漂卵石地層盾構開倉復推卡刀盤預防措施

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100018）

成都地鐵6 號線2 標盾構施工過程中，在開倉清理土倉和檢換刀具后準備復推時多次出現刀盤卡轉故障，嘗試刀盤脫困時無法穩定刀盤上方和前方土體，導致刀盤周圍土體塌落，造成大方量超方，危及刀盤上方路面及管線安全，擬采用盾構土倉保壓及盾構掘進參數控制的措施恢復推進。

1 工程概況

成都地鐵6 號線一、二期工程土建2 標郫筒站-和平街站區間共配置2 臺土壓平衡盾構，分別從郫筒站始發，沿銀望叢中路后到和平街站。區間右線盾構施工自始發至臨時停機清理土倉及檢換刀具，盾構推進62 環，刀盤停機開倉里程為YDK5+115.905。盾構臨時停機位置所處地質為2-9-3 中密砂卵石層，覆土厚度10.7m。

根據《成都地區建筑地基基礎設計規范》(DB51/T5026-2001)，按卵石顆粒含量和N120 動力觸探將其分為松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密實卵石4 個亞層。本標段盾構區間主要穿越地層為中密卵石層<2-9-3>。水文描述：水量較大，富水性中等，透水能力強。滲透系數值22（m/d）。對郫筒站盾構拱頂以下2m 進行篩分試驗，報告顯示卵石含量68.9%～74.44%，大于300mm卵石含量達20.7%～26.8%，卵石最大粒徑達到700×350×360mm。

2 重難點分析

1）大粒徑漂卵石風險 漂卵石地層中，盾構的刀盤、刀具與螺旋輸送機與地層中砂卵石長時期摩擦磨損，同時盾構無法排除較大粒徑卵石容易造成切口破壞、刀盤死機等問題，需定期進行開倉換刀及清理無法排出的大粒徑漂石，增加了開倉復推的風險。

2）復推時地表塌陷風險 若盾構復推時平衡土壓力過小，可能引起地面塌陷；漂卵石地層的滲透率非常大，土體自穩性差，土倉內若不能建立穩定的壓力平衡機制，地表塌陷風險大;隧道掌子面開挖范圍為卵石土夾透鏡體砂層，透水性強，地下水位較高，水量豐富，開挖面容易產生噴涌、噴砂，造成卵石土中細小沙粒物質大量跟著涌出，引起掌子面土體穩定性驟降和地層下降風險逐步增大；掘進過程中，通過計算測量盾構出渣方量遠大理論值，地層土體損失嚴重；盾構掘進過程中，如果施工措施不及時，也會引起地面塌陷。

3）下穿DN500-700-800 污水管 盾構區間穿越的污水管為承插式，根據現場調查和前期管線遷改施工發現多處滲漏，長期對地層進行沖刷，導致地層中的細顆粒流失，致土體不穩定，經盾構施工的擾動易發生地面塌陷；復推過程中，若無法控制好掘進參數、渣土改良、出渣量或同步注漿不及時，也會引起地面塌陷，污水管斷裂等風險。

3 停機位置調查

盾構開倉復推位置里程為YDK5+116，距始發豎井93m，平面所處位置為郫筒站2 期圍擋西側位置。

1）開倉復推位置地質條件 盾構臨時停機位置，刀盤斷面所處地質為2-9-3 砂卵石地層，刀盤上方土體組成為：1-1 雜填土（0.5m）、1-2素填土（0.8m）、2-2 粉質粘土（1.2m）、2-9-2稍密砂卵石地層（4.5m）、2-9.3 中密砂卵石地層（3m），刀盤頂部覆土總厚度約為12m。

2）刀盤開倉復推位置地面管線 刀盤開倉復 推位置地下管線有雨水（DN1000）埋深1.5m，距盾構隧道拱頂距離約10m；污水DN500-700-800 埋深5.5m，距離盾構隧道拱頂距離約6m。

3）盾構掌子面情況 根據開倉檢查的情況，在充分降水的條件下，倉內掌子面前方有少許空洞，其他部位的砂卵石都較密實，大漂卵石含量高，且部分卡死在刀盤開口處，需人工破除。

