牛晓怀

摘 要：深圳市机场北站包括福永站盾构区间，地下水埋深较浅，局部地下水和地表水相连，隧道内易形成积水，洞顶分布淤泥、细砂、可塑状砂质黏性土、全风化变粒岩、块状强风化变粒岩、中风化变粒岩、局部为微风化变粒岩，岩质坚硬，成洞困难。

关键词：盾构掘金；穿越变粒岩；施工技术；同步注浆

中图分类号：U455.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.139

深圳市机场北站福永站盾构区间2#吊出井区间左线全长为1 591.5 m，3#吊出井福永站区间555.886 m，机场北站2#吊出井区间右线里程1 549.2 m，3#吊出井福永站区间555.886 m，区间线路原始地貌为滨海滩涂，现为机场填海扩建区、鱼塘、新和村居民区等，地形起伏较大，隧道开挖断面地层变化差异较大，地下水埋藏较浅，局部地下水和地表水相连，隧道内易形成积水，且成洞困难。

1 施工技术

1.1 盾构掘进

在盾构施工中，根据不同岩层和覆土厚度，配合地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和出土量三者的相互关系，盾构掘进要保证坡度的稳定，要时刻调整偏差，减少对土体的二次扰动。在盾构掘进的过程中，设置专人检查刀盘前方围岩变化情况，有无硬岩倾入刀盘。根据盾构前体月导台结合紧密情况，保证掘进过程的安全性。

盾构推进时，刀盘前方的监测人员与盾构主司机要紧密配合，使盾构机沿导台的中心前移，保证盾构前移时管片受力均匀。

1.2 管片拼装

在管片拼装的过程中应做好测量工作，保证衬砌环与环之间平直，控制环面及椭圆度、管片之间的缝隙，及时调整拼装的质量。管片拼装控制要注意以下几点：①环面平整度控制。采用尺量检查每个环，环缝之间的间距小于3 mm，避免相邻接缝处管片出现破裂。②垂直度控制。加强施工过程控制，管片环面应该与设计隧道轴线垂直，如果发现管片偏差超过设计要求，就要及时采取纠偏措施，加楔子进行调整，直到管片环面与隧道设计轴线垂直为止。③高程控制。相邻管片直接影响着隧道结构的受力、隧道净空和整体的隧道质量，施工过程中要严格把控环高不能超过规范要求，因此，在管片拼装前，要预先黏好定位棒（黏结剂抗剪强度≥1.5 MPa，定位棒抗压强度≥2 MPa）。拼装时，充分发挥定位棒的作用，使管片成环后各块高差≤2 mm，保证各块管片定位准确合格。④在拼装管片之前，及时清理杂物，检查管片的质量、型号以及管片密封情况，符合设计要求之后再进行拼装。拼装时，要严格控制管片的拼装质量。⑤管片拼装时，及时施做千斤顶，拼装好后及时靠拢千斤顶，防止盾构机后退和发生突变。⑥管片纵、环向连接采用螺栓连接，螺栓的强度和紧密性直接影响着隧道整体结构的受力，所以管片之间连接螺栓必学牢固、可靠。

1.3 粒石填充

豆粒石填充采用湿喷机在刀盘前面喷射，湿喷机喷射速率应达到6～9 m3/h。喷射豆粒石时，每三环在用沙砂在盾构切口周围做一个围堰，以防豆粒石和砂浆露出。从刀盘后吹入4～9 mm的石料，压力一般控制在0.15～0.3 MPa。

在喷射豆粒石过程中，非操作人员不得进入工作面，以免飞石伤人。

1.4 同步注浆

1.4.1 同步注浆管理

在盾构推进过程中，通常情况下，只需压注上部的一根管路即可。如果效果欠佳，可根据实际情况，同步开启其他注浆管路。

1.4.2 加强对同步注浆质量的控制。

同步注浆量的大小要控制到建筑物空隙的210%～260%，才能减少周围土体的变形。

1.4.3 二次注浆的必要性

由于注浆过程中填充的建筑物空隙可能会出现不密实和浆液收缩变形的现象，进而可能导致地面下沉安全隐患，因此，有必要进行二次注浆。浆液通过管片注浆孔注入地层，在施工过程中采用一边推进一边注浆的方法。如果注浆达不到设计要求，暂停盾构推进，保证土体不变形。在施工过程中，要根据观测和监测数据判断注浆参数和注浆量的大小，壁后注浆根据地质情况和监测结果随时调整，保证地层不变形。

