富水沙层近距离下穿既有线隧道克泥效工法施工质量检测研究

陈飞

（中铁十四局集团隧道工程有限公司，郑州 451460）

当前城市轨道交通建设的规模逐渐扩大，新旧结构出现交叉现象逐渐增加，针对这一类型的交叉施工难度大。风险大，若施工中出现处理不当的情况，则会造成周围邻近的既有线结构发生附加内力变化，并产生一定形变，严重影响到整个交通运营线路的运行安全，并对周围环境的安全造成威胁。因此，针对这一问题相关领域研究人员开展了深入的研究[1]。为了能够提高这一类型施工项目的工程质量，需要在施工中对其进行严格的检测。基于此，本文针对复杂地层条件下下穿既有线隧道克泥效工法施工，开展对其质量检测研究。

1 工程概况

将郑州市轨道交通12号线一期工程儿童医院站—祭城东桥站区间下穿既有5号线儿童医院站—祭城站区间施工为例，儿童医院站—祭城东桥站区间起终点里程为左DK15+158.491—左DK16+216.267，短链4.730 m，左线全长1053.046 m；右DK15+158.491—DK16+216.267，右线全长1057.776 m[2]。区间线间距为13.00～17.00 m，线路纵向坡度呈“V”字型坡，最大纵坡为29.00‰。盾构区间在右DK15+320—右DK15+360（左DK15+310—左DK15+350）向下斜穿既有5号线农业东路站—心怡路站区间，两区间水平投影交叉角度约为50°，竖向净距约为2.09 m。12号线左线隧道在540环—633环之间进入控制保护区（5号线区间）范围之内，右线在545环—628环之间进入控制保护区（5号线区间）范围之内[3]。儿童医院站—祭城东桥站区间线路示意图如图1所示。

图1 儿童医院站—祭城东桥站区间线路示意图

本区间采用2台盾构机由祭城东桥站盾构井向儿童医院站推进，主要施工顺序如下：先对祭城东桥站盾构井西端土体进行加固，盾构机从车站西端盾构井始发，在盾构到达儿童医院之前，在儿童医院站的东端接收端头进行土体加固，以保证盾构顺利进洞接收。

2 克泥效工法施工质量检测

2.1 克泥效工法

克泥效工法是从日本引进的一种施工工法，其原理是黏土与强塑剂以一定的比例混合后，瞬间形成为高黏度、始终保持黏稠状态的可塑性材料，及时填充盾构机掘进引起的盾体与土体之间的间隙。改变黏土与强塑剂的混合比例可以具有不同的黏稠度。克泥效工法主要应用于盾构机始发、盾构机长期停止时的土压保持、盾构机姿态控制、盾构机出洞掘进时止水、盾构机掘进中空洞填充及防止喷涌、盾构机开仓换刀等。

克泥效施工工艺流程主要包括以下步骤。

（1）克泥效混合材料准备

克泥效材料是采用特殊劲土与强塑剂以一定的比例混合后，瞬间形成为高劲度、不发生硬化的可塑性劲土。

（2）注入设备选择

克泥效材料由2种液体按照一定比例混合而成，要求2种液体注入量控制精确、快速可调，基于以上因素选择2台独立变频控制的软管挤压泵并制备搅拌器、混合器和电子流量计配套设备，实现克泥效注浆。

（3）施工场地

在盾构机靠近盾尾附近台车一侧放置并固定拌合、注入设备，接入临时水电进行设备调试。高压注入管道长度满足接入前盾预留径向孔要求。克泥效材料为袋装计量，水玻璃为桶装，所有材料通过洞内运输设施运至现场。

（4）根据试验确定克泥效配合比。

克泥效注入工艺流程如图2所示。

图2 克泥效注入工艺流程图

2.2 施工质量检测

本检测项目系指在本工程施工期间及工后一定周期内，由具有相应资质的检测单位承担，依据相应的规程和条款对施工影响区域内的既有线实施独立、公正、合法的一项检测工作，是甲方依据《中华人民共和国安全生产法》，为确保施工影响区的既有线安全而采取的一项加强检测措施[4]。通过检测工作的实施，掌握郑州市轨道交通12号线一期工程儿童医院站—祭城东桥站区间施工对下穿既有地铁5号线儿童医院站—祭城站区间施工过程中影响范围内的隧道结构、道床结构、轨道结构的变化。

