富水砂卵石地層土壓平衡盾構下穿機場的關鍵技術

尹紅

中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司 廣東深圳 518000

1 工程概況

成都地鐵10號線二期工程機場2航站樓站-雙流西站盾構區間總長8233.592m。其中下穿雙流國際機場段滑行道280米，停機坪區域范圍850米。隧道管片外徑6米，內徑5.4米，幅寬1.5米；隧道拱頂最大埋深22米，最小埋深8米[1]。

區間隧道地質主要以＜3-5-2＞中密卵石土及＜3-5-3＞稍密卵石土為主，＜3-5-2＞稍密卵石：灰黃色，潮濕-飽和，稍密，卵石約占55%-60%，粒徑一般2-8cm，＜3-5-3＞中密卵石：灰黃色，中密，局部稍密，飽和，卵石含量60%-70%，圓礫、中砂充填，卵石粒徑2-15cm。

2 盾構施工關鍵技術

2.1 掘進參數控制

通過對比分析掘進狀態、出土量、出渣稱重及渣土改良狀態，下穿機場段掘進參數表如下：

2.2 渣土改良

根據現場泡沫發泡效果、渣土流動性等情況，調整泡沫及膨潤土、土倉加水量的參數，掘進過程中的渣土流動性良好，掘進狀態穩定、可控。

2.3 同步注漿

同步注漿漿液采用可硬性漿液，即以粉煤灰、砂、膨潤土和水泥等拌合成特制水泥砂漿作為同步注漿材料，初凝時間控制5.5h內。注漿量控制每環（1.5米）在6-7m3；

2.4 二次注漿

每環管片上半部，通過管片預留孔，及時補注水泥漿，水泥漿水灰比為1：1，注漿量根據掘進情況有波動，一般在每環0.5-1m3。同時根據地層匯水情況每10-20環進行止水環施作，注漿壓力控制在0.2-0.4MPa，注漿點位為K塊外的所有預留注漿點位，注漿量為每環1-2m3，漿液為水泥-水玻璃漿液，水灰比為1:1，水玻璃與水泥漿比例為3:1。

2.5 深層注漿

成都雙流機場部分地層含有夾砂層，地質變化容易造成出土不暢等情況，為了更精確的控制地層損失，確保沉降可控，確保連續施工，在盾構機連接橋位置，采用人工敲擊的方式，進行鉆孔深層注漿；注漿位置為隧道頂部（每隔5環左右或者出渣異常、地質異常部位），注漿管采用特制加工的0.3米、0.5米帶孔可對接的鋼花管，正常情況下注水泥漿，水灰比為1:1，如遇到地層損失，為達到快速填充的效果，可注入惰性漿液；注漿壓力在0.3-1.0Mpa，注漿時，密切關注管片的位移情況。

2.6 中盾注漿

盾構開挖直徑6280mm，中盾直徑6250mm，中盾與開挖面界線之間存在大概50mm的間隙。根據這個數值可求出每環注入漿液大約為1.1m3，但實際施工中，由于地層匯水等，注入量平均每環0.5m3左右，漿液采用克泥效漿液；

采用的配配比參數：

A液-克泥效漿液：每立方米約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。

同時，A、B流量計流速控制在20：1左右；A管注入壓力在0.3-0.6Mpa。B管注入壓力在0.2-0.4Mpa之間，如果A管壓力超過0.5Mpa持續時間過久，需暫時停止注漿，待壓力下降至正常數值后再進行注漿。

3 機場監測技術

由于成都雙流機場運行繁忙，高峰期間滑行道上平均2-3分鐘左右一趟飛機，給監測工作帶來了很大的壓力，現場實施的監測方案經專家審核、機場審核，具體內容如下：

3.1 機場監測控制值

3.2 滑行道（280米）監測方案

（1）監測布點。由于監測點不能影響飛機滑行，將在道面邊緣布設由 ETEL-A 型滑行道邊燈改裝后的監測點，在道面中心區域用噴漆標記點為作為監測點，草坪區域采用長53cm，直徑22mm 的鋼筋，頂部綁焊直徑6cm 的圓形小棱鏡，將帶小棱鏡的鋼筋埋入地下50cm 作為沉降監測點，監測點周邊1米范圍內草坪用除草劑清除。同時在滑行道兩側設置3米高的強制觀察墩[2]。

