全断面富水粉砂层内嵌式盾构环梁施工风险防范

杨 湉（无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214000）

2018 年 3 月 24 日，我们对无锡地铁某号线无锡新区站-长江路站盾构区间右线始发端进行盾构洞门环框梁施工前的准备工作。该区间使用 1 200 mm 宽双楔形管片，按照设计图纸要求需要将 0 环管片拆除后施工做内嵌式洞门环框梁。0 环管片外露端墙面 600 mm，于 2018 年 3 月 24 日 17：00 拆除完成后，洞门环 5 点位出现渗漏水，水中夹有粉细砂，水流呈现一定压力，流量超过 6 L/min，且有增大趋势。

1 工程概况

无锡地铁 3 号线一期工程无锡新区站-长江路站盾构区间（以下简称“该区间”）隧道线间距为 14.00 m，轨面埋深约 15.8～22.7 m，其中左线长 1 093.34 m，右线长 1 115.80 m，含 1 座带泵房联络通道。该区间自无锡新区站始发，沿珠江路下穿香泾浜河道后，以 450 m 半径左转下穿新梅路，最后到达长江路站。区间线路最大纵坡 2.512%，最小纵坡 0.383%。

该区间主要穿越地层有：始发端均为全断面富水 ④2粉砂层（范围约 260 m），其余为 ④2粉砂层、⑤1粉质黏土、⑥1-1粉质黏土、⑥1黏土组成的复合地层，上述地层普遍具有流变特性，为典型南方软土地层，其中位于始发端的 ④2粉砂中具有的微承压水，盾构洞门内嵌式环框梁施工中极易发生涌水涌砂风险。

2 渗漏水过程及处理措施

在 0 环管片拆除前，已对第 1 环～第 6 环管片进行了全环的双液浆注入施工，利用管片的吊装孔作为浆液注入口，每一环双液浆注入点位共计 6 个，注浆压力控制在 ≤0.8 MPa，注浆量控制在 ≤3 m³/点位，双液浆配比为水泥∶水玻璃=1∶1，注浆工作于 2018 年 3 月 5 日完成。

(1) 2018 年 3 月 20 日，按照施工方案对第 1 环～第 3 环管片注浆效果进行检查，采用 L=800 mm 冲击钻头击破管片背部注浆层，共计检查 18 个孔位，仅第 2 环的 9 点位与第 3 环的 10 点位出现滴水现象，随即在上述 2 个点位再次进行双液浆补注。

(2) 2018 年 3 月 22 日，再次对补注双液浆的 2 个点位进行注浆效果检查，经过检查，均无渗漏水现象。据此判断注浆之水效果已达到预期目标，可以进行 0 环管片拆除工作。

(3) 0 环管片拆除施工于 2018 年 3 月 24 日早上 8:00 按照拆除方案开始实施，第 1 块 0 环管片于 11:00 出现松动，观察该管片与第 1 环管片之间缝隙的情况后，未发现明水流出且管片背后注浆饱满，随即继续进行管片拆除工作。

(4) 2018 年 3 月 24 日 16:40，区间右线 0 环管片全部拆除完成，拆除后，第 1 环管片外侧注浆效果较好，浆体强度较高。

(5) 2018 年 3 月 24 日 17:00，区间第 1 环管片底部 6 点位出现小股渗漏水，水中伴有黑色粉细砂，且有继续增大的趋势。随即采用快干水泥+棉纱进行封堵处理，至 17:40 封堵未产生较为明显的效果，且水流继续增大。经过现场抽水水泵测定，渗水量已超过 6 L/min。

(6) 2018 年 3 月 24 日 18:20，调整处理方案，对渗漏水进行引流的同时，采用拆除的管片+沙袋对涌水涌砂点位进行反压，渗漏点位附近反压材料为袋装普通硅酸盐水泥。

(7) 2018 年 3 月 25 日，对区间右线第 1 环 ～ 第 6 环进行全环的双液浆注浆，通过检查，第 2 环 4 点位与 5 点位之间注浆孔内有细砂涌出，随即重点对该点位进行注浆。

