1 工程概况
华能汕头电厂过海电缆隧道采用 1 台网格式水力机械盾构机施工，直径为 3 540 mm。电缆隧道内径 2 900 mm、外径 3 400 mm；衬砌为钢筋混凝土管片，环宽 1 000 mm，采用通缝拼装，为国内目前最小的盾构隧道。
过海电缆隧道位于汕头市海湾大桥的西侧，盾构工作井位于汕头港区边，接收井位于电厂灰堤内，全长 2 066 m。隧道平面布置呈直线形，最大纵坡为 +8‰，盾构出洞中心标高 -26.56 m，进洞中心标高 -22.00 m，隧道最高处标高 -19.00 m。
图 1 为工程平面位置图。
图1 工程平面位置图
2 工程地质及周边环境
1) 按照工程初期提供的地质资料，隧道全线基本在淤泥及淤泥质土层中推进，线路大部分位于海湾内，且岸上段轴线范围内基本没有建(构)筑物。
2) 在盾构始发后的 100 环施工中，发现地层中有含量不等的砂粒，影响盾构推进。经补充勘探，盾构穿越的地层中含有砂夹层，地层内砂粒含量一般为 10%～30%，局部含砂量达 30%～40%；砂
夹层则以中粗砂为主，大于 0.5 mm 的颗粒含量最高可达 50%～60%。
3) 淤泥质土层标贯击数一般为 3.5～7 击，局部含多量砂粒标贯击数为 9～23 击。
4) 盾构需穿越的中砂含水层为强透水层(渗透系数为 30.9 m/d)，具微承压性，承压水水头埋深(采用珠江高程系统)为 +0.60 m。
3 盾构长距离穿越砂层
盾构机在砂层内推进，由于砂层流动性好、且多为中粗砂，因而经常出现泥水管路堵塞的情况。
而一旦发生这种情况，就必须排摸堵管的位置，然后把管道全部拆开清理，才能继续进行推进，故而严重地影响了施工效率。
3.1 改进盾构机的排泥系统1) 盾构机的排泥系统配备的 1 台渣浆泵位于土仓后部，从盾构切口进来的泥水进入土仓搅拌，经过位于土仓底部的排泥口，通过渣浆泵由后部的准100 mm 管路排出。然而，砂的沉淀相当快，而且颗粒又比较大，加上渣浆泵无法提供足够的吸力，因此，经常发生堵管现象。为此，将渣浆泵拆除，改用扬水器排泥。扬水器的工作原理是利用高压水喷射形成的吸力，带动管路里的泥水快速排出，有效地解决了泥砂的堆积问题。
2) 由于隧道直径小、车架上设备又多，排泥管路的弯角就较多，由此造成的能量损失就越大，从而直接造成流速下降。在实际施工中，各个弯角处最容易发生砂的堆积，随着堆积情况的越来越严重，最终造成管路彻底堵死。排泥管路与车架间的管路连接多采用柔性接头，而柔性接头经常由于扬水器的真空压力变化被吸扁，造成排泥速度时快时慢，甚至导致泥砂无法通过，也造成了堵管，因此，对排泥管路进行了改造。
(1) 减少管路的弯头，并尽可能用刚性连接替代柔性接头，减少了堵管发生的机率。实际改造时一般都是采用相同长度的短管来代替柔性接头，短管与前后钢管采用法兰连接。
(2) 在堵管频率高的部位开小孔(此孔一般为准15 mm)，然后，从进水管引出并设置阀门。当发生堵管时，开通该管路，利用高压水对堵塞的管道进行冲洗，达到不拆排泥管道就能快速解决堵管问题的目的。
3.2 气压法辅助掘进
盾构穿越砂层的过程中，当砂层受到挤压时，盾构正面阻力会急剧增加，从而造成盾构推进阻力增大、隧道轴线不可控制，最终曾导致盾构无法继续推进。采用的气压法辅助掘进施工措施就是在气压环境下，根据盾构的实际偏差，选择合理的方位，对前方的砂土进行人工冲刷，减少盾构推进阻力，保证盾构推进施工，合理控制轴线。
在气压辅助盾构推进时，不需要保证土体完全直立，以盾构推进时前方的土体能通过闸门缓慢涌入土仓为佳，故而实际施工中，气压设定值一般都不高于水头压力，较理论值略低。若气压设定过高，则会造成土体失水后过硬，使盾构无法推进，从而影响施工进度。
