧道衬砌结构为预制混凝土管片，采用螺栓固定，每块管片间安装止水条，管片的规格根据隧道直径、曲线半径、内部二次结构形式以及盾构拼装方式等因素决定。施工过程中，管片拼装质量的优劣直接影响结构的防水性能及结构稳定性。

本文依托成都地铁6 号线2 标盾构隧道的施工，针对盾构成型管片错台问题进行分析研究，经过不断试验，总结出一套处治措施，为类似盾构工程，提供参考和借鉴。

1 工程概况

成都地铁6 号线2 标共3 站4 区间，区间全长6 335m，采用4 台土压平衡盾构机施工。区间主要穿越地层为中密卵石层<2-9-3>，上覆土为稍密卵石层<2-9-2>；地层疏松、颗粒级配差，地层中细微颗粒较少，胶结度极差，卵石含量80%以上，根据现场筛分，粒径20～50cm的漂卵石含量在24%左右，漂石最大粒径大于80cm，含量大于10%，车站开挖中曾挖出长径大于1m 的漂石。地下水受河道影响，水量较大，透水能力强，渗透系数25md。

2 管片结构

衬砌管片由3 个标准块（B)、2 个连接块（L)、1 个封顶块（F)组成，如图1 所示，管片设计强度为C50P10。管片种类分为：左转环、右转环和标准环，通过左、右两种转弯环管片拼装来适应线路曲线，转弯环楔形量38mm，管片错缝拼装，管片间采用22 根M27 螺栓固定。

图1 盾构管片衬砌环

3 管片错台情况

3.1 管片错台

盾构始发后，拼装的管片在盾尾内基本满足错台要求，脱出盾尾后，连续出现较大错台，部分存在破损情况。选取31～40 环的管片进行垂直姿态及错台统计，如表1 所示。

表1 管片错台统计表 (单倍：mm)

3.2 错台原因分析

1)拼装人员水平参差不齐，造成拼装错台。

2)掘进时急于纠偏，螺杆工没有及时复紧，造成管片不均匀受力错台，盾尾与管片间隙过小，新一环无法正常拼装，被动形成错台。

3)脱出盾尾的管片受未凝固浆液及丰富的地下水影响上浮，形成错台。

4 控制技术

4.1 拼装控制

1)拼装前，结合盾尾间隙大小和推进油缸行程，确定拟安装管片点倍。

2)拼装时，从底部开始拼装。拼装机缓慢行驶及旋转，避免管片发生磕碰，出现破碎或是止水胶条断裂。

3)管片初步就倍后，采用管片卡尺对管片错台进行量测，进而再做相应调节拼装，保证相邻管片错台满足要求，最后控制油缸顶进，稳定管片。

4.2 掘进控制

1)盾构推力作用在管片上会产生一个不利于管片对齐的分力，这个分力会加剧管片错台量。在推进调整姿态时必须微调，尽量使推力垂直管片截面，减小不利分力。

2)推力不可过小，若盾构推力过小，会降低管片间约束，加剧管片错台。

3)螺栓复紧频次必须严格要求，一般要复紧3 次以上，尽量采用专用快速工具复紧，防止人工复紧不到倍。

4.3 控制管片上浮

4.3.1 调整同步注浆参数

1)缩短浆液初凝时间 提高浆液凝固速度，增加浆液中水泥用量，将初凝时间由原来的6h 调整到4h。

2)提高浆液稠度 在砂浆中适当添加增稠剂，提高砂浆稠度，增强对地下水的抗冲刷能力。调制完成后第一时间将浆液注入地层，防止结块堵塞管路。

3)提高注浆量 为保证盾尾后空隙的填充密实，将注浆系数调整到250%以上，保证充填饱满。

调整后同步注浆参数如表2 所示。

表2 增稠型同步砂浆浆液配比表

4.3.2 双液注浆

1)双液注浆 推进过程中或是盾构拼装时期，在盾尾后2 环以上的管片上部逐环进行双液注浆，充分填充上部空隙。

2)加大双液注浆密度和注浆量 将双液注浆频率逐步由5 环一注提高至2 环一注，双液注浆的点倍一般控制在2～11 点之间，注浆量则控制在0.3～0.5m3左右，双液注浆比例按1∶1配置，初凝时间基本控制在30s 左右，在上浮量较大的区段，缩短初凝时间到10～15s。

3)推进中进行双液注浆 可以有效避免盾尾被双液浆包裹凝固，同时提高管片周边地层稳定性。

5 控制效果

5.1 错台控制效果

经过及时采用以上施工措施后，区段管片错台监测数据如表3 所示。

表3 采取处治措施后管片错台统计 (单倍：mm)

在严格执行以上施工措施情况下，管片错台得到了有效控制，24h 测量值也稳定5mm 左右，基本解决了管片错台的问题。

5.2 存在的问题

1)由于增稠后浆液稠度较高，容易在浆液罐中粘连挂壁，结成砂浆团，堵塞浆液罐、浆液车和注浆管路，使得无法抽浆或无法注浆，因此要定期及时清理浆罐和浆液车。

2)由于在配比中提高了水泥含量，缩短了初凝时间，因此必须保证连续掘进，如遇到不能连续掘进的情况时，首先要考虑浆液弃置的问题。增稠后的砂浆初凝时间大约可以控制在4h 以内，超出初凝时间则浆液会在浆液罐中凝固，造成清理困难。

6 结语

本文依托成都地铁6号线2标盾构隧道施工，对盾构成型管片错台问题进行了研究，分析了管片错台的原因，并从拼装、掘进、上浮控制等方面采取相应的施工措施。

实践证明，使用双液浆补充注浆，可以有效解决管片上浮问题，建议类似工程施工中主动使用双液注浆对管片壁后进行补充注浆，降低管片的上浮几率，进而控制管片错台，提高隧道成型质量。