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摘要:以地铁隧道工程为背景，针对泥炭质土层环境中的盾构隧道施工展开探讨，总结工程问题并提出可行施工技术。经分析得知，若要基于盾构法成功穿越泥炭质土层，就必须做好线路纵断面的优化、注浆、有害气体检测等多方面工作。
关键词:水下隧道;盾构施工;泥炭质土
1工程概况
某地铁站隧道埋深11．02～28．3m，工程施工环境复杂，需穿越湖沼沉积地层，含有带状粉质黏土等多个地层。区间最大坡度23‰，转弯半径均达到600m以上，且施工区域内含有丰富地下水，主要源自于自然降水以及岩层补水，整个区间以富水地层为主。
2施工准备
以施工图纸为准精确测量放样，准确界定线路走向，基于施工现场实际环境编制调查报告。积极组织项目人员共同分析图纸，总结施工中可能出现的风险。以地质勘察资料为基准，综合考虑地层沉降状况、掘进深度等工程参数，选定合适的盾构方式，并适配满足使用需求的土压平衡盾构机，积极携手第三方测量机构，针对车站主体、洞门圈等做进一步复测，精确设定井下控制点。
3关键技术
泥炭质土层较为特殊，主要表现为压缩性大、有机质含量高、稳定性弱等问题。作为一种极为特殊的软土，需要通过科学措施来有效改良地层，考虑泥炭质土层的分布状况，划定合适的加固区间。
3．1端头加固及始发控制
考虑到泥炭质土的特殊性，端头加固工艺较多，需得到三轴搅拌桩与旋喷桩的支持，两类桩结构均要满足龄期＞90d的基本要求，通过取芯试验检验整体质量。采用WSS双液注浆的方式，遵循先两侧后中间的基本原则，垂直注浆间距保持在1．5m，考虑到水平注浆施工可行性问题，在动圈内部边侧开孔，且环向间距以2m为宜。洞门开孔不可出现水流，同时洞门达到足够干燥状态后，即完成了注浆施工。做好洞门破除准备工作，在洞门钢环内增设双层止浆板，利用海绵处理各板缝隙，并额外设置防涌水涌砂装置。施工中，盾构机超过托架后，为消除自重而引发的“栽头”问题，需要在洞门外部增设外导轨，并实现与始发托架导轨的稳固连接。
3．2浆液参数及改进措施
本次地铁盾构施工均发生于软土地层中，因而对掘进作业提出较高要求，需避免土仓内汇水问题，同时螺旋机不可出现喷涌现象。受盾构施工的影响，易引发地层与隧道扰动问题，并进一步作用于地表及其建筑物，大范围沉降随之发生。盾构进出洞时，需要在管片后方实行注浆作业，通过此方式产生隔水环，从而阻止地层水的流动。考虑到沉降问题，在盾构掘进施工中需要合理调节好各工序时间，在衬砌管片脱出盾尾后，在第一时间采取注浆措施，使其填充盾尾环形空隙。盾构进出洞段时，需使用到水泥浆液，此材料可在短时间内凝固，有效封堵洞门。在持续掘进过程中，需随即填充厚浆以起到控制地面沉降的效果。伴随掘进持续推进，施工人员测定管片姿态，若管片上浮达到1cm以上，需随即优化厚浆配合比，以缩短凝固时间为基本目标，提升管片稳定性。经计算后得到施工所需同步注浆量，以地面监测数据为基准合理调节注浆比例。若出现注浆量偏多的情况，将引发地面隆起;反之，注浆量不足则会加快地表沉降，甚至会引发管片渗漏水现象。通常而言，需要以静止水土压力为基准，实际注浆压力控制在1．1～1．2内，最大不可超过0．4MPa，且施工中不可出现浆液进入盾构机土仓的问题。不同区域的注浆压力存在差别，上部需在0．2MPa以内，针对下部展开注浆作业时需适当加大压力但不可超过0．25MPa，整个注浆环节速度保持在100～200L/min，施工中分析注浆管路运行状态，出现问题后及时解决。同步注浆细节较多，施工人员需注重以下内容:①合理控制注浆量，每推进40cm便要测定一次液位，综合分析储浆量刻度示意图，在此基础上经计算后求得注浆量;②若出现盾尾漏浆问题，需随即补充;③考虑到成型管片质量，且为了控制地表沉降，合理优化各支路注浆比例;④若设备发生异常或是管路堵塞，均要暂停掘进施工，保护注浆设备，全面清理管路，若暂停时间过长，需使用膨润土深度清洁管路;⑤做好浆液方量与质量的检查是确保顺利抽浆的关键，值得注意的是，不可向浆液内加水，若储浆罐内存有浆液，需要持续搅拌，避免砂浆变质。
