大直徑盾構泥巖復合地層掘進管片成型質量控制技術

董亞博

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 工程概況

成都軌道交通18 號線錦城廣場站～世紀城站區間為地下盾構區間，本區間起訖里程YDK14+258.1～YDK15+399.5，左線長鏈17.039m，右線長鏈17.006m，單線計1141.4m，呈“V”形節能坡設計，隧道頂埋深7.32～24m，最大坡度27‰，最小曲線半徑R=5000m。該區間采用盾構法施工，盾構機刀盤直徑8.6m，隧道采用1.8m 型管片，隧道埋深7.17～24m。左線在距離世紀城站北端378m，里程ZDK15+021.6 位置為全斷面中風化泥巖與復合地層的分界面，右線在距離世紀城站北端371m，里程YDK15+028.00 位置為全斷面中風化泥巖與復合地層的分界面。

2 泥巖復合地層盾構姿態上漂分析

盾構掘進至全斷面泥巖與復合地層交界面時，隧道為20‰下坡段，地下裂隙水豐富。雜填土厚度1.4～3m，黏土厚度1.3～6.2m，粉質黏土層厚度0.5～4.5m，粉細砂層厚度0～2.8m，砂卵石層厚度3.1～6m，中風化泥巖層頂埋深15～16.5m。主要穿越中風化泥巖、局部穿越密實砂卵石地層及松散-稍密粉細砂，屬于典型的上軟下硬地層。

原因分析：盾構機掘進該地層時，因地層（中風化泥巖向復合地層轉變過程） 變化且地下裂隙水豐富，從而引起的盾構垂直姿態上漂。

3 實踐施工技術

在盾構機從泥巖地層向復合地層推進前，首先提前了解隧道地層變化里程及地層信息，便于后續掘進時提前做出預判；推進過程中，特別注意維持開挖面的正確土壓，同時注意控制好盾構機的姿態。當出現異常情況后，應及時匯報當班領導采取正確的處理措施。

3.1 盾構掘進參數調整

1） 盾構掘進速度控制在40～50mm/min；2） 土倉壓力控制到1.3Bar～1.8Bar，控制超方；3） 刀盤轉速控制在1.5～1.8rpm；4） 根據刀盤轉速制訂相應的螺旋機轉速，嚴格控制出土量，泥巖復合地層出土量控制在175m3/環（1.8m 型管片）；5） 掘進時盡可能減少糾偏次數，為管片拼裝創造良好的條件盡量減少對地層的擾動，糾偏量宜控制在2～3mm 內；6） 適當開啟超挖刀進行超挖糾偏可有效緩解盾構姿態持續性上漂，此方法僅限于上述方法均已實施且無效的情況下。

3.2 同步注漿

盾構掘進過程中，同步注漿的注漿壓力、注漿量、凝固時間是掘進過程控制的重點。結合現場情況分析，在保證不堵管的情況下，縮短漿液凝固時間盡早填充地層，減少沉陷量，可大大提高周圍環境的安全性。據掘進經驗可知注漿壓力控制在2bar～3bar，注漿量不低于13m3/環，漿液初凝時間控制在3h～5h 時效果最佳。同步注漿配合比為水泥215 kg/m3，細沙785 kg/m3，粉煤灰375 kg/m3，膨潤土100 kg/m3，水455 kg/m3。

3.3 二次注漿

當同步漿液不飽滿時，易導致管片壁后空隙大，下部漿液聚集而產生浮力，為有效分解同步漿液產生的浮力，解決靜態浮力引起的管片上浮以及錯臺，及時跟進二次注漿及控制注漿量是保證隧道管片成型質量的關鍵。

表1 二次注漿漿液配合比

二次注漿漿液采用水泥-水玻璃雙液注漿，分A 液（水泥+水） 和B 液（水玻璃+水） 通過二次注漿泵將漿液通過管片注漿孔注入到管片壁后，一般注漿壓力控制在0.2～0.5MPa,二次注漿漿液配合比如下表所示：

二次注漿應緊跟同步注漿，防止拖后距離過長，不能達到預期效果，一般控制在盾尾第8～10 環，且注漿時應先打開預留注漿孔，觀察管片壁后地下水情況，如水流較大，應在注漿點位前后4 環范圍內打孔放水泄壓，已保證注漿效果，注漿孔應該盡量設置在拱頂180°范圍內，且應根據管片姿態確定注漿順序，以便更好的固定管片環和阻擋頂部水流通道，同時每隔10 環做一道止水環，截斷管片壁后匯水，減小地下水浮力，增加襯砌環頂部受力。

3.4 管片拼裝

1） 管片拼裝一般先拼裝底部管片，然后依次拼裝標準塊和鄰接塊，最后安裝封頂塊；封頂塊先以不超過管片寬度45mm 的位置徑向推上然后縱向插入成環；2） 待管片拼裝就位，操作手應立即插入螺栓并擰緊，待拼裝成環后進行復緊，最后脫出盾尾后進行三次復緊；3） 管片穿上螺栓定位后，千斤頂維持頂緊管片狀態，避免盾構機因千斤頂壓力減少而后退；4） 管片拼裝過程應避免撞擊已拼裝管片，且把控管片拼裝的橢圓度和垂直度，拼裝完畢后，應測量盾尾間隙，按照要求進行質量控制。

4 結語

結合成都軌道交通18 號線泥巖復合地層盾構掘進的經驗來看，經過掘進參數的調整以及注漿等技術措施的配合下，可有效解決因上軟下硬地層及地下裂隙水因素引起的盾構上浮問題，同時證明上述措施在泥巖復合地層中對盾構掘進姿態控制以及管片成型質量控制有效可行。