2.3 检测点布设

基于上述检测需要，对测点进行布设。地铁隧道侧方盾构顶进过程中，由于卸荷原因，隧道可能产生了一定的隆起。在后期施工完成后，对既有隧道造成了沉降位移影响。所以盾构穿越期间对既有地铁5号线隧道结构变形是检测重点[5]。在既有地铁区间隧道结构布设竖向位移及水平位移检测点，关键期盾构穿越期间过程须加强检测及巡查工作。首先明确检测的主要内容：隧道结构竖向位移（静力水准仪）、道床结构水平位移（测量机器人）及道床结构竖向位移等。在检测过程中，针对第一项检测内容，同隧道结构水平位移（测量机器人）检测断面一致，每个断面布设1个检测点；针对第二项检测内容，同隧道结构水平位移（测量机器人）检测断面一致，每个断面布设1个检测点；针对第三项检测内容，同隧道结构水平位移（测量机器人）检测断面一致，每个断面布设1个检测点。地铁5号线已开通运营，新建工程土方开挖期间对既有地铁轨道横向高差、轨道间距产生一定影响，施工影响范围内的轨道变形是检测重点。在影响范围内布设轨道几何形位检测点。

检测主要技术指标及要求见表1。

表1 检测主要技术指标及要求

注：D为全站仪实际测量的距离值。

检测点位是采集数据的根本，应对检测点进行保护。检测点埋设实景图如图3所示。

图3 检测点埋设实景图

检测工作完毕后，按照地铁运营公司要求，还需要对各个测点进行拆除或修复：检测点拆除以后，对区间隧道管片上残留的膨胀螺丝，利用起钉锤进行拔除。对于未能拔除的膨胀螺丝，使用剪断器将突出的膨胀螺丝剪断。

2.4 检测作业实施方法

在检测作业实施过程中选用Trimble DINI03配套LD12铟钢尺作为检测仪器。12号线区间与既有5号线区间交叉点处中心里程为基准，向隧道两侧对称布置。在实施过程中，点位的埋设应确保牢固，并不能影响列车的正常运行。隧道内检测点采用Φ8 mm膨胀螺栓，打入道床内，缝隙用锚固剂填充。隧道检测点布置施工图如图4所示。

图4 隧道检测点布置施工图

竖向位移检测点布设在区间隧道管片结构上，检测点布设在离地50 cm的隧道结构管片上。检测点应避开伸缩缝及变形缝，且确保检测点避开结构侧墙内的钢筋。在具体检测中，可按照如下方式进行。

首先，面向线路行车前进方向，将轨距尺安置在钢轨两股道上，使尺身初步与两股道垂直，将水平读数盘指示置零。

其次，调节水平显示旋钮，在管水准器气泡居中，确保气泡居中偏差在0.5格之内时，读取记录第一次水平测值。

再次，重复以上轨距、水平读取记录过程，记录第二次测量数据，与第一次数据较差在1 mm之内时完成观测。

最后，按以上过程进行下一检测点测量，全部测量点测量完毕后，完成测量工作。

完成检测后，前端所有传感器采用数据线缆连接至现场数据采集仪，数据采集仪对数据进行存储和解算，然后通过GPRS网络将数据上传到云服务器进行数据存储和展示。

2.5 检测信息反馈

在完成上述检测作业实施后，将得到的检测信息以报告的方式汇总，并将报告分为中间报表和最终总结报告。在检测报告当中，应当体现施工的关键工序，如施工注浆加固、开挖穿越等。报表导出分为单个检测点报表导出、检测线数据报表（采集时间：同一条检测线相同时刻的数据）和检测线数据报表（检测点：同一个检测点不同时刻的数据）。完成检测后，获取到的信息包括隧道变形检测数据、轨道变形检测数据等。在检测过程中，一旦出现检测数值超出控制值的情况，则需要启动抢险预案、报警状态相应防护预案。

3 检测效果分析

根据上述论述内容，实现对该工程质量检测后，为了进一步验证这一检测方法的应用效果，选择将对隧道水平方向和竖直方向上产生的位移、沉降变量检测结果误差作为评价指标，其误差可通过对比本文检测方法检测的结果与实地测量结果得出。通过这一指标实现对检测精度的比较。在该下穿既有线上随机选择5个点作为测点，相关数据记录见表2。

表2 本文质量检测方法检测结果记录 mm

由表2中记录的数据可以看出，按照上述检测方法得到的检测结果与实际测量结果之间的误差在±0.1 mm范围内，具备良好的检测精度。

4 结束语

通过本文上述论述，以具体工程实例为依托，针对近距离下穿既有线隧道克泥效工法在复杂的富水砂层中施工的质量检测进行研究。在实际应用中，为了确保检测方法实施不会对项目及周围环境造成影响，检测点埋设应使用特质材料，造成的资源消耗须精确计算使用量。以此为工程安全提供准确可靠数据，并对其进行分析为相关单位提供指导。尤其需加强不稳定区域的检测，以保证施工项目始终处于被监控状态。