地鐵隧道穿越既有建（構(gòu)）筑物施工和小曲線半徑盾構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)

畢天龍

摘要：基于川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋相關(guān)資料，根據(jù)對(duì)川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋設(shè)計(jì)及施工文件進(jìn)行調(diào)穿越既有建（構(gòu)）筑物施工和小曲線半徑盾構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：隧道線路、盾構(gòu)施工、盾構(gòu)糾偏量

1、盾構(gòu)側(cè)穿鐵路橋施工基礎(chǔ)情況

川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋相關(guān)資料，根據(jù)對(duì)川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋設(shè)計(jì)及施工文件進(jìn)行調(diào)查。

四皂區(qū)間側(cè)穿川黔鐵路上行線鐵路橋2、3#墩，對(duì)應(yīng)區(qū)間隧道里程為YDK25+357.410～YDK25+384.410原設(shè)計(jì)為承臺(tái)基礎(chǔ)，下設(shè)6根鉆孔灌注樁，2#墩樁基長(zhǎng)8m，3#墩樁基長(zhǎng)15m，花溪大道改造工程對(duì)橋墩進(jìn)行了改造，擴(kuò)大承臺(tái)和加深樁基，樁基采用人工挖孔樁，2#墩樁長(zhǎng)29m，3#墩樁長(zhǎng)27.5m。區(qū)間穿越地層為中風(fēng)化白云巖。

2、盾構(gòu)穿越既有建（構(gòu)）筑物施工

（1）嚴(yán)格控制盾構(gòu)正面土壓力

土倉(cāng)中心土壓力值根據(jù)埋深及土層情況設(shè)定，壓力波動(dòng)控制在±0.02MPa，在施工過(guò)程中根據(jù)地表監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合施工時(shí)總結(jié)的最佳參數(shù)來(lái)確定盾構(gòu)穿越建構(gòu)筑物的土壓值。安裝在土倉(cāng)內(nèi)的土壓傳感器可以適時(shí)將刀盤(pán)前部的土壓值顯示在控制室屏幕上，盾構(gòu)主司機(jī)根據(jù)地面監(jiān)測(cè)信息的反饋及時(shí)更改、設(shè)定土壓力。施工中土壓力與出土量緊密聯(lián)系，及時(shí)總結(jié)最合理的土壓力及出土量，減小對(duì)土體的擾動(dòng)，使土體位移量最小。

（2）推進(jìn)速度控制

盾構(gòu)推進(jìn)通過(guò)對(duì)土壓傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)控制千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度，推進(jìn)速度控制在2～4cm/min，并保持推進(jìn)速度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、出土速度和注漿速度相匹配;在推進(jìn)過(guò)程中保持穩(wěn)定，每日推進(jìn)5環(huán)左右。

（3）出土量控制

出土量與土壓力值一樣，也是影響地面沉降的重要因素。在盾構(gòu)機(jī)穿建構(gòu)筑物時(shí)，將出土量控制在理論出值的98%，保證盾構(gòu)切口上方土體能有微量的隆起（不超過(guò)1mm），以便抵消一部分土體的后期沉降量，從而使沉降量控制在最小范圍內(nèi)。

（4）同步注漿

盾尾通過(guò)后管片外圍和土體之間存在空隙，施工中采用同步注漿來(lái)充填這一部分空隙。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，嚴(yán)格控制漿液配比，使?jié){液和易性好，泌水性小，為減小漿液的固結(jié)收縮，試驗(yàn)室定期取樣，進(jìn)行配合比的優(yōu)化。同步注漿漿液選用可硬性漿液。

同步注漿量一般控制在建筑空隙的200%左右。注漿壓力控制在0.3MPa左右。實(shí)際施工中漿液的用量及注漿壓力結(jié)合前一階段施工的用量以及監(jiān)測(cè)報(bào)表進(jìn)行合理選擇，合理選擇注漿孔位（一般為隧道底部?jī)蓚?cè)，減少注漿時(shí)瞬間壓力對(duì)地層的抬升） ，同步注漿盡可能保證勻速、勻均、連續(xù)的壓注，防止推進(jìn)尚未結(jié)束而注漿停止的情況發(fā)生。