1.5 二次注浆

当漏浆严重、地面沉降报警时，需要进行二次注浆。壁后二次补注浆浆液选用双液浆，暂定双液浆配比如表1所示。

1.6 二次始发

盾构机即将到达盾构段掌子面时，尽可能地在盾体周围填充豆粒石。填充完毕后，将刀盘前面清理干净，包括设备和材料等。

盾构机顶到掌子面的同时开始转动刀盘，根据滚动角变化，调整刀盘左转右转方向。直至盾体进入土体，滚动角变化不大为止。

2 盾构接收技术措施

2.1 准备工作

在盾构机到达洞门之前，需提前做好以下准备工作：①在盾构机刀盘露头后安装防水帘布压板，避免盾构机破洞时的混凝土块砸坏密封橡胶帘布；②在到达洞门口前，准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具，做好破除洞门喷射砼的准备；③盾构机到达前，在接收导轨上预先涂抹油脂，减少盾体与钢轨的摩擦力。

2.2 盾构到站接收要求

为了保证盾构的安全接收，首先要进行测量，只有测量计算准确无误，才能安装盾构接收架。接收架的高度要比盾构进洞高程稍低一点，接收架必须与井壁固定牢固，洞门凿出到位，所有封堵材料及其他准备工作安排就绪。

为了保证盾构进出洞的施工安全，要及时对出现渗漏点的位置进行注浆加固，防止盾构进出洞漏泥浆。完成渗漏点注浆后，紧接着要对隧道内管片注浆。注浆球阀起到堵漏浆和泄压作用，最后要检验注浆结果。

盾构出洞距离洞口10 m时，盾构司机和现场跟班管理员要及时检查盾构机的刀盘和油压数据。如果发现有升压趋势，可能切口已经到达加固边缘，必须减缓推进速度，及时调整低密封藏的压力，并向前舱一边推进一边注水，保证切削面光滑，使削下来的土石呈流动状态，能够较顺利地排出。

在洞门混凝土吊除后，盾构应尽快推进并拼装管片，尽量缩短盾构进洞时间。洞圈特殊环管片脱出盾尾后，立即用弧形钢板与其焊接成一个整体，并用浆液填充管片与洞圈之间的间隙，以减少水土流失。

根据实际情况，必要时可采用第二套施工方案，加强注浆，确保施工安全。

在盾构进洞后正常施工阶段，要设置专人对隧道周围建筑物进行沉降测量和观测。如果发现变形情况，要及时通知通知盾构机司机，通过调整盾构参数来控制沉降变形。

2.3 盾构进站应急预防技术措施

2.3.1 出洞时盾构机“撞头”

出洞时，盾构推进根据洞门复测时的姿态实时调整掘进姿态贯通，当接收托架标高与洞门标高一致，而刀盘比盾体大时，就容易出现盾构机“撞头”现象。这时，要采取如下措施：①控制盾构机出洞前的姿态，并将机头竖直偏差控制在0～10 mm；②出洞处接收托架标高要比设计标高低2～3 cm；③在出洞时，上方离洞门2 m范围内铺满砂袋，防止贯通时洞门混凝土掉下来砸伤接收托架。

2.3.2 洞门处涌水、涌砂的处理

在距洞门前15环进行二次注浆封水，其后10环管片每两环进行二次注浆封闭一环。其前方每一环进行双液注浆封闭一环，直至盾构机完全进洞，防止已成型隧道管片与土体之间的水顺着盾体进入刀盘前方，导致洞门处出现涌水、涌砂现象。

盾构机掘进时，同步注浆要注满，尽量将管片与土体之间得缝隙填密实，以有效地将加固体后方的水、砂堵住，防止其进入刀盘前方。

2.3.3 零土压状态下掘进的管片拼装

盾构机刀盘进入洞门圈，仓内土压降低为0后，盾构机前面失去了反作用力，千斤顶的推力也随之减小。为保证管片间紧密接触和接缝防水质量，在最后的10环管片上安设纵向拉紧联系装置，以辅助管片纵向压紧密封橡胶条；同时，管片拼装时，盾构机前部在接收架上焊接型钢挡块，通过挡块提供反作用力。

3 结论

本文结合本工程穿越变粒岩施工得出如下结论：①盾构穿越变粒岩时，刀盘磨损严重；②二次注浆是保证盾构安全通过的重要措施；③做好监测、测量，根据地质条件及时调整注浆参数是保证盾构顺利推进的基本条件。

〔编辑：王霞〕