[土压平衡盾构穿越高压极富水砂岩地层的施工重点及措施]泥质粉砂岩盾构施工技巧
时间：2019-04-20 03:16:50 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：土压平衡盾构通过富水地层的施工，通常都会遇到掘进困难，注浆效果不理想，排污量大难处理，作业人员积极性下降等等问题，非常影响工程进度、质量及安全文明施工，许多项目都吃过大亏。以广州地铁六号线越秀南站~东湖吊出井隧道区间工程为例，工程近邻珠江水域，地层裂隙发育，地下水极其丰富，每小时流入土仓水量高达40方，地下水静水压力高达0.28Mpa。特别在这种高压，极富水的地层中，如何在保证质量和安全文明施工的前提下快速通过，总结了一些工程经验。
关键词：盾构掘进;高压;极富水地层;施工重点;措施
Abstract: soil pressure balance shield through the rich water layer of the construction, usually meet tunneling difficulties, grouting effect is not ideal, to great waste treatment, homework personnel enthusiasm down and so on, very influence project schedule, quality and safety civilized construction, many projects are suffered. In guangzhou metro line 6 yuexiu south station to east lake hoisted out well interval tunnel project for example, engineering neighbor pearl river waters, stratigraphic crack development, groundwater extremely rich, every hour of water into the soil bin as high as 40 square, groundwater calm water pressure as high as 0.28 Mpa. Especially in the high pressure, extremely rich water in the stratum, and how to ensure the quality and safety civilized construction under the prerequisite of the fast through the, summarizes some engineering experience.
Keywords: shield tunneling; High pressure; Extremely rich water formation; Key construction; measures
中图分类号： U455.43文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
广州地铁六号线越秀南站~东湖吊出井区间，此区间两隧道长度：左线506米，右线487米，全区间隧道坡度为4‰，盾构下坡掘进，通过两段小半径急曲线隧道R=250米右转弯，R=280米左转弯。右线采用日本三菱土压平衡盾构机掘进，左线采用德国海克土压平衡盾构机掘进，右线隧道完成一年后，左线才施工。
2 分析掘进施工的重点、难点
高压力和丰富地下水给我们隧道掘进施工管理引出一系列问题：
（1）掘进困难，严重影响进度。
在砂岩地层中掘进，大量地下水快速补给土仓，加上开挖下的渣土，很快形成很高的水土压力。根据施工实践，水土压力上升至0.10 Mpa，螺旋机出土含水较多，皮带很难带上渣土；水土压超过0.15 Mpa，开启螺旋机闸门就开始喷涌，压力越高喷涌越严重。
（2）盾尾同步注浆失效。
先进的盾尾同步注浆，在富水地层失效。在充满水的环境中，砂浆注入后水泥浆立刻被冲走，与砂分离，无法凝固而失效。若土仓水土压力上升超过0.2 5Mpa时，大量地下水会通过盾尾浆管倒流回台车浆斗，稀释浆斗砂浆，导致同步注浆无法开展。
浆液不凝固，管片背后填充失效，管片无法固定，导致管片上浮严重。特别此区间需通过两段小半径隧道R=250米和R=280米，因转弯半径小，固定在管片上的全站仪与盾尾距离仅8米~20米，注浆未能立刻填充固定管片，受转弯掘进侧向力影响，管片容易水平偏移。导致测量全站仪位置偏移和水泡不稳，测量系统vmt显示姿态频繁跳动、不稳定，容易导致严重隧道测量偏差。注浆失效更达不到盾体后方止水作用。
（3）隧道排水量大，含泥量高， 处理困难。
全区间盾构下坡掘进，隧道的水全部汇集盾尾，盾尾抽水不及时，影响管片拼装。水体长时间停滞，容易沉淀泥浆，停留时间越长越增加盾尾清理量，要求快速排出隧道积水。但污水含泥量较多，抽至地面直排市政管道，容易堵塞，遭政府罚款或停工整顿，就必须要求对污水处理达标后排放。工地处于广州市中心地带，文明施工尤为重要。
（4）盾尾清理量增加，作业人员流失。
盾构掘进的特点是24小时不停作业，一隧道分白、夜两班。两班组间协作意识不够强，相互依赖和推托，交接班遗留问题非常影响总体进度，因交接班问题每天至少耽误1小时，工程困难时，时间更加宝贵。一方面要在盾尾清理上采取措施，尽量减少人工清理量。另一方面制定符合当前实际且有力的激励方案。
3 针对问题，采取有效对策
3.1改变常规掘进方式，提高进度。
曾尝试的保土压及气压掘进模式，同时也为减少地下水流失，控制地面沉降，但实践证明此掘进方式不适应富水砂岩地层，“喷涌”现象土压变化起伏较大，控制不好反而更容易导致地面沉降。经过各方面综合考虑，最终选择了“空仓”掘进模式，经实践检验是有利于工程的。
3.2改变常规注浆方式，保证注浆效果。
盾尾同步注砂浆失效，管片开孔注双液浆（水玻璃+水泥浆），有效果，但每环注入材料成本太高，不现实。
若采用水玻璃+水泥砂浆，通过普通三通注浆头注入，因砂浆较稠两者很难混合，效果不明显。通过改进注浆三通、水玻璃注入设备和注浆流程，使用后效果非常明显，在水环境中注入砂浆能立刻凝结在一起。具体如下：
（1）改进后的注浆三通（如下图所示），水玻璃从砂浆管中间的小管注入，小管外面包裹一层胶皮，起单向阀和令水玻璃在挤压的情况下向四周高压力喷洒，达到与砂浆充分混合的目的。水玻璃采用通过高压清洗机注入，高压清洗机参数要求：额定压力达5Mpa，流量达40L/min,自吸高度达1米。
（2）制浆机每槽（约0.9方）砂浆配合比： 以下材料Kg为单位。
水泥 粉煤灰 水 砂 膨润土
200 200 400 400 100
（3）体积比：水玻璃溶液：砂浆=1:4。水玻璃溶液可使用原液或水：水玻璃=1:1溶液。
台车注浆泵单管注砂浆流量可达170L/min。
（4）正常掘进注浆，管片开孔注浆，根据盾构机空间及管片泄压考虑，选择盾尾倒数第4或5环管片开孔，每环采用3、9点孔位交错注浆，同一环顶部1点或11点位放水泄压。
（5）每掘进60米，停机2天检修机器和补注浆。因平时掘进过程顶部未完全封住，留有流水通道。关闭土仓门补注浆1天，将空出空间填充饱满，然后开启仓门补注浆0.5天，施作止水环。效果很明显，盾体后方水源有时可完全封堵住或剩余10方/小时流量。
