淺談軟土盾構隧道施工理論及其實踐分析

常惠涵

中鐵二十五局集團有限公司，廣東廣州 510600

1 軟土盾構隧道理論及其實踐分析

1.1 工程概況

長沙市軌道交通3號線一期工程從起點坪塘蓮坪大道站至終點龍角路站，共設站25座。該工程是3號線一期工程土建施工第9標段，區間左線總長2942.101m，右線總長3142.007m。該土建工程是對長沙地鐵3號線9標絲烈區間的軟土地基進行加固處理，區間線路間距為12.0～17.0m，最小平曲線半徑是3000m，豎曲線最大半徑是5000m，隧道埋深為5.400～17.940m左右。從烈士公園東站開始，沿車站北路向北行進，直至絲茅沖站。車站北路屬于長沙市內主要的交通線路，行車量較大，并且周邊分布著較為密集的建筑物。

1.2 水文地質情況

1.2.1 水文條件

通過施工前期的勘察報告可以得知，本次工程施工區域內的地下水包括兩種：卵石層的孔隙水、人工填土層的上層滯水。卵石層、砂以及礫石中存儲孔隙水，其主要來源包括地表水、河流補給以及大氣降水，水流流量季節變化明顯。水位在豐水期上升，在枯水期下降，并且受瀏陽河水力影響較大。填土層中存儲上層滯水，其主要來源包括人工排水、管道滲水以及大氣降水等，受水分蒸發、流滲等影響，水量存在明顯的動態變化，在分布上也缺乏連續性。

1.2.2 地質條件

該區間段屬于較為典型的河流侵蝕、堆積地貌，是瀏陽河河床的一部分，后期在人工改造下形成現有地貌，地形起伏不大，較為平坦。在本次勘察工作中，通過鉆探方式揭露的巖土層包括以下幾種：①瀝青與混凝土路面；②雜填土；③素填土；④淤泥質粉質黏土；⑤圓礫；⑥卵石；⑦粉質黏土；⑧細砂；⑨圓礫；⑩卵石。

1.3 旋噴樁施工方法和施工流程

第一，施工準備階段。首先，平整場地。在施工開始之前，首先要了解管線分布狀況，將施工區域地下2m內所有的障礙物進行清除，對于部分無法清除的障礙物，需要對其進行保護處理。清除工作完畢后，開始進行場地的整平與夯實，同時還要對工程機械、電路以及輸送管線等進行合理布設，做到“三通一平”；其次，樁位放樣。利用全站儀對施工控制點進行測定，做好標記工作。測定合格后要進行樁位的布設，工具為鋼尺、測線，使用竹簽將其固定，控制好樁孔中心的位移偏差，確保其不超過50mm；最后，進行灰漿拌制系統以及排污系統的修建。在旋噴樁施工階段，可能會有10%～20%的返漿出現，需要將其引入到沉淀池內部，沉淀并測定合格后才能進行排放。沉淀后的淤泥和施工渣土一同運走。沉淀系統、排污系統都屬于污水處理系統范圍內。在水泥材料附近設置灰漿拌制系統，減少運輸污染，同時方便施工[1]。

第二，鉆機就位。當鉆機就位后，需要調平并對中樁基、樁基垂直度進行合理調整，確保鉆桿和樁位在同一位置，偏差控制在10mm之內，鉆孔的垂直度偏差控制在0.3%以內；在鉆孔施工開始之前，首先要對泥漿泵和空壓機進行調試，確保其處于正常的運行狀態；對鉆桿長度進行校正和檢驗，在鉆塔旁邊使用紅油漆進行深度線的標注，確保其符合設計要求。

第三，引孔鉆進。在正式施工之前，首先要進行試噴，確保設備正常運轉，然后才能開始正式的鉆孔施工。在鉆孔階段，施工人員需要對鉆桿節數進行詳細、準確記錄，以免出現差錯。

第四，拔出巖芯管并將注漿管插入其中。在鉆孔深度到達設計標準后，需要將巖芯管拔出，使用注漿管進行替換，插入深度要符合預定標準。在插管階段，施工人員要采取邊射水、邊插管的方式進行，以免泥沙對噴嘴造成堵塞。控制好水壓，確保其在1Mpa以內，防止壓力過大射穿孔壁。使用塑料布對高壓水噴嘴進行包裹，以免管道內部進入泥土。

第五，旋噴提升。在噴射注漿管插入深度滿足設計要求后，需要將其與泥漿泵接通，按照從下到上的順序進行旋噴，并且清理干凈泥漿。在噴射過程中，首先要調整好噴射壓力，當其達到預定標準時，逐步提升旋噴管，防止對旋噴管造成損壞。除此之外，為了確保樁底施工質量，當噴嘴到達設計深度時，需要在該位置停留旋轉約10s，確保孔口正常冒漿，然后才能繼續旋噴提升。在旋噴施工過程中，鉆桿的旋轉與提升必須同時進行，不允許出現中斷現象。如果出現鉆機故障問題，需要立即停止施工，防止樁體斷裂，此時施工人員需要對故障進行及時檢修和排除，以免對整體施工質量造成影響。為了實現樁底施工質量的提升，在樁底1m左右可以將鉆桿噴漿旋轉時間進行適當增加。除此之外，施工人員還要考慮到土層差異，對旋噴參數進行合理調整。

