机械法联络通道在富水砂层中设备分离时的控制要点

机械法联络通道在富水砂层中设备分离时的控制要点

刘天童

上海建科工程咨询有限公司，450046

摘要：自2020年9月1日起宁波市实施【机械法联络通道施工及验收规范】甬DX/JS 006-2020地方细则，为国内其他地区机械法联络通道的施工提供了参考依据。较传统矿山法和冷冻法而言具有工期短、对周边环境影响小、安全等优点，郑州地铁12号线某区间联络通道成功运用机械法施工，本文根据现场施工经验简单总结了机械法联络通道在富水砂层中设备分离时的控制要点，希望通过此项目的施工经验为后续机械法联络通道的施工，能够规避一些不必要的风险。

关键词：机械法联络通道、安全、控制要点。

前言：由于工程的复杂性，从以下几个方面简单总结：1、工程概况；2、顶管机简介；3、壁后注浆材料选用及配比；4、应急物资储备情况；5、设备分离过程中主要控制要点。

1.工程概况

胡庄-龙子湖西区间隧道起点里程为左DK18+182.047~左19+628.150，左线全长1458.468米；右DK18+179.603~右19+628.150，右线全长1448.547m。于里程DK18+765.620（左DK18+777.117）处设置一座1#联络通道，位于隧道574~576环范围内，结构净长15.3m，埋深21.2m，联络通道穿越地层主要为细砂层，周边无地下管线及建筑物，联络通道采用机械法施工。

场地内勘探深度范围内地下水类型为潜水，局部存在上层滞水。地下水主要埋藏于第四系全新统黏质粉土、粉质黏土、砂土层中，直接接受大气降水及周围湖（河）网体系补给，以大气蒸发及向周围湖（河）道的迳流为其主要的排泄方式。受季节性影响明显，受区域地质、地形及地貌等条件的控制，地下水发育，水量较丰富。抗浮水位标高为85.50~84.50m。

主通道衬砌为预制管节拼装式结构，管节环宽0.9m，外径3.26m，内径2.76m，机械法联络通道衬砌为钢筋混凝土衬砌，外径3.26m，壁厚0.25m，管节环宽0.9m，混凝土强度C50、抗渗等级P10，无楔形量，环间采用螺栓连接；进出洞处为钢环。管节接缝采用粘贴遇水膨胀橡胶密封垫及泡沫条。刀盘外径3290mm，可正反旋转，开口率50%，结构总重12t，结构材质Q345B。

2.顶管机简介

本工程施工采用中铁装备1104#顶管机，各5节台车，整机长约50m，主机存放于3号台车内部，总重约390t。掘进机由刀盘系统、主驱动系统、渣土输送系统、后配套系统、推进系统、泡沫系统、密封润滑系统、循环水系统、工业空气系统、注浆系统、液压系统、动力供电系统、PLC控制系统及数据采集、导向系统、消防系统、通讯照明与监视系统等组成。

3、壁后注浆材料选用及配比

盾构机进入接收套筒后，因洞门与管片形成的环形空隙量较大，如注浆效果不理想或者注浆不到位，后续在设备拆除时很容易发生渗漏水，因胡庄-龙子湖西联络通道正位于砂层中，当漏水无法控制时便会导致地面沉降过大，甚至塌陷等不可预估的安全事故。因此联络通道壁后注浆是设备分离的关键。

联络通道管片设计8个注浆孔，由于埋深21.2m注浆压力较大，因此至少需要2轮注浆，第一轮初始注浆压力静态情况下在0.3Mpa以内，动态注浆压力在1-2Mpa，此时应采用以注浆量为控制指标的方式进行注浆。第二轮注浆注浆压力变化较明显，动态压力达到2-3Mpa，静态压力约1Mpa，此时应以注浆压力为控制指标，防止因压力过大导致管片错台。注浆方式采用“勤换点位，交叉注浆”的方式。先从底部到中间，最后注顶部，分阶段注浆。材料选用P.C42.5复合硅酸盐水泥和水玻璃（主要成分是二氧化硅和氧化纳）、水，设计水灰比如下（按质量配比）：

