加强注浆管理,确保软弱破碎带地铁盾构施工质量.doc

1、加强注浆管理,确保软弱破碎带地铁盾构施工质量【摘要】在城市地下施工地铁，往往受到城市建筑物、建筑设施、地下管线以及复杂地质条件的影响。特别是在过软弱破碎带时，如果不加强支护管理，沉降量过大会给地面建筑物等带来无法估计的损失，重则带来安全事故。本文针对广州市地铁六号线沙河顶站天平架站站盾构区间 6280 海瑞克盾构机在软弱破碎带穿越时采取的施工为背景，探讨相关的施工技术措施，希望能够对相同或接近地层的盾构施工有所帮助。【关键词】盾构 建构筑物 注浆加固 破碎带施工 中图分类号： U231+.2 文献标识码：A 1、工程概况 此地铁工程处于广州市现有地铁规划线路内，为三站二区间，区间线路从沙河顶站

2、出发沿先烈中路向东北穿行进入沙河站，出沙河站后横穿广州大道北及沙河立交到达始发井；然后沿广州大道北向北横穿广深铁路及省军区后向东北拐入兴华路，最后沿兴华路前进与天平架站相接。根据设计尺寸要求以及沿线施工特点，经过研究决定使用盾构施工法施工，盾构区间隧道左线全长 1184.141m，右线隧道全长 1892.360m。线路坡度变化大，从沙河站天平架站线路左右下降坡度最大的达 35，上升坡度最大的达 31.8。沙河站沙河顶站区间，最大上升坡度达39.596。 本标段工程地貌形态为珠江三角洲冲积平原，地下水位的变化受地形地貌、地层岩性、地下水补给来源等因素控制。且地质条件较为复杂，多为软弱底层和破碎带

3、，在施工过程中，同样要加强注意，防止意外事故的发生，给工期带来不必要的延时。 2、地质概况以及存在问题 施工地铁线路沿途经过瘦狗岭断裂带，断裂带里程为：右线YDK19+516533，断裂带宽度为 17 米；左线 ZDK19+479514，断裂带宽度为 35 米。盾构隧道在断裂带处右线坡度为：4，基础底覆土厚度在26.2 米；左线坡度为：4，覆土厚度在 26.2 米；线间距 11 米。 断裂带中岩石破碎，地下水丰富，盾构穿越瘦狗岭断裂带时易发生喷涌、掌子面坍塌等情况。 2.1 地质概况 本工程有二个区间，根据设计提供的纵断面图，隧道底板标高在-14.3-30.2m 之间，盾构隧道施工范围内分布有

4、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、号地层，并以、 、 、 、 、地层为主。冲积洪积砂层为中细砂砂层，可塑状粉质粘土，号地层为花岗岩全风化带燕山侵入岩，号地层为花岗岩残积土层，号地层为微风化红层泥质粉砂岩，号地层为花岗岩微风化带燕山侵入岩。盾构在层粉砂具有强度高、透水性强，开挖揭露时易产生流砂、管涌等工程特性。软粘土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、灵敏度高的工程特点，开挖扰动易产生破坏，导致开挖面失稳，故盾构推进过程中，应尽量减少对土体的扰动，严格按照合理的工艺流程施工，确保施工质量。地层中粉质粘土夹粉砂，土质不均匀，夹粉砂，局部较多，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易

5、产生流砂现象，施工时应注意。在施工段，水头压力过大的地方可以采用适当的降水措施，保证施工的顺利进行。 2.2 盾构过断裂带地质情况分析 右线隧道拱顶覆盖从上到下具体地质情况：1人工填土层、 4-1冲积-洪积土层、 3-1冲积-洪积粉细砂层、 3-2冲积-洪积中粗砂层、断裂破碎带。隧道全断面为断裂破碎带。 左线隧道拱顶覆盖从上到下具体地质情况： 1人工填土层、 3-1冲积-洪积粉细砂层、 3-2冲积-洪积中粗砂层、 3-2冲积-洪积中粗砂层、断裂破碎带。隧道全断面为断裂破碎带。 根据断裂带的重要性，项目部在断裂带附近增加地质钻孔三个，编号分别为 BK-B-04 、BK-B-05 、BK-B-06

6、，从抽取的芯样可知地质情况与详勘报告相符。 3、盾构施工中引起沉降的情形分析 （1） 、盾构掘削面前的地层变形 盾构推力过大和出土率小而引起的挤压隆起和前移；盾构推力过小和出土率大而引起的塌陷。 （2） 、盾构通过时引起的地面变形 盾构盾体与土体摩擦引起的隆起和前移；刀盘超挖、盾构蛇形扰动引起的地面沉陷。 （3）盾尾脱出后的地层变形 盾尾空隙不能及时填充注浆引起沉陷，因过大的注浆量和注浆压力而引起的隆起。盾尾漏水或隧道衬砌漏水引起地下水下降而发生大范围下降，盾构在软弱粘土地层扰动引起的长期固结沉降。 4、盾构施工中的困难 （1）工程地质水文条件较为复杂，施工难度大，易出现涌水、涌砂现象。 由于

