摘要：伴随着我国城市轨道交通建设的进程加快，我国各大城市纷纷开始了地铁项目的规划与施工，而随着现代科技技术的发展，地铁区间采用盾构法施工具有安全可靠，地层适应性强，功效高，对地面交通干扰少，对地面建筑物振动小等特点，是当前地铁施工中最先进的施工方法。但是，在长距离盾构掘进施工中，特别是地质较硬的情况下，土压盾构机刀盘上刀具磨损较大，会严重影响盾构的掘进作业，因此，需要在掘进过程中开仓对刀盘上的刀具及时进行检查、更换，为确保盾构机在开仓换刀过程中的安全，需要对换刀点地层进行加固。
关键词：深圳地铁；盾构施工；换刀点；地基加固
地铁盾构区间的长度较长，地质条件的不同，特别是隧道埋深的增加导致硬岩的出现，加剧了盾构的刀盘刀具磨损。盾构刀具的磨损直接导致掘进速度下降，甚至出现卡盾体的情况，为此，在盾构掘进前，一般需要根据地质情况及地面环境确定盾构刀盘刀具检查、更换地点。本文结合深圳地铁7#线华黄区间盾构换刀点加固施工情况，对盾构施工过程中的地基加固技术进行研究，以指导后期类似工程施工。
1 工程概况
1.1 盾构区间情况
深圳市轨道交通7号线华黄区间盾构工程位于深圳市福田区华强北路下，全长522.172m。盾构区间净空直径为φ6.28m，埋深13.4～20.7m，主要穿越地层有粉质粘土、砾砂、全风化岩、中风化岩等。地下水主要为孔隙水及基岩裂隙水，稳定地下水位埋深3.10～5.90m。
2 盾构换刀点地基加固施工技术
2.1施工地点环境
城市地铁沿线一般规划在现有市政道路下部，需要考虑各种环境因素，主要有以下几个方面：
（1）建筑物影响：由于设备施工时噪音较大，因此施工地点选择尽量避开住宅区、生活区。
（2）交通干扰影响：项目施工时，优先选择市政绿化区域，其次选择支路、车辆稀少的路段。
（3）施工场地空间及水电影响：本项工作施工时需要设备、材料运输、堆放场地，因此优先选择区域宽广、交通方便、水电使用方便的地点进行施工。
鉴于以上几个方面的影响，华黄区间盾构刀盘刀具换刀点选择时，考虑到盾构区间一直位于主干道，交通繁忙，直接占用不具备可能性，因此采用缩短工期及选择时段的方式进行克服，即选择施工快的设备和夜间占半道施工的方式，最终确定换刀点进行加固。
2.2 施工方法
2.2.1 加固施工方法
根据地层地质结构特点，结合现有同类施工项目工法特点，本工程采用钻孔挤压注浆的方式进行加固。
2.2.2 施工设备
工程项目上地质钻孔设备较多，常用的地质钻孔设备为潜孔钻机、地质钻机等，这些设备具有成孔速度快，体型较大等特点。由于本工程采用双液注浆，注浆任务重，因此，选用ZLJ-150钻孔一体机进行施工，该设备不仅具有传统成孔设备的特点，成孔后能够直接采用设备进行双液浆注浆。
2.2.3 注浆材料
地层加固的目的主要为阻断该部位的地下水流动，不需要加固点有较高的强度，因此浆液选择两种浆液：水泥-水玻璃双液浆和磷酸-水玻璃化学浆，其中水泥-水玻璃双液浆强度较低，凝结时间短，有一定强度，能够起一定稳定地层的作用，用做区间以外的地层加固止水；磷酸-水玻璃化学浆凝结时间短，强度低，主要起止水作用，用做区间内的地层加固。
2.2.4 施工参数
施工参数主要依靠理论计算和现场实际配比试验确定，本工程施工参数如下：
（1）设备施工参数，设备选用钻孔一体机，注浆压力控制在1MPa以内；
（2）浆液配合比，根据以往施工经验，一般按照以下配合比进行制浆，现场操作时要对配好的浆液进行试验，确定浆液是否满足技术要求，若有偏差，适当调整配比。
① 水玻璃稀释，水：水玻璃=1：1，若水玻璃质量偏差，适当减少用水，可按2：3比例稀释。
② 磷酸稀释，水：磷酸=15～25：1。
③ 水泥浆配比，水：水泥=1～2：1。
④ 化学浆配比（一般凝固时间5s～7s），磷酸：水玻璃=1：1。
⑤ 双液浆配比（一般凝固时间25s～30s），水泥浆：水玻璃=2：1。
2.2.5 地层加固范围及布孔