（2）監測方法。滑行道區域監測：采用水準觀測和三角高程觀測兩種方法相結合的方式對該區域進行監測。水準觀測：當有條件進入滑行跑道區域時采用水準觀測方法。對噴漆標記點位和棱鏡頂部進行測量。

（3）監測成果。滑行道累積沉降在±1mm。

3.3 停機坪（850米）監測方案

（1）監測點布設。地表監測點采用噴漆和鉆孔兩種方式布設。鉆孔方式：首先在地面開Φ120mm的孔，打入Φ20mm螺紋鋼筋，鋼筋長度1米，然后在鋼筋周圍填入細沙夯實，細沙頂部距離地面5cm，鋼筋露出細沙1cm，然后蓋上保護蓋，噴漆方式：在地表噴直徑4cm的圓形白色噴漆作為底色，待白色噴漆干后再噴直徑3cm的紅色圓形噴漆，待紅色噴漆干后，用細線占沾白色噴漆彈出圓的“十”字中心，中心即為每次監測位置。

（2）監測方法。停機坪地表沉降監測采用天寶DINI03型電子水準儀（每公里往返測高程中誤差0.3mm）和改造后的水準尺。在水準尺側面焊接螺母，將配套螺絲頂部打磨尖，每次監測噴漆監測點前將螺絲擰入螺母，將螺絲頂部尖頭立在噴漆的十字線中心即可；每次監測鉆孔監測點時，取下螺母，直接將尺子立在監測點頂部即可。

（3）監測成果。停機坪范圍累積沉降控制在±3mm。

4 其它探測技術在機場的應用

為了更加有效觀察機場范圍的地質變化情況，防止出現富水砂卵石地層滯后沉降等問題，采用了地質雷達和微動探測技術。

4.1 地質雷達探測方案及成果

地質雷達探測布設測線2條（左右線各一條），探測選用100M天線進行探測，探測深度為道面以下22m范圍。本次使用的處理軟件為中國礦業大學的GR雷達處理軟件處理各項參數及數據。

經現場多次探測試驗，由于機場道面結構鋼筋的影響，地質雷達探測整體精度不高，但地質雷達探測速度快，在盾構掘進遇到砂層、掘進異常等部位，還是可以利用地質雷達連續探測，來直觀判斷地質變化情況，見圖2。

4.2 微動探測探測方案及成果

微動探測是一種基于微動臺陣觀測的地球物理探測方法。由于機場的特殊性，前期盾構區域地勘鉆孔數量極少，雖然利用鉆孔巖芯資料能夠準確地揭示對應鉆孔位置以下的巖層信息，但是相鄰鉆孔之間的地層巖性劃分是利用簡單的插值法求取的，難以確保真實反映復雜地層的縱、橫向變化特征，導致了出現地質信息盲區。我們利用微動探測所得的橫波（S波）速度剖面，來填補鉆孔連井剖面中的地質信息盲區，進而識別出異常地質體的位置、大小和形態，再結合已有的鉆孔分層信息來進行巖性標定，本次實施的微動測試采用7臺EPS-2便攜式微功耗寬頻帶地震儀進行微動數據采集[3]。

經現場持續一年的多輪探測，對比地質鉆孔取芯的情況，微動探測雖然探測速度較慢，但在地質補勘、地層變化、空洞探測等方面準確率較高，能夠對施工起到一定的指導作用。

5 結語

通過上述關鍵技術的把控，成都地鐵10號線二期機場段順利貫通，已經開通運營。保障了機場的運行安全，也保障了盾構施工的安全。同時，對于下穿運營機場，除施工外，在聯動應急、信息溝通上應做好預案。