4 施工措施

4.1 土倉關閉

本次開倉為常壓開倉，土倉關閉后倉內無壓力，再恢復推進時需對土倉進行填倉恢復土倉壓力。①檢查土倉內是否遺留工具；②檢查土倉倉門關閉密實，在關閉時檢查土倉門密封圈和門把手是否完好，如有破損及時更換，并清理干凈倉門周邊的雜物，按要求關閉倉門；③倉門關閉后檢查土倉3、9 點位檢查口閥門和泄壓閥閥門是否關閉。

4.2 注入膨潤土及惰性漿液

1）膨潤土和惰性漿液作為渣土改良劑可提高砂土的含量，增加地層中減少的細顆粒，減少摩擦力，增加開挖土體的流動性和不透水性，可以在砂卵石地層中有效保壓。惰性漿液可以填充土倉，讓土倉內外土壓達到平衡。

2）膨潤土配合比為1∶8，放置膨化池中膨化超12 小時。惰性漿液主要原材料為：砂、粉煤灰、膨潤土、水，其1m3配合比為：900kg∶450kg∶80kg∶300kg。

3）注入方式采用現有的同步注漿系統將注入膨潤土及惰性漿液注入土倉中。膨潤土及惰性漿液通過漿液車運輸到同步注漿罐后，并將盾尾注漿管路關好閥門拆卸，將管路轉移至前盾預留的注漿孔，連接好以同步注漿的形式將膨潤土及惰性漿液注入至土倉當中。

4）因漂卵石地層開倉無法建壓，只能以常壓狀態清倉檢查，清倉后土倉內無壓力，需向土倉內注入膨潤土及惰性漿液來建立土倉壓力，頂部土壓力到達0.08MPa 即可。

4.3 掘進參數控制

采用“超前排渣、觀控扭矩、泡沫動平衡”漂卵石地層掘進控制方法。

1）在盾構起推時以螺旋機快速轉動進行超前排渣為切入點，解決盾構因停機形成的渣土沉淀，卵石堆積，掌子面土體進入土倉困難，起推無速度，高扭矩，掌子面頂部土體坍塌，刀盤卡停等問題。

2）根據參數相制邏輯，盾構推進過程中，找準關鍵參數，利用刀盤扭矩變化量，來調整控制其他參數（推力、螺旋機轉速等），刀盤扭矩控制在350～500tm，土倉壓力維持穩定。

3）掘進時主要以膨潤土泡沫劑混合液保壓潤滑，泡沫也可以減少滲漏，提高工作面的密封性；減少砂卵石對刀盤、螺旋輸送機以及運輸帶的磨損，減少盾構開倉次數。盾構停機壓力控制值為0.1MPa，保壓以膨潤土泡沫劑混合液為主。

4.4 添加劑的加入

在漂卵石地層開倉復推中，容易出現刀盤高扭矩、無法保壓、超挖、噴涌等情況，本項目中，盾構起推時刀盤扭矩長時間處于高扭矩(大于500tm)狀態，螺旋機開閘后噴涌嚴重，經過對添加的控制改良后效果，高扭矩和噴涌得以良好的控制。

添加劑采用膨潤土漿液和泡沫溶液在外部充分混合后形成的泡沫膨潤土溶液的添加劑；該添加劑形成的泡沫膨潤土溶液在外部充分混合后具有潤滑減阻保壓的作用，有效地控制住刀盤扭矩、土倉壓力和噴涌。

4.5 渣土控制

為了保證區間施工出現嚴重的超挖和欠挖會導致地面塌方和隆起，出現嚴重安全隱患，就必須要嚴格控制渣土量，是盾構施工中極力避免的。嚴格控制好土倉壓力，保持土倉頂部土壓力在1.0bar 左右。

5 結語

盾構開倉是盾構掘進過程不可或缺的重要環節，不要因復推造成的刀盤卡轉，影響到我們的施工任務。因此施工中一定要牢牢把握技術要點，并在施工過程中不斷思考、積累經驗，相信不久后砂卵石地層盾構開倉復推卡刀盤不會再是盾構施工的一個難題。