摘要：斜皮区间U型槽（含）～皮革城站盾构区间左线起讫里程为：DK39+825.851~ DK40+820.690，全长997.805m（含长链2.966m），线路周边近距离范围无建筑物，与建筑物距离均大于100m。区间纵断面采用V字坡，线路出区间明挖段后采用28‰、11.5‰坡度下行至线路最低点，然后以右线6.236‰、左线6.203‰上行至皮革城站。
该区间隧道所处地层主要为：淤泥质黏土、粉质黏土、黏质粉土、淤泥质黏土。区间隧道全断面位于淤泥质黏土层中。区间隧道底部均位于淤泥质黏土层中。
关键词：软土地层；取土；空推法；开仓
一、盾构机土仓异物概况：
斜皮区间右线盾构在第59环开始掘进时发生螺旋机无法出土的问题，经采取螺旋机反复插拔和正反转、高压水疏通、加入分散剂和石子、膨润土、泡沫剂等措施后，调试处理过程中螺旋机出土时带出块状异物，经查看为PE管材碎块，随即立即联系各管线产权单位至现场共同对接、查勘，经多次、多方核实最终确认为自来水管，该管道已废弃，南北走向横穿隧道，管道内径500mm，外径560mm，PE材质，施工工艺为拖拉管，该管最大埋深约9.45m，与原管线资料、现场交底、查勘情况严重不符。
现场继续采取螺旋机内加入分散剂和石子、螺旋机内加高压水疏通、插拔螺旋机，反转螺旋机进行疏通各种处理措施后开始基本可恢复正常施工，但其后仍存在螺旋机油温升高、间断出土的情况。掘进至127环时再次遇到相同问题，连续采取土仓加注膨润土及泡沫剂改良土、螺旋机内加入石子向土仓加压疏通体、插拔螺旋机，反转螺旋机处理措施并反复尝试推进，在第134环掘进时已完全无法出土，继续采取多种措施，也未能恢复出土。
原因分析：
分析认为造成右线盾构机不能正常掘进的原因为：该地下PE自来水管位于盾构掘进范围，根据现场南北两侧检查井的实测位置以及最大埋深等条件，可判断右线盾构机通过时切断该管道约5.7m，盾构掘进时刀盘将该管道搅入土仓，因该管材的特殊性，不能随螺旋机出土而被带出进而堵塞螺旋机入土口导致不能出土并使盾构机不能正常掘进。采取多种处理方案后仅在11月14日被螺旋机带出一碎块，后续并未发现该管道被带出，可判定土仓内仍有大量该管道，若要恢复正常掘进，需开仓进行彻底清理。
二、重、难点分析及对策
2.1确保三轴搅拌桩加固质量是本方案实施的重点之一
★分析：
由于目前盾构机处于极软流塑地层，不具备常压进仓清障的条件，需对盾构机周边土体进行三轴搅拌桩加固，一是保障盾构机前方土体的稳定，二是防止开仓时发生突涌，引发安全事故。因此，确保三轴搅拌桩加固的质量是本工程的重点。
★对策：
（1）、根据盾构机目前所处地层性质，采用水泥掺量20%Φ850@600三轴搅拌桩满堂加固，纵向加固长度为刀盘前方12m，后方4m，横向加固范围为盾构机外缘左、右各4m，加固深度为地面至盾构机底部以下4m，加固后的土体应具有良好的均匀性、自立性、止水性，且无侧限抗压强度（28d）qu≥1.0Mpa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。加固施工过程中严格控制搅拌桩的下沉速度、提升速度、注浆压力、注浆流量、垂直度、水灰比等施工参数，确保加固质量。
（2）、为保证三轴搅拌桩止水效果及接头质量，加固体、盾体边缘及盾构机推进至加固体6m后的外边缘均采用套打的工艺，详见图。
（3）、在加固施工完毕之后，对加固区域进行垂直取芯，取芯位置应选择临近刀盘及盾体两侧，提前进行加固效果检测。如有问题及时进行补充加固，确保盾构开仓的安全。
（4）盾构周边加固施工时应保持刀盘转动，避免水泥浆液进入刀盘及土仓内发生固结。
（5）、三轴搅拌桩加固施工应采用“打三跳三”的方法进行，同时局部重复搅拌，保证加固质量及左线已成型隧道的稳定。
2.2 钻孔取土、盾构空推及姿态控制是本方案实施的重点之二
★分析：
针对盾构机目前无法正常出土掘进的现状，拟采取在刀盘前方施做钻孔排桩取土，然后盾构空推的工法将盾构推进至加固区内。本工法施工过程中应严格控制成孔质量，否则将导致盾构推进姿态偏差过大，同时由于空推时推力较小，会导致盾尾管片环与环之间连接不够紧密，影响密封防水效果。因此，钻孔取土、盾构推进是本方案实施的重点。
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★对策：