（5）嚴(yán)格控制盾構(gòu)糾偏量

盾構(gòu)進(jìn)行平面或高程糾偏的過(guò)程中，必然會(huì)增加建筑空隙，造成一定程度的超挖。因此在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入建筑物影響范圍之前，將盾構(gòu)機(jī)調(diào)整到良好的姿態(tài)，并且保持這種良好姿態(tài)穿越建構(gòu)筑物。在盾構(gòu)穿越的過(guò)程中盡可能勻速推進(jìn)，最快不大于4cm/min;盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過(guò)大、過(guò)頻，控制每環(huán)糾偏量不大于4mm（高程、平面），控制盾構(gòu)變坡不大于1‰，以減少盾構(gòu)施工對(duì)地層的擾動(dòng)影響。

（6）管片拼裝

在盾構(gòu)處于拼裝狀態(tài)下時(shí)，千斤頂?shù)氖湛s會(huì)引起盾構(gòu)機(jī)的微量后退，因此在盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束之后不要立即拼裝，等待幾分鐘之后，待周圍土體與盾構(gòu)機(jī)固結(jié)在一起后再進(jìn)行千斤頂?shù)幕乜s，回縮的千斤頂數(shù)量盡可能少，滿足管片拼裝要求即可。在管片拼裝過(guò)程中，安排最熟練的拼裝工進(jìn)行拼裝，減少拼裝的時(shí)間，縮短盾構(gòu)停頓的時(shí)間;拼裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)前方土壓力下降，可以采用螺旋機(jī)反轉(zhuǎn)的手段，將螺旋機(jī)內(nèi)的土體反填到盾構(gòu)機(jī)的前方，起到維持土壓力的作用。拼裝結(jié)束后，盡可能快地恢復(fù)推進(jìn)。

3、小曲線半徑盾構(gòu)施工技術(shù)

本工程皂太區(qū)間隧道線路平面最小曲線半徑R=340m。

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為小半徑曲線段掘進(jìn)存在以下問(wèn)題：

在小曲線盾構(gòu)掘進(jìn)施工中，為了使盾構(gòu)機(jī)行走路線與設(shè)計(jì)曲線相吻合，掘進(jìn)中需要連續(xù)糾偏，曲線半徑越小，糾偏量就越大，操作就越困難，可能引起管片錯(cuò)位，造成隧道滲漏水及安全隱患。

（1）適當(dāng)?shù)某诹?/p>

盾構(gòu)大刀盤(pán)上安裝有超挖刀，具有一定的超挖范圍。在曲線施工時(shí)可根據(jù)推進(jìn)軸線情況進(jìn)行部分超挖，超挖量越大，曲線施工越容易。但另一方面，超挖會(huì)使同步注漿漿液因土體的松動(dòng)繞入開(kāi)挖面，加上曲線推進(jìn)時(shí)反力下降的因素，會(huì)產(chǎn)生隧道變形增大的問(wèn)題。因此，超挖量最好控制在超挖范圍的最小限度內(nèi)。

（2）鉸接角度滿足要求

盾構(gòu)機(jī)增加鉸接部分，使盾構(gòu)切口至支撐環(huán)，支撐環(huán)至盾尾都形成活體，增加了盾構(gòu)的靈敏度，可以在推進(jìn)時(shí)減少超挖量的同時(shí)產(chǎn)生推進(jìn)分力，確保曲線施工的推進(jìn)軸線控制。

（3）推進(jìn)軸線預(yù)偏設(shè)置

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)推進(jìn)軸線的控制。曲線推進(jìn)時(shí)盾構(gòu)實(shí)際上應(yīng)處于曲線的切線上，因此推進(jìn)的關(guān)鍵是確保對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制。

