一、砂性围岩稳定性影响因素分析
砂性围岩稳定性影响因素可分为两种:其一是围岩自身物理力学特性, 其二主要是工法、支护、初始应力状态和其他环境因素等。
受到砂性围岩细观颗粒排布影响, 砂性围岩自身物理力学特性可通过辅助工法, 例如超前加固改良、降水等方法进行人为影响。其他外因则可进行优化和改变。在实际施工中, 需针对不同围岩结构进行区别对待。
针对郑州东部地区砂性围岩, 其稳定性差, 易发生事故, 必须采取适宜的防治措施和手段进行控制, 以确保地铁隧道施工和运营的安全。
为明确影响地表沉降的主要因素, 调查体龙区间盾构推进至100环～600环间施工日志及相关资料, 通过对比施工工况及监测数据, 将超出监测预警限值的数据进行统计, 并分析造成地表沉降的原因, 采用排列图法将分析统计数据进行描述。
地表沉降的抽样监测数据:过30mm的主因的点次数。
注:不合格点数指经资料对比及参建各方讨论分析确认为检查项为引起地表沉降超
重新整理抽样监测数据, 将其按照由大到小进行排列, 并分别计算累计频数和累计频率。
根据表2的统计数据绘制排列图, 如图2所示, 其中同步注浆量、注浆压力、施作人员累计频率79%, 非常接近80%, 可确定为主要问题, 即A类问题, 应进行重点管理;土仓压力、地质条件为次要问题 (B类) , 次重点管理;推进速度、排土量、土体改良等为一般问题 (C类) , 按照常规施工情况适当加强管理。
正如上述, 排列图法又称ABC分类管理法, 可以更加直观、主次分明的描述地表沉降的影响因素。
二、盾构掘进控制措施
针对砂性围岩中盾构区间的风险, 可进一步细化, 对地质进行加固, 改善围岩碎散特性, 提高其整体性;改良地质特性, 减小盾构掘进中的施工扰动;加强同步注浆, 控制地下水的影响等。
(一) 提高围岩整体性
受到砂性围岩破碎松散、粘聚力小、强度低的结构特性影响, 砂性隧道围岩极容易遭受破坏。地下水可通过砂性围岩存在的大量贯通性裂缝流动, 为控制砂性围岩破坏导致地表或周边建构筑物破坏, 对围岩进行预加固是重要环节之一, 可有效改善其碎散特性。在有大量贯通性裂缝的砂性围岩中, 渗透性大, 可注性好, 注浆加固是最常用和最有效的手段。
(二) 减小施工扰动
盾构掘进之前, 应对刀具进行检查、盾构机进行全面检修。在穿越过程中, 对影响范围内的变形情况进行重点监测, 并控制好盾构姿态及土仓压力等施工参数, 及时进行合理的二次注浆, 同时根据工程特点制定应急预案, 保证施工的安全顺利进行。推进过程中, 应控制好掘进速度。定期保养同步注浆管, 加强同步注浆控制。
(三) 加强盾构隧道注浆控制
施工中必须严格控制注浆, 并根据地层特点及监测结果及时调整相关参数, 确保注浆质量和安全。加强盾尾壁后同步注浆, 根据不同地质情况、运输距离的远近, 采用不同凝结时间的浆液配合比。同步注浆速度与掘进速度匹配, 按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。
盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素, 根据监测情况必要时提前进行注浆加固。项目配备KBY双浆液注浆泵, 随时可以开展二次注浆。
(四) 严格控制盾构掘进参数
通过初始掘进和初期掘进段的地基变形监测结果, 确定在不同地质地层中盾构推进的各项参数的调节控制方法。测定和统计不同地层条件下推力、扭矩的大小;盾构机姿态的控制特点;同步注浆的参数和浆液配合比;同步注浆中容易出现的问题及解决方法;各种刀具的适应性等。
三、工程应用
体龙区间盾构推进至1000环～1050环时, 二期工程盾构隧道右线曲线半径为1000m, 下穿一期出入段线既有运营隧道。二期盾构隧道左右线间距约38～39m, 隧道埋深约为17.89m～18.17m。右线与既有矿山法隧道左线结构竖向净距为5.31m, 右线结构净距为4.32m。
既有出入段线矿山法隧道结构支护型式采用复合式衬砌, 其支护参数如下:初期支护采用300mm厚C25网喷混凝土和主筋22、间距0.5m格栅钢架, 二次衬砌模筑采用350mm厚防水钢筋混凝土, 抗渗等级P8, 其主筋采用22@150mm (环向) 、18@150mm (纵向) 配筋设计。
涉及的主要土层为: (1) 填土、 (2) 黏质粉土、 (9) -1黏质粉土、 (16) 细砂、 (17) -2细砂、 (17) 中砂。
二期工程盾构推进中, 对一期出入段线采用测量机器人三维坐标监测、自动化静力水准监测。
结合机器人监测数据及静力水准监测数据, 道床累计沉降-3.9mm, 未超出隧道结构沉降预警限值。分析得出盾构侧穿和下穿出入场线期间, 相关监测数据正常可控, 表明盾构施作前保障措施有效可行, 盾构推进过程中采取因果分析法分析数据并动态指导施工效果显著。
四、结论
(一) 通过排列图法
得出同步注浆量、注浆压力、施作人员等因素为富水砂层中盾构施工中引起地表沉降的主要因素。并提出了严格控制同步注浆压力, 足量有效进行同步注浆, 减小施工扰动, 加强施作人员责任心和知识水平的建议。
(二) 结合工程实际情况
盾构推进中, 地表沉降、隧道基底沉降及收敛应作为主要监控项目, 并及时反馈结果以便指导施工。
(三) 分析研究不同地层条件盾构隧道变形控制措施
有利于提高盾构隧道质量, 避免盾构隧道事故或灾害, 有必要进一步深入探讨。
摘要：盾构施工中不可避免的会对周边围岩产生扰动, 本文通过排列图法, 分析富水砂层中盾构施工引起地表沉降的主要原因, 并提出严格控制同步注浆压力、足量有效进行同步注浆的建议, 为同类工程提供参考。
关键词：地铁工程,盾构,富水砂层,排列图法
参考文献
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