（1）加固范围：根据盾构机结构尺寸、区间地质条件及区间设计图纸确定加固范围，平面加固范围一般按照区间轮廓线外侧1m宽，长度为3m；垂直加固范围为底部平区间隧道设计线底标高，上部高出隧道顶3m。如本工程区间隧道尺寸为φ6.28m，埋深为17m，则平面加固范围为3m×8.28m，垂直加固范围为3m×9.28m。
（2）孔位布置：本工程主要采用双液浆进行加固，初凝时间快，因此注浆时扩散半径有限，纵、横间距为1～1.2m，若属于弱透水性地层，则可采用1m×1m间距布孔；高透水性地层则可采用1.2m×1.2m进行布孔。
此外，布孔时还必须考虑管线情况，按管线分布情况进行布点，管线与孔位间距不少于1m。若管线较密集无法施工，则需要重新规划施工点。
2.2.6 施工工艺
（1）施工顺序
（2）施工准备工作：① 场地平整及疏解交通：清除施工场地周边的障碍物；在加固区域两侧采用铁马栏杆围住，设置警戒灯，专人指挥、引导交通。② 桩位放样：全站仪测定孔位，铁钉标记，一孔一标记，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
（3）钻机就位：钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试灌浆机、水泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。
选择钻孔时，按照Ⅰ、Ⅱ序跳孔施工，并注意控制两台钻机的距离。
（4）引孔钻进：钻机施工前，应首先在地面进行定点引孔，在钻孔机械试运转正常后，开始按照引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。在钻进时为防止外界泥砂堵塞喷嘴，要确保钻头处水压，适当条件下可选用化学浆护壁。
（5）孔深控制：钻孔前必须清楚钻孔深度，认真核实孔位。当钻进到设计深度后，要核实钻杆长度。在盾构体顶部钻孔时，要注意距离盾构顶部1m时减缓钻孔速度，严格控制孔深，当钻头遇硬物时，及时停止钻孔，视为孔已到设计高程。
（6）浆液灌注：① 注浆材料选择：钻孔到位后，开始根据灌浆孔施工图纸进行灌浆施工。注浆材料一般分布为：盾构机掘进范围内的区域采用化学浆加固；盾构机掘进范围外的区域采用双液浆灌注。② 注浆压力控制：注浆压力控制主要依靠地下水位情况及盾构机土仓压力进行控制，一般注浆压力不大于1MPa，注浆过程中可能会因浆液凝固造成压力增加，因此可适当增加注浆压力，但必须与盾构机管理人员保持信息沟通，发生土仓压力过大时，及时通知注浆工停止注浆。③ 钻头提升及注浆量控制：根据钻杆特点及注浆加固区域技术要求，钻杆提升按照0.3m～0.5m/次控制。注浆量根据注浆压力及地质情况进行控制，一般注浆量为1m3/m，首孔注浆时适当加大注浆量，可按照2 m3/m控制。
3 结语
城市轨道交通在国内发展迅速，带领着城市地铁盾构施工技术的高速发展。面对越来越复杂的施工环境和地质条件，如何解决盾构施工过程中刀盘刀具检查、更换的安全问题显得十分重要。在深圳地铁7#线项目施工中，通过对前辈人的施工经验总结及施工过程中的技术探索，取得了不少的技术革新和施工技术成果，特别是在后期的施工过程中，按照上述的技术方法进行施工，圆满的完成盾构换刀点地层加固施工项目。
参考文献：
[1] 曾晓清，张庆贺. 盾构法隧道施工技术新发展[J] . 地下工程与隧道，1995。
[2] 施仲衡. 地下铁道设计与施工[M] . 西安：陕西科学技术出版社，2006。
论文作者:张朋银,贾静营
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/28
标签：盾构论文; 钻孔论文; 地层论文; 注浆论文; 区间论文; 水玻璃论文; 浆液论文; 《基层建设》2018年第10期论文;