第六，鉆機移位。在旋噴施工過程中，當旋噴提升至設計標高時，需要立即停止，將鉆頭提升至出孔口，對輸送管道、注漿泵進行清洗，然后進行鉆機移位。

2 施工常見質量問題及處理措施

2.1 固結體強度不均勻與縮頸問題

造成這一問題的主要原因包括：沒有考慮到施工現場的地質條件，噴漿方法、噴漿工具的選擇不恰當；在施工過程中，噴漿設備發生故障問題，導致噴漿中斷；沒有按照設計要求和施工標準控制旋轉速度、拔管速度和注漿量，導致樁身直徑大小不一，漿液噴射不均勻；沒有均勻、充分地攪拌噴射漿液和切削土粒；設備在硬度較大的粘性土中穿過，從而造成縮頸現象。

預防措施與處理方法：做好施工現場勘查工作，明確施工區域的地質條件，認真研究設計要求，在此基礎上進行噴漿方法、噴漿工具的選擇；在噴漿施工正式開始之前，首先要做好壓漿壓氣試驗工作，確保正常后才能開始配漿，確保噴漿持續進行，不能出現中斷現象；對固結體的形狀、樁身均勻性認真研究，在此基礎上進行旋轉速度、提升速度、注漿量以及噴射壓力等參數的確定；對于容易產生縮頸問題的部位，采取定位旋噴法進行施工，或者采用復噴方式來擴大樁徑；將漿液稠度、水灰比等控制在合理范圍內。

2.2 壓力上不去

造成這一問題的主要原因包括：密封工作沒有做好，導致安全閥、管路等接頭部位出現滲漏；泵閥受到損壞，油管破裂造成滲漏；沒有控制好安全閥的安全壓力，導致其數值偏低；吸漿管內部有空氣殘留。

預防措施與處理方法：在噴漿施工過程中，如果出現壓力上不去的情況，需要立即停機檢查，確保壓力上升正常后，通過清水來進行調壓試驗，確保其滿足規定要求后才能重新開始施工。

2.3 壓力驟升

造成這一問題的主要原因包括：噴嘴出現堵塞現象；沒有沖洗干凈高壓管，導致漿液沉積在管內，或者管道被雜物堵塞；泵體、出漿管路出現堵塞現象。

預防措施與處理方法：停止噴漿施工，對機具設備等進行檢查。首先進行卸壓，如果是噴嘴出現堵塞現象，需要提升鉆桿，然后對其進行疏通；如果是其他堵塞現象，需要先將接頭松開，然后對其進行疏通，確保堵塞問題解決后才能再次開始工作[2]。

2.4 鉆孔沉管困難、偏斜和冒漿問題

造成這一問題的主要原因包括：在施工過程中遇到地下障礙物，地面平整度和夯實度不足，鉆桿傾斜度超出設計要求；沒有控制好注漿量，與實際需求量出現較大偏差。

預防措施與處理方法：使用釬探設置樁位點，及時發現施工區域的地下障礙物，或者將其清除，或者將樁位點進行移動；做好噴漿前的場地平整控制，嚴格控制鉆桿與地面的傾斜度，確保其不超過1.5%；噴頭采用側口式，根據實際情況適當調小出漿口的孔徑，以此實現噴頭噴射能力的提升。控制好注漿量，確保其滿足實際要求；合理設計漿液配合比，將適量的速凝劑摻入到漿液中，實現漿液固結時間的縮短，以此消除冒漿問題。

2.5 固結體頂部下凹

造成這一問題的主要原因包括：當水泥漿液和土壤混合在一起后，具有析水性的漿液會出現收縮現象，導致凹穴出現在固結體頂部，凹穴深度受多方面因素影響，包括固結體長度、直徑以及漿液析水特性等。

預防措施與處理方法：控制好旋噴長度，盡可能使其大于設計長度0.3～1.0m；在施工結束后，鑿去一部分固結體，同時利用混凝土將凹穴處填滿；在注漿結束后，鉆深固結體頂部0.5～1.0m范圍，在原先位置進行再次注漿噴射。

3 結語

隨著科學技術的進步，許多新材料、新技術、新工藝與新設備逐漸被應用到地鐵隧道施工過程中，盾構技術就是其中一個重要表現。在地鐵軟土盾構施工階段，施工人員必須做好現場勘察工作，了解施工區間段的地質水文條件，在此基礎上制定科學合理的施工方案，并將其落實到施工全過程中，有效確保地鐵運行的安全性與可靠性。