4 盾构穿越灰堤
在盾构进入接收井前，将穿越华能汕头电厂灰堤，灰堤顶面宽度为 5 m，灰堤的内坡度为 1:2，外坡度为 1:1.5。灰堤为抛石结构，基础处理采用混合石料爆炸挤淤。灰堤处的地层为②层淤泥质土，承载力较差。实际施工时，灰堤已完全侵入了隧道断面，为了将石块清除，保证施工安全和隧道轴线，在穿越阶段采用气压法辅助施工。
4.1 气压法辅助施工出现漏气
由于灰堤具有结构松散、淤泥质土胶结性较差的特点，在清理石块的过程中，气压很快就沿着灰堤块石的间隙将土体击穿，直观的现象就是海面上冒出大量气泡，冒泡的位置就位于盾构切口正上方，造成气压无法维持、大量水土从切口涌入，无法进行清障和盾构推进。
4.2 漏气区域的加固措施
在漏气区域采用钻孔注浆的加固措施，以起到封堵漏气点的作用。
1) 漏气区域位于灰堤外侧海面及滩涂上，首先在灰堤的北侧海滩上围堰筑岛，为实施钻孔注浆提供场地。
(1) 围堰用双排装满黄砂水泥混合料的砂袋堆砌而成，充分考虑到涨潮时的水位，堆砌高度为2.5 m，外侧用水泥砂浆抹面，起到防水和稳定加固的作用；
(2) 砂袋外侧打设木桩，用以抵挡潮水的冲击；
(3) 围堰范围内用气密性较强的黏土填充，夯实。
2) 根据掌握的海面漏气范围，确定注浆加固范围。
(1) 以隧道轴线为中心，平面位置是东西向在隧道两侧 7.5 m，南北向从灰堤延伸至盾构切口位置后 2 m；
(2) 注浆孔位采用梅花型布置，孔间距为 1～1.8 m 不等，见图 2。
图2 注浆孔位布置图
3) 考虑到灰堤块石强度较高，且块石间间隙较大，若采用普通钻机成孔，则下钻缓慢、钻头磨损严重；钻孔时无法形成护壁泥浆；造成设备损坏、塌孔、导致施工无法继续，故而选用 MD-60A型锚固钻机进行钻孔施工。
4.3 注浆加固施工技术参数
考虑到网格式盾构对加固过的土体不具备切削能力，因此注浆时要避免侵入隧道断面。
1) 控制注浆深度为隧道顶部以上 3 m，竖向加固范围为注浆孔底以上 10 m；
2) 为了进一步提高加固体的气密性，将加固区周边的注浆深度加深，控制注浆孔底至隧道底部以下 1 m；
3) 钻孔孔径为 150 mm；
4) 钻孔完成后下注浆管进行注浆，为了保证浆液凝固后的气密性和整体性，采用双液浆(水玻璃含量为 4%)，水泥浆水灰比为 0.8；
5) 注浆的起始压力为 0.5～1.0 MPa，工作压力为 0.2～0.3 MPa；注浆流量不大于 34 L/min；对土体的填充率为 25%；
6) 提升速度：每提升 0.5 m，注浆一段时间，具体压注量按预先计算量及注浆过程中灰堤及周边环境变化情况综合确定；
7) 钻孔垂直度误差小于等于 1/100。
4.4 注浆效果
在实际注浆过程中，控制常规注浆孔的孔底往上 2 m 范围内及注浆深孔孔底往上 7.5 m 范围内的双液浆中的水玻璃含量在 5%～8%，这样有利于浆液较快凝结，防止浆液通过块石之间的缝隙大量流窜到盾构正面范围内，对后续盾构推进带来不利的影响。
在进行注浆加固后，继续进行气压法辅助施工。再次进行隧道内加压，发现土体气密性良好，规定时间内漏气量符合气压施工的规定。在打开盾构正面闸门清除障碍物时，发现压注的双液浆没有侵入隧道断面，而且将加固范围内的块石有效地固结成了一个整体，在清障的过程中有效地减少了上部块石的坍塌，保证盾构顺利穿越灰堤，安全到达接收井。
5 结语
对于水力机械盾构而言，不同的排泥方式适用于不同的地层，因此，能否选用正确的排泥方法对于后续施工顺利与否显得至关重要。
在松散的块石中，选用合适的钻机开孔，然后进行分层劈裂注浆，能有效地提高松散结构的整体稳定性，同时能有效地解决气压法施工中最常见的漏气问题。
摘自《上海隧道》