7、断裂带中岩石破碎，地下水丰富，盾构穿越瘦狗岭断裂带时易发生喷涌、掌子面坍塌等情况。而盾构穿越瘦狗岭断裂带部位正处于广州大道北路下方，地面交通繁忙，难以进行注浆加固，且因岩石破碎，注浆质量无法保证。为确保盾构安全顺利通过瘦狗岭断裂带，在盾构掘进过程中采取掘进控制措施进行保证，以控制地面沉降及喷涌的发生。 （2）推进过程中换刀位置选择及换刀作业风险系数较大。 在盾构穿越断裂带过程中，应采用连续掘进方式，在最短的时间内通过断裂带，把盾构掘进对地面的影响降到最低，所以在盾构机到达断裂带前，开仓全面检查道具并更换破损道具，确保盾构机在经过断裂带时不换刀一次性快速连续通过。 （3）地层断裂带，软硬不均，对

8、刀具磨损大。 隧道在混合岩的微风化、强风化、全风化地层中穿过，软硬不均，盾构掘进过程中对刀具的磨损大，如何进行合理的刀具配置，防止刀盘前方形成泥饼或刀具发生非正常磨损；如何在掘进过程中设定合理的盾构掘进参数，保护好刀盘、刀具，减小刀具的磨损，保证盾构掘进顺利进行，是本段盾构施工的难点之一。 （4）盾构掘进防泥饼是本段顺利施工的重要前提。 在过断裂带时，采取土压平衡模式进行掘进，有形成“泥饼”的可能。如在断裂带路段形成 “泥饼”造成盾构掘进停止，很有可能“喷涌”问题接踵而来，地面沉降将得不到控制，所以在过断裂带时，需预防“泥饼”问题的产生。 根据以往盾构施工预防结“泥饼”施工经验，在掘进时刀盘前

9、面加入水和适当比例的泡沫剂对改良土层粘性是十分有效的。本方案也主要采用注入传统土渣改良添加剂方式进行土渣改良，防止结“泥饼” 。另外结合注入 TAC 高分子材料来预防“泥饼”问题的发生，因为根据 TAC 材料供应商材料说明书，在土层中掘进时，加入 13浓度的 TAC，可以达到减小土壤粘性的目的，土和易性增强，流动性加大。在盾构过断裂带掘进施工时，可根据实际情况将两种注入方式结合使用，也可以根据实际情况分开单独使用。因此，盾构掘进防泥饼也是本工程的难点之一。 5、实施注浆补强加固，确保沉降量达到要求 由于盾构推进时同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙，且浆液的收缩变形也存在地面沉降的

10、隐患，因此在隧道掘进的同时，后面同步进行二次壁后注浆。在管片脱出盾尾 5 环后，对管片的建筑空隙进行二次注浆。浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动方式。注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体变形。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及注浆参数，壁后二次注浆根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小。在施工补注浆时要加强水泥浆比重的控制，不可过小，也不可过大，过小容易离析，达不到设计强度，过大容易堵住注浆管路，影响施工的连续性。因此，在施工补注浆加固时，可以使用自动控制装置实施水泥浆配比，以保证水泥浆的比重符合质量要求。施工完毕补注浆后要对实施注浆后的水泥表面

11、进行洒水，并进行必要的养护，保证水泥护壁的强度。 6、结束语 在盾构下穿断裂破碎带时，应根据破碎带水文地质基本情况及其与盾构隧道的关系，选择和严格控制盾构掘进实施施工参数并采取相应的加固或其他处理措施；亦应充分考虑盾构左右线隧道施工带来的土体沉降叠加影响；加强注浆以及补注浆施工，同时应加强监测和信息化施工管理，及时根据监测数据调整施工参数和技术措施，确保断裂破碎等软弱地层中安全快速的进行盾构施工。 参考文献 1 刘广仁,常喜平,寇宝庆,安冬云,李应辉.盾构法施工中砂层进洞段降水设计与施工J. 石油工程建设. 2012(01) 2 刘立慧,马志刚.盾构信息管理系统在青草沙引水工程施工中的应用A. 地下交通工程与工程安全第五届中国国际隧道工程研讨会文集C. 2011 3 孙谋,谭忠盛.盾构法修建水下隧道的关键技术问题J. 中国工程科学. 2009(07) 4 张建刚,何川,杨征.大型水下盾构隧道管片衬砌结构配筋问题研究J. 铁道学报. 2009(05) 5 禹海涛,袁勇,张中杰,张擎宇,王建华.反应位移法在复杂地下结构抗震中的应用J. 地下空间与工程学报. 2011(05)