与此同时，对其他点位采用洞门封环钢板对管片与预埋钢环之间的缝隙进行封堵。焊接前，先将注浆形成的浆体清理至露出干净的钢环表面，封环钢板应紧贴第 1 环管片端面立焊在钢环上；再在钢板侧面增加防水土压力导致钢板翻折失效的斜撑（斜撑采用 Ø 20 mm 的螺纹钢，焊接间距 ≤300 mm），于 2018 年 3 月 27 日 1:30 封环钢板安装工作全部完成。

(8) 2018 年 3 月 28 日 8:00 开始进行洞门环框梁结构施工，并于 2018 年 4 月2 日 20:30 完成洞门环框梁结构浇筑。

3 风险原因分析

(1) 地层原因。无锡新区站开挖范围内自上而下地层依次为 1-1 层杂填土（平均厚度 3.02 m）、3-1-1 层粉质黏土（平均厚度 3.16 m）、3-2 层粉质黏土夹黏质粉土（平均厚度 2.45 m）、4-1 层黏质粉土（平均厚度 2.30 m）、4-2 层粉砂夹砂质粉土（平均厚度 23.84 m，土层具有中偏低压缩性、工程地质性能一般），其中 4-2 层在失水后，呈粉尘状颗粒，彼此间黏聚力差，失水范围内的土体对地下连续墙的约束力消散明显，在渗漏通道出现后，会以极快的速度发展成较大的渗漏，在盾构始发、接收及洞门环框梁施工中是极不利的条件之一。

(2) 水文。该地层中存在的承压水大大增加了盾构始发和接收以及洞门环框梁施工的风险，也是该地层中施工必须重视的条件之一。

(3) 管片背后注浆质量是该地层盾构环框梁施工成败的关键所在，在 0 环管片拔除后，必须检查管片背后的注浆效果。一般情况下，要在时间允许的情况下，进行第 1 环至第 8 环管片全环双液浆封堵，其中第 1 环 ～ 第 4 环是注浆的重点范围。注浆循环过程 ≥2 次，个别点位的注浆质量在检查判定效果不佳时，可增加注浆次数，确保注浆质量。

(4) 洞门环框梁结构形式设计。该区间盾构洞门环框梁结构形式设计为内嵌式，在很大程度上增加了风险的发生，尽管有管片壁后注浆和各道风险防范措施，但是参建人员心理承受的风险压力大大增加。

4 结 语

(1) 该区间始发端头的 4-2 层粉细砂层是盾构施工中必须重视的地层，该地层具有遇水流变、液化的特性，在始发和接收中极易发生涌水涌砂的险情。无论是盾构始发和接收过程中，还是盾构洞门环框梁施工过程中，如果发现有渗漏水中夹有黑色粉细砂，一定不可轻视。该地层在渗漏时的发展速度相比其他地层要迅速很多，必须提前进行封堵处理，一般的处理措施仅在渗漏较小的前期有效。

(2) 在基坑周边空间及建构筑物沉降允许的情况下，应对盾构始发或者接收阶段使用的坑外降水井进行预留。在盾构洞门环框梁施工前的一周时间内进行坑外降水工作，降低坑外水位后，可以大大减轻洞门 0 环管片拔除后临空面承受的水土压力，从而大大降低管片拔除后发生的涌水涌砂风险。

(3) 经济条件允许的情况下，在类似地层中施工洞门环框梁时，应该对地层进行充分的加固，加固方式建议在隧道管片内采用水泥+水玻璃双液浆材料进行全环注浆。在施工前一定对注浆效果进行检查，检查方式为：采用 L=800 mm 冲击钻头击穿注浆体，如果仍存在渗漏，继续进行双液浆封堵，直至击穿后无渗漏发生。

(4) 钢板封环板在盾构洞门环框梁施工过程中对风险控制的效果是很明显的。钢板封环板的费用为 1.2 万元/环，在 0 环管片拔除完成后，即进行洞门封环钢板安装，封环板安装后，可以确保在环框梁结构施工期间临空面土体的稳定。

(5) 类似地层中盾构洞门环框梁结构形式建议在条件允许的情况下，采用外凸式结构形式，从设计层面完全规避因为施工内嵌式洞门而引发的涌水涌砂风险，使参建人员心理可承受风险压力大大降低。