①水泥浆液：水：水泥=1：1

②玻璃液：水：水玻璃=1：1

③双液浆：水泥浆液：玻璃液=1：1

   浆液配比需根据现场进行调整，浆液拌制过程中严禁有结块存在，以免注浆管堵塞，此处需注意的是，无论何时，只要停止注浆都需要立即冲管。浆液配比完成后需要调试凝结时间，一般初凝时间为30s-40s，终凝时间一般为60s，凝结时间需要根据现场注浆效果进行调试（比如：打开联络通道球阀有大量水流出，此时需要调节终凝时间，及时止水。反之按设计要求即可）。注浆过程中还应严密监视压力变化情况，理论情况下控制注浆压力在0.3Mpa以内。

   综上所述，保证安全分离关键点为：注浆效果，注浆效果将直接决定设备能否顺利、安全分离，而注浆过程中需要关注和把控的指标为：注浆量、注浆压力、凝结时间，这里需注意的是，一个有经验的专业分包队伍也是至关重要的。

4、应急物资储备情况 

日常配备可充电工作灯、各类安全禁止警告、指令、提示标志牌、安全带、安全绳、气体测试仪器、聚氨酯、水不漏、木楔子、水泥等专用应急设备和设施。各现场除配备必要的防汛物资外，其它应急物资根据抢险救援预测需要，与相关单位签订救援物资的供应，发生抢险时应无条件满足抢险救援。具体详表4-1：

表4-1应急物资清单

5、设备分离过程中主要控制要点

  应急物资准备到位后，应检查注浆效果，良好的注浆效果应该是在联络通道管片后形成一层双液浆“包裹”状态，方能保证联络通道顺利分离。注浆效果检查时应采用钻杆钻进注浆孔（此项目钻进约55cm，联络通道管片厚25cm，注浆孔20cm，钻进10cm），尤其洞门处需逐孔检查，钻孔存在漏水需二次补浆。此时需注意的是不能钻进过深，当处于富水砂层时，钻进过深易破坏双液浆形成的浆液壁，检查无意义；钻进过浅，无法保证注浆效果，因此应根据项目特点合理控制钻进深度。

  注浆检查无误后，需要在洞门连接钢板处进行开孔检查（约7处，两侧3处，顶部一处），此时需把木楔子、水不漏、棉被等应急物资准备到位，方可开孔。开孔检查后，进行洞门钢板割除，采用割除一块，焊接一块的方式进行，保证洞门安全。

5、结语

  机械法联络通道在郑州首次成功运用，此工艺中仍然有很多值得我们去开发、研究，设备分离只是其中一个步骤。由于作者对机械法联络通道首次接触，只希望本文能起到分享作用，若有不足之处望前辈海涵。

参考文献：

[1]富水粉砂地层机械法联络通道始发与接收施工技术研究葛佳佳1，言建标1，杨吉2（1. 浙江杭海城际铁路有限公司，浙江嘉兴 314000；2.中铁四局集团第二工程有限公司，江苏苏州215131）

[2]地铁联络通道机械法施工技术桂焱平1，胡辛泉2，刘腾3，（1.浙江华东测绘与工程安全技术有限公司，浙江杭州 311122；2.杭州地铁集团有限公司，浙江杭州 310003；3. 宁波用躬科技有限公司，浙江宁波315032）

[3]机械法联络通道壁后注浆材料优化配比研究及应用周晔1,朱瑶宏1,丁修恒 2，刘干斌 1，张俊杰 3，黄强（1.宁波大学岩土工程研究所,浙江宁波 315211; 2.中铁上海工程局集团有限公司,上海 200436; 3.宁波冶金勘察设计研究股份有限公司,浙江宁波315100）