大盾构巧穿复杂地下层

3月20日，90米长的盾构机顺利通过熊耳河，这标志着中铁十八局集团一公司承建的郑州地铁5号线施工，扫清了前进道路上的“水雷阵”，翻开了迈向胜利的新篇章。

现嘲拼图”化繁为简

一公司承建郑州地铁5号线中的2794.15米线路，还要建造农业东路、心怡路和金水东路3座地铁车站。挖开农业东路站后，如果不及时进行钢筋混凝土加固护壁，总宽达22.3米、深达24米的人工“天坑”所产生的预应力，无疑会对周边的高大建筑及行车路面构成严重威胁。

工程技术人员根据农业东路站为3层地下岛式车站的复杂结构，在不破坏支撑体系的前提下，根据掏空土体形成的基坑几何尺寸，把小尺寸的衬砌钢模放大成用工字钢来强化“骨骼”力量，放大成20米×50米的大模板，再利用现场龙门吊、提升架等工具，配合固定于基坑中的钢轨和滑轮组，使异常笨重的大模板在支护过程中显得轻巧、省力。

混凝土衬砌模板改良技术加快了施工进度，使小模板衬砌多分块、多格局分头安装、拆卸的复杂工序化繁为简，大面积锁定，取得了由无数道格栅支撑分头锁定，小模板被覆进行衬砌无法企及的效果。

水平注浆击退水流

郑州地铁5号线农业东路站属于“桥头堡”项目。盾构机向东连接心怡路站，向南打通至金水东路站。当用地下连续墙、钢筋混凝土对将近400米周长的农业东路站圈围成一个人造“外壳”之后，如何把盾构机开掘始发前面的土体加固，把水挤干，成为一大难题，横亘于参建者面前。不及时改善周边地质条件，把无处不在的地下水挤走，盾构机便无法发挥“穿山神龙”之威。

农业东路站周边细砂层在地下水作用下极易产生涌水、涌砂等地质灾害。工程技术人员面对众多难题：高压旋喷桩26.4米桩长，钻杆垂直度很难控制，桩与桩之间20厘米搭接无法保证，而且整个加固体底部位于砂层中，在流动性水流的冲击之下，降水补给非常快。

问题症结找准之后，现场工程技术人员把方案调整为钻孔间距80厘米、钻孔长度7米的全断面水平注浆，以10度至20度的交叉布局，在盾构机水平推进的洞门范围内布置64个孔，将水泥、水玻璃双液浆压入钻孔，通过水玻璃、磷酸双液浆的反应时间短，且不溶于水的特殊性来降低加固区域地下水的流速，加固周边土体，确保盾构机进洞安全。

软泥加“钢”护“龙”过河

郑州地铁5号线农业东路站至心怡路站线路虽然不算长，但中间要穿越220米宽的熊耳河。如何跨越这个“水雷阵”呢？

盾构机于2017年2月13日推进到熊耳河西岸时，砂层在水流的作用下成流体状进入土仓，使仓内压力增大。这个安全隐患不及时消除，便会形成喷涌现象。

现场组织者和所有工程技术人员非常清楚，如若河底泥沙、细砂、以及河畔弃渣回填土不同属性的土质改良参数不准确，导致渣土改良不当，就会造成河底隆起或沉降，并且有可能导致盾构推力、刀盘扭矩、掘进施工出现各种难以预想的后果。

因此，现场组织者着力解决土仓内渣土抗渗透能力，避免掌子面因排水造成比较大地表沉降或坍塌事故；降低土仓内渣土及掌子面土体内摩擦角，减少渣土对刀盘刀具的磨损，减小刀盘扭矩，提高土仓内渣土可塑性，防止渣土粘附在刀盘上结成泥饼；采用土压平衡模式，掘进时因渣土密水性差而产生喷涌现象第六方面的土体改良方向，并根据下穿熊耳河砂层掘进的复合攻关难点，把钠基膨润土加钙基膨润土浆液和康达特泡沫剂作为渣土改良剂，生成增加河域段土质“钢”性有机成分，加在土质改良当中，使利用新型建筑材料水化时，钠离子连接各层薄片，同时挤占与之接触土颗粒之间的间隙，积聚于土壤与泥水的接触表面，形成不透水的可塑性胶体；配合膨润土浆液与泡沫剂的使用，既能使阻水效果得到极大发挥，又能使刀盘扭矩更具灵活性。

理论数据确立之后，他们根据掘进参数统计和实验结果与实作刀盘扭矩大小和螺旋机出渣具体指数，得出泡沫混合液浓度或注入量的最佳控制，以及整个外加剂、添加剂的合理配合比，使核心问题的渣土改良达到理想效果。

成功穿越熊耳河流域地段，标志着一公司郑州地铁5号线项目进入下一步施工。