成都漂卵石地層盾構掘進土倉殘留大漂石清除技術

李宏達/LI Hong-da

(中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100023)

盾構法施工因環保、高效、自動化程度高等優點已成為城市軌道交通建設施工首選方式，施工前期會對盾構整機進行適應性與可靠性評估，刀盤開口率、刀具的選擇直接影響后續盾構施工[2～4]。在漂卵石地層，如果開口率過大，刀具又不能很好地破碎開挖面漂卵石，就會出現漂石進入土倉或刀盤開口被卡死的情況并產生一系列連鎖反應：刀盤變形、扭矩增大、掘進參數異常、掘進速度變慢、卡螺旋機、主軸承受損等嚴重后果[5～6]。

1 工程概況

成都地鐵6 號線土建2 標項目包含三站四區間，區間采用土壓平衡盾構法施工，總長約3 285m。區間最大覆土約17m，最小覆土約10m，線路最大曲線半徑3 000m，最小曲線半徑450m，最小坡度4.812‰，最大坡度25.0‰。該工程位于成都市郫都區，屬四川盆地西平原區，具有川西壩區的典型特點，工程所經全斷面富水漂卵石地層，卵石粒徑2～20cm 約占60%～70%，卵石粒徑大于30cm 約占26%，最大粒徑達100cm，區間水位2～6m，靜水壓1bar 左右。

2 土倉殘留大漂石清除技術

2.1 開倉取石位置選擇

最初盾構施工時，盾構每掘進50～60 環，均會出現不同程度的卡刀盤，挖進超過60 環盾構刀盤便會卡死。因此，在結合地層和盾構施工特點對沿線地質補勘后，擬定盾構掘進每隔40～60m進行一次開倉取石，減少刀盤受卡，保證盾構掘進連續性。在參數異常情況下臨時開倉位置選擇應滿足：降水深度達到隧道底以下2m；地層環境較好（中、密實砂卵石）；地面環境較好（地處空曠、無建構筑物、無管線）。

具體開倉取石施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 開倉取石施工工藝流程圖

2.2 開倉前準備工作

1）施工降水井 根據現地質資料顯示，該工程的地下水主要為賦存于中密砂卵石地層中的孔隙水，滲透系數在20～23m/d。根據暗挖施工的特殊要求，通過降水及時疏干開挖范圍內土層的地下水，使其壓縮固結，提高土層的水平抗力，防止開挖面垮塌，并保證了開倉取石過程中的無水施工作業。

2）污水管封堵抽排 盾構區間有905m 下穿DN800 污水管，埋深4.5～8.5m，為保障開倉位置的安全，在開倉前后采用水下砌磚封堵的方法，對污水管進行提前封堵，抽排污水。

3）開倉前土體加固 盾構開倉作業存在極大的安全風險，在掌子面土體不穩定的情況下，對刀盤前土體進行旋挖素樁和袖閥管注漿加固。①素樁加固：區間線路上預定開倉取石位置，采用混凝土素樁在刀盤正前方連成一排密排樁，形成一堵保護墻，素樁打至開倉位置隧道底以下3m，樁頂升至地面以下0.5m；②袖閥管注漿加固：在盾構預定停機開倉取石位置進行地面袖閥管注漿加固，袖閥管埋設至開倉位置隧道底以下3m，加固范圍為地面以下至隧道底3m。

2.3 常壓開倉施工[8～10]

1）開倉準備 對出渣及地質情況進行分析，估計砂卵石地層漂石含量，同時結合實際地質及盾構遇到的問題，提前將開倉取石物資、設備等準備到位。

2）出渣降壓 開倉前將土倉內的渣土盡量出空，并在出土過程中觀察土倉的壓力變化，及時判斷土體自穩性。在確保土體穩定下，由盾構司機通過螺旋輸送機輸出土倉內渣土，直至倉內殘留渣土至人倉門底部以下，停止出渣。

3）開倉前準備 使用空氣檢測儀對土倉內氣體檢測合格后，利用泡沫系統管路向土倉內送、排氣體，凈化倉內空氣。再次確認土倉壓力、水位情況、空氣質量，全部合格后方可打開倉門。

4）倉內通風 倉門打開后，加強倉內通風，確認安全后方可進倉。進倉后，停止泡沫系統壓風，引入風管通風，確保漂石處理全過程通風連續。

2.4 大漂石清除

1）漂石清除 根據土倉內及掌子面的卵石及渣土檢查情況，用鐵鍬或洋鎬，將螺旋機未能排出土倉的渣土裝袋運至土倉外清理。同時核實大粒徑卵石在土倉內的分布情況，人工搬運或采用葫蘆配合吊帶、兜網等材料工具將漂石運輸至土倉外。

2）注意事項 在卵石從土倉內搬運至土倉外、運至地面整個過程中，應保證吊具、鋼絲繩、吊帶等質量，防止突然斷裂而造成的卵石跌落、人身傷害和設備損壞；合理選擇吊裝方法和吊點位置，尤其禁止設置推進油缸、鉸接油缸活塞桿為吊點；卵石吊運過程需小心謹慎，不得觸碰各類儀表、電子儀器、油缸活塞桿等易損敏感部件。

2.5 土倉門關閉、復推

取石完畢后，檢查土倉環境，清點作業工具，確保無遺漏后關閉倉門。

開倉取石完成后，向土倉內注入40m3（每方泥漿配合比為：砂子∶粉煤灰∶膨潤土∶水=600kg∶550kg∶160kg∶500kg）高濃度惰性泥漿重新建立土壓后再復推。待地表監測數據穩定后，對降水井采用C20 混凝土回填至地面以下0.2m，對加固區銑刨至地面以下0.2m，對以上區域鋪設瀝青恢復路面，撤離開倉區域施工圍擋，恢復交通。

3 應用效果

成都地鐵6 號線土建2 標項目在最初盾構區間施工時，盾構每掘進50～60 環，便會出現不同程度的卡刀盤，而超過60 環時盾構刀盤便會卡死。若被動開倉取石，工期將延誤10～15 天。

通過采用漂卵石地層土倉殘留大漂石清除技術，設置每60 環為一處開倉點并提前做好開倉準備，盾構掘進到設定里程后直接開倉作業。通過主動開倉取石，望叢祠站-和平街站盾構區間雙線，從始發到接收歷時142 天，比預定工期提前30 天完成。與此同時，望叢祠站-和平街站區間左線，創造了成都富水漂石地層最快月掘進350m的掘進記錄；郫筒站-蜀新大道站區間右線，實現了成都富水漂石地層盾構日掘進33m，月掘進412.5m 的最快紀錄。

4 結語

漂卵石地層殘留大漂石主動開倉清除技術，可以實現漂卵石地層盾構掘進土倉環境的徹底清理，防止刀盤和螺旋機卡死、土倉積倉等情況的發生，在確保施工安全的同時為盾構順利連續掘進提供有效保證。