（1）、根据常规钻孔桩施工工艺，应预先埋设钢护筒，护筒坑采用机械配合人工开挖，挖孔直径比护筒直径大0.4m左右，坑底应平整；护筒埋设时，通过预先引放的纵、横方向的四个护桩点进行调整就位，护筒中心与桩位中心重合，其偏差不得大于10mm，并应严格控制护筒的垂直度，护筒调整到位并固定稳后，周边用最佳含水量的粘土均匀回填并分层夯实，以保证在钻孔过程中护筒稳定。
（2）、成孔结束后，采用测绳对孔底标高进行测量，钻孔深度严格控制在盾构刀盘中心底部以下50～100mm以内，一是防止欠挖导致盾构推进时姿态难以控制，二是防止超挖造成盾构机发生“磕头”现象，超挖时应采用砂浆或水泥土进行回填，确保底部具有足够承载力。
（3）、盾构推进前应做好后部管片螺栓紧固和复紧工作，同时对后部10环管片进行拉紧处理，采用14b槽钢沿隧道纵向拉紧，每环6道，
（4）、在每一次空推结束时，应继续向前推进至刀盘嵌入加固体，确保盾构机保持足够推力以压紧后部管片。
（5）、为确保取土空推时管片姿态的稳定，刀盘两侧各预留20cm土体，以避免管片拼装后发生“横鸭蛋”问题。
（6）、盾构推进速度应控制在3cm/min以内，空推时尽量避免转动刀盘或采用最低转速，防止姿态难以控制。
2.3 常压进仓清障是重点之三
★分析：
一般盾构常压开仓，如换刀作业，土仓清理到中心刀以下位置即可更换全部刀具。本次清仓需要将土仓清空，导致掌子面的稳定性较差，更易引起坍塌。同时进仓清障为有限空间作业，存在有毒有害气体、作业过程坍塌等交叉作业风险。因此，常压进仓清障是实施的重点。
★对策：
（1）、严格执行盾构开仓作业审批及验收程序。在土体加固质量、回填砂浆质量及降水效果等条件验收合格后，方可准备开仓。
（2）、施工前制定详细应急预案，提前做好资源储备。
（3）盾构机抵达计划清仓位置时，停止推进。在脱出盾尾8-10和3-5环的位置注双液浆，形成止水环箍。同时，在前盾和中盾的润滑孔注油性聚氨酯，封闭隧道开挖面和盾体的间隙。
（4）、检查盾构机隔板上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通，保证能够正常使用。通过球阀判断土仓内仓位，并对土仓进行排水；
（5）、打开人闸与土仓间的闸门，通风释放土仓异味，并检测土仓内有害气体含量，当气体达标后，进行土仓异物清理工作。
（6）、清仓工作技术负责人率先进入土仓，观察掌子面情况，在确定掌子面及周边土体稳定的情况下安排清仓作业；
（7）、清仓作业利用扬镐、铁锹等工具，采用编织袋装土，人工送出，并装渣土车运出洞外。清仓顺序由上至下，注意刀盘开口处渣土。如刀盘开口处渣土稳定、无渗水可继续进行清仓工作。刀盘的开口部位采用背板进行封堵，防止掌子面土体坍塌。
（8）、当清渣过程中清理到小块异物（PE管）时，随渣土一起清出。遇到大块的异物（PE管）时，用手工锯锯成小块清出。
（9）为确保右线隧道停机与空推段管片的稳定，对第130环～140环范围进行二次补充注浆，同时形成止水环箍，防止管片环缝松弛发生漏水。加强对左线已成型隧道的水平位移、收敛及沉降的监测，及时反馈隧道变形情况。
（10）在盾构空推至开仓位置后在刀盘前方钻两个Φ800孔桩，孔深钻至刀盘下部，作为通风与应急救援用。
（11）辅助降水井施工8口，采用桥式滤水管，管径300mm，井深为盾构隧道底部以下12m，总深度约为29m，采用真空度不小于50%的真空泵降水。降水井布置距离加固体及盾体2m，其中北侧降水井按距离加固体1m布置，避免降水影响左线成型隧道的稳定。
结语：仓门打开后，清理PE管时发现螺旋机在顶端部位已断裂，分析原因为此盾构在上一个项目地层为硬岩，对螺旋机磨损较大，此项目受PE管材质特殊性及处理措施蛮力致使断裂，随着地铁建设的发展，盾构施工过程中要加强对管线的调查，加强与产权到位的沟通，避免此类情况的发生，造成工期、经济的损失。
参考文献：
[1]《盾构法开仓及气压作业技术规范》（CJJ217-2014）
[2]《有限空间作业安全技术规程》（DB33/707-2013）
[3]《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》（JTJ/T 259-2004）
[4]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
论文作者:郭天鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/2
标签：盾构论文; 螺旋论文; 管片论文; 作业论文; 隧道论文; 钻孔论文; 区间论文; 《基层建设》2019年第24期论文;