3．3管片防渗水施工
基于盾构隧道施工的防水方式较多，以管片自防水应用较为广泛，在此基础上辅以接缝防水的方式。若土层中含水量较高，施工所得的盾构隧道将受到地下水压力的影响，易出现管片裂缝、橡胶密封条翘曲等问题，在上述影响下地下水持续渗入隧道内，因而施工人员在拼装管片时要格外注意［2］。对此，施工单位在经过许可后，对原设计加以变更，增设了1道遇水膨胀橡胶圈，在其作用下可控制管片渗漏水问题。遵循防水设计要求，做好管片环纵缝防水工作，为之辅以保护措施，在设置防水密封垫时做好准备工作，即刷涂黄油以起到润滑效果，减少封顶块插入时的摩阻力，结束管片拼装后在第一时间旋紧螺栓。值得注意的是，管片连接螺旋的复紧操作次数至少要达到4次，具体对应为拼装、推进、推出盾尾以及管片出台车四个环节。且在每次复紧时，所施加的扭矩必须达到145N·m。此外还要注重管片与橡胶密封条质量，在使用之前均要复验，若出现质量问题禁止投入使用。
3．4管片上浮有害气体检测
调节盾构初始姿态，具体有:水平方向±10mm，垂直方向因不同区域存在差异，前点±5mm，后点－20mm。持续掘进时，密切监测成型管片姿态，结果表明上浮量均达到30mm，工程人员经商讨后确定了如下措施:①调整字条，即水平－10mm，垂直方向后点为－35～40mm;②在拌制厚浆时增添适量水泥材料，随之加快凝固速度;③盾尾5环12点位使用到双液浆;④50环左、右侧均要安排人员测量管片姿态，并分析上浮量是否超出了工程许可范围，在此基础上调节后续施工参数;出现管片上浮速率过大的情况时，与盾构“栽头”存在密切关联，需暂停推进作业，合理调节推力起到控制上浮分力的效果，即不可超过管片自重，同时针对盾尾采取临时配重措施，可通过设置管片等方式控制盾构上浮。为给盾构施工提供优良环境，需使用有害气体检测仪分析施工区域内的空气状况，将该设备置于盾构机螺旋机处，得到出渣口的有害气体含量［3］。除此之外，还需要增设便捷式气体检测仪，此设备主要用于检测舱内气体质量，在出现异常状况可触动声光报警器，在第一时间告知施工人员。关于本工程使用的气体检测系统，具体见图1。基于上述提及的设备展开全方位检测，在本次盾构施工中，各项有害气体含量均控制在合理范围内，未给施工造成过多影响。
4结束语
综上所述，泥炭质土层稳定性欠佳，对技术水平提出较高要求，在此环境中展开施工作业易引发安全事故。对此，施工单位需结合勘察项目实际情况，全面考虑施工风险，为盾构施工适配合适的施工技术，确保各环节施工的安全性。
参考文献:
［1］胡瑞青，王士民．泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道衬砌结构动力响应特性影响分析［J］．铁道标准设计，2017，61(8):101－106．
［2］蒙国往，周佳媚．地铁盾构掘进引起的软弱地层沉降分析［J］．现代隧道技术，2017，54(6):117－125．
［3］黄辉，张伟荣．广州地区软弱地层盾构掘进沉降控制技术研究［J］．施工技术，2015，45(S2):30－32．
作者:陈立 单位:中建交通建设集团有限公司