由于盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程的同步注漿及跟蹤補(bǔ)注的雙液漿效果不能根本上保證管片后土體的承載強(qiáng)度，管片在承受側(cè)向壓力后，將向弧線外側(cè)偏移。為了確保隧道軸線最終偏差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)給隧道預(yù)留一定的偏移量。根據(jù)理論計(jì)算和相關(guān)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合分析，同時(shí)需考慮掘進(jìn)區(qū)域所處的地層情況，在小半經(jīng)曲線隧道掘進(jìn)過(guò)程中，將設(shè)置預(yù)偏量20～40mm。如圖8.6-1所示，施工中通過(guò)對(duì)小半徑段隧道偏移監(jiān)測(cè)，適當(dāng)調(diào)整預(yù)偏量。

（4）糾偏量

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)推進(jìn)軸線的控制，盾構(gòu)的曲線推進(jìn)實(shí)際上是處于曲線的切線上，因此推進(jìn)的關(guān)鍵是確保對(duì)盾構(gòu)機(jī)的控制，保證盾構(gòu)隧道線型，做好管片測(cè)量與盾構(gòu)掘進(jìn)控制的信息溝通工作，保證盾構(gòu)隧道線型。由于曲線推進(jìn)盾構(gòu)環(huán)環(huán)都在糾偏，因此必須做到勤測(cè)勤糾，而每次的糾偏量應(yīng)盡量小，蛇行糾偏每環(huán)不超過(guò)4mm，確保楔形環(huán)面始終處于曲率半徑的徑向豎直面內(nèi)，管片楔形量主要通過(guò)采用各種類型的曲線管片獲得。

（5）出土量

在曲線推進(jìn)過(guò)程中，為確保盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)出土量，同時(shí)視監(jiān)測(cè)情況合理調(diào)整出土量。

（6）注漿量

由于曲線段推進(jìn)增加了曲線推進(jìn)引起的地層損失及糾偏次數(shù)的增加導(dǎo)致了對(duì)土體的擾動(dòng)的增加，在曲線段推進(jìn)時(shí)必須嚴(yán)格控制同步注漿量。由于小半徑掘進(jìn)時(shí)隧道端面成橢圓形，應(yīng)該適當(dāng)提高注漿量，保證注漿飽滿，每環(huán)推進(jìn)時(shí)根據(jù)施工中的變形監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)調(diào)整注漿量及參數(shù)，從而有效的對(duì)軸線進(jìn)行控制。在注漿過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制漿液的質(zhì)量及注漿量和注漿壓力。根據(jù)施工中的實(shí)際情況及變形監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，從而有效控制軸線。

曲線段推進(jìn)必然導(dǎo)致土體損失的增加。由于設(shè)計(jì)軸線為圓滑曲線，而盾構(gòu)是一定長(zhǎng)度的直線，故在實(shí)際推進(jìn)過(guò)程中，實(shí)際掘進(jìn)軸線必然為一段段折線，且曲線外側(cè)出土量又大，這樣必然造成曲線外側(cè)土體的損失，并存在施工空隙。因此在曲線段推進(jìn)過(guò)程中在進(jìn)行同步注漿的工程中必須加強(qiáng)對(duì)曲線段外側(cè)的壓漿量，以填補(bǔ)施工空隙，加固外側(cè)土體，使盾構(gòu)順利沿設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)。

⑦盾尾與管片間的間隙控制

小曲率半徑段內(nèi)的管片拼裝至關(guān)重要，而影響管片拼裝質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是管片與盾尾間的間隙。合理的周邊間隙可以便于管片拼裝，也便于盾構(gòu)進(jìn)行糾偏。

根據(jù)盾尾與管片間的間隙，合理選擇轉(zhuǎn)彎環(huán)管片。小曲率半徑段時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的盾尾與管片間間隙的變化主要體現(xiàn)在水平軸線兩側(cè)，管片轉(zhuǎn)彎正常跟隨盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎過(guò)快時(shí)，隧道外側(cè)的盾尾間隙就相對(duì)較小;當(dāng)管片因楔行量等原因超前于盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)，隧道內(nèi)側(cè)的盾尾間隙就相對(duì)較小。因此，當(dāng)無(wú)法通過(guò)盾構(gòu)推進(jìn)來(lái)調(diào)整盾尾間隙時(shí)，采用楔型管片排版拼裝調(diào)整盾尾間隙。

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