成都漂卵石地层盾构掘进土仓残留大漂石清除技术

李宏达/LI Hong-da

(中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100023)

盾构法施工因环保、高效、自动化程度高等优点已成为城市轨道交通建设施工首选方式，施工前期会对盾构整机进行适应性与可靠性评估，刀盘开口率、刀具的选择直接影响后续盾构施工[2～4]。在漂卵石地层，如果开口率过大，刀具又不能很好地破碎开挖面漂卵石，就会出现漂石进入土仓或刀盘开口被卡死的情况并产生一系列连锁反应：刀盘变形、扭矩增大、掘进参数异常、掘进速度变慢、卡螺旋机、主轴承受损等严重后果[5～6]。

1 工程概况

成都地铁6 号线土建2 标项目包含三站四区间，区间采用土压平衡盾构法施工，总长约3 285m。区间最大覆土约17m，最小覆土约10m，线路最大曲线半径3 000m，最小曲线半径450m，最小坡度4.812‰，最大坡度25.0‰。该工程位于成都市郫都区，属四川盆地西平原区，具有川西坝区的典型特点，工程所经全断面富水漂卵石地层，卵石粒径2～20cm 约占60%～70%，卵石粒径大于30cm 约占26%，最大粒径达100cm，区间水位2～6m，静水压1bar 左右。

2 土仓残留大漂石清除技术

2.1 开仓取石位置选择

最初盾构施工时，盾构每掘进50～60 环，均会出现不同程度的卡刀盘，挖进超过60 环盾构刀盘便会卡死。因此，在结合地层和盾构施工特点对沿线地质补勘后，拟定盾构掘进每隔40～60m进行一次开仓取石，减少刀盘受卡，保证盾构掘进连续性。在参数异常情况下临时开仓位置选择应满足：降水深度达到隧道底以下2m；地层环境较好（中、密实砂卵石）；地面环境较好（地处空旷、无建构筑物、无管线）。

具体开仓取石施工工艺流程如图1 所示。

图1 开仓取石施工工艺流程图

2.2 开仓前准备工作

1）施工降水井 根据现地质资料显示，该工程的地下水主要为赋存于中密砂卵石地层中的孔隙水，渗透系数在20～23m/d。根据暗挖施工的特殊要求，通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，使其压缩固结，提高土层的水平抗力，防止开挖面垮塌，并保证了开仓取石过程中的无水施工作业。

2）污水管封堵抽排 盾构区间有905m 下穿DN800 污水管，埋深4.5～8.5m，为保障开仓位置的安全，在开仓前后采用水下砌砖封堵的方法，对污水管进行提前封堵，抽排污水。

3）开仓前土体加固 盾构开仓作业存在极大的安全风险，在掌子面土体不稳定的情况下，对刀盘前土体进行旋挖素桩和袖阀管注浆加固。①素桩加固：区间线路上预定开仓取石位置，采用混凝土素桩在刀盘正前方连成一排密排桩，形成一堵保护墙，素桩打至开仓位置隧道底以下3m，桩顶升至地面以下0.5m；②袖阀管注浆加固：在盾构预定停机开仓取石位置进行地面袖阀管注浆加固，袖阀管埋设至开仓位置隧道底以下3m，加固范围为地面以下至隧道底3m。

2.3 常压开仓施工[8～10]

1）开仓准备 对出渣及地质情况进行分析，估计砂卵石地层漂石含量，同时结合实际地质及盾构遇到的问题，提前将开仓取石物资、设备等准备到位。

2）出渣降压 开仓前将土仓内的渣土尽量出空，并在出土过程中观察土仓的压力变化，及时判断土体自稳性。在确保土体稳定下，由盾构司机通过螺旋输送机输出土仓内渣土，直至仓内残留渣土至人仓门底部以下，停止出渣。

3）开仓前准备 使用空气检测仪对土仓内气体检测合格后，利用泡沫系统管路向土仓内送、排气体，净化仓内空气。再次确认土仓压力、水位情况、空气质量，全部合格后方可打开仓门。

4）仓内通风 仓门打开后，加强仓内通风，确认安全后方可进仓。进仓后，停止泡沫系统压风，引入风管通风，确保漂石处理全过程通风连续。

2.4 大漂石清除

1）漂石清除 根据土仓内及掌子面的卵石及渣土检查情况，用铁锹或洋镐，将螺旋机未能排出土仓的渣土装袋运至土仓外清理。同时核实大粒径卵石在土仓内的分布情况，人工搬运或采用葫芦配合吊带、兜网等材料工具将漂石运输至土仓外。

2）注意事项 在卵石从土仓内搬运至土仓外、运至地面整个过程中，应保证吊具、钢丝绳、吊带等质量，防止突然断裂而造成的卵石跌落、人身伤害和设备损坏；合理选择吊装方法和吊点位置，尤其禁止设置推进油缸、铰接油缸活塞杆为吊点；卵石吊运过程需小心谨慎，不得触碰各类仪表、电子仪器、油缸活塞杆等易损敏感部件。

2.5 土仓门关闭、复推

取石完毕后，检查土仓环境，清点作业工具，确保无遗漏后关闭仓门。

开仓取石完成后，向土仓内注入40m3（每方泥浆配合比为：砂子∶粉煤灰∶膨润土∶水=600kg∶550kg∶160kg∶500kg）高浓度惰性泥浆重新建立土压后再复推。待地表监测数据稳定后，对降水井采用C20 混凝土回填至地面以下0.2m，对加固区铣刨至地面以下0.2m，对以上区域铺设沥青恢复路面，撤离开仓区域施工围挡，恢复交通。

3 应用效果

成都地铁6 号线土建2 标项目在最初盾构区间施工时，盾构每掘进50～60 环，便会出现不同程度的卡刀盘，而超过60 环时盾构刀盘便会卡死。若被动开仓取石，工期将延误10～15 天。

通过采用漂卵石地层土仓残留大漂石清除技术，设置每60 环为一处开仓点并提前做好开仓准备，盾构掘进到设定里程后直接开仓作业。通过主动开仓取石，望丛祠站-和平街站盾构区间双线，从始发到接收历时142 天，比预定工期提前30 天完成。与此同时，望丛祠站-和平街站区间左线，创造了成都富水漂石地层最快月掘进350m的掘进记录；郫筒站-蜀新大道站区间右线，实现了成都富水漂石地层盾构日掘进33m，月掘进412.5m 的最快纪录。

4 结语

漂卵石地层残留大漂石主动开仓清除技术，可以实现漂卵石地层盾构掘进土仓环境的彻底清理，防止刀盘和螺旋机卡死、土仓积仓等情况的发生，在确保施工安全的同时为盾构顺利连续掘进提供有效保证。