越江地鐵隧道土壓平衡盾構施工土壓力分區(qū)研究

鐘杰

江蘇盛華工程監(jiān)理咨詢有限公司 210012

摘要：近年來，我國的地鐵事業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展。在部分特殊情況下，需要在江底進行施工，如果沒有做好土倉壓力的控制，則將使降水在進入掘進面后產生難以想象的危險。在本文中，將以某實例方式對越江地鐵隧道土壓平衡盾構施工土壓力分區(qū)進行一定研究。

關鍵詞：越江地鐵隧道；土壓平衡盾構；土壓力分區(qū)

1 引言

在我國地鐵事業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，越來越多的城市開展了地鐵建設。在此過程中，地鐵建設也向著多樣化的方向發(fā)展，其中，越江盾構可以說是地鐵施工中的一項重點以及難點，在具體施工中將隨著越江長度的增加而產生更大的難度以及規(guī)模。

在陸地開展盾構掘進工作時，可以通過地面沉降數據的觀察對施工參數進行實時的調整，而當盾構施工進入到江底區(qū)域時，則由于不能夠對降低沉降情況進行掌握而僅僅能根據陸地區(qū)域施工經驗以及不同參數間的匹配情況對盾構施工參數進行確定。而如果隧道上覆土粉砂以及粉土工程性質較差、同江水間的水力聯系較強，在進行盾構掘進時則可能對江底產生更大的擾動。如土倉壓力設置較小、不能夠對平衡掘進面土壓力進行平衡，可能因此使江底出現坍塌情況；而如果土倉壓力較大，則又可能在刀盤的擠壓力影響下使江底前方土體產生向上滑動趨勢，并因此可能由于上部隔水層遭到破壞、江水進入到掘進面而對實際施工開展帶來更大的風險。對此，在具體施工中如何對土倉壓力進行合理設置，在對隧道沉降情況做好控制的基礎上保障隧道施工的順利、高效開展，則成為了越江施工中非常重要的一項問題。

2 工程概況

我國杭州地鐵1號線，其濱江-富春路區(qū)段為穿過錢塘江的隧道工程，左線長2.946km，右線長2.956km，覆土厚度在6至27.6m之間。襯砌方面，其由2塊連接塊、1塊封頂塊以及3塊標準塊組成，以錯縫方式進行拼裝，以彈性橡膠以及嵌縫材料進行接縫位置處理，具體情況如下所示：

圖1 工程推進示意圖

3 試驗段施工參數分析

在對工程施工參數進行實際確定前，需要做好已掘進段施工情況的全面分析。通過對工程施工資料的研究分析，獲得由以下結論：第一，盾構土倉在壓力方面所具有的浮動情況較小，一般都會為0.2MPa左右。在以上覆土高度進行計算的情況下，所獲得的掘進面土壓力為0.5MPa左右，而如果以傳感器進行測量，土壓力則大約為理論值的1.3倍；第二，推進速度方向，在盾構施工中整體呈現出現增大、后減小的情況。在速度最大時，其會達到60mm/min，之后，速度則會逐漸減小，在工程200環(huán)位置將僅僅為每分鐘9mm。通過對現場施工情況以及地質資料的分析可以了解到，整個試驗段盾構將穿越粉砂交互底層以及與粉質黏土層，且會隨著推進工作的開展具有更大的推進含砂量，并因此可能對推進速度產生影響；第三，刀盤扭矩數據具有著較大的離散特征，而在大多數情況下，該數據一般會保持在2600至3100kN*m范圍內；第四，盾構推力在整個過程中處于15000至16000kN的范圍內，并在整個施工當中呈現出先降低、后增加的趨勢；第五，該工程施工注漿量在5m3左右，為理論建筑空隙的280%，同之前預期設定的注漿率相比明顯高出很多。該種情況存在的原因，主要是實際在粉砂層進行掘進施工時，地層所具有的損失較大，就需要通過更多漿液的填充對產生損失進行補充；第六，隧道管片方面，其在工程施工中的偏差將控制在-10至40mm范圍內，能夠對規(guī)范需求進行滿足；第七，地表沉降方面，在沿線位置所產生的沉降情況最大，為38.2mm，最小區(qū)域為12.5mm。而在170至185環(huán)間，其也具有著較大的沉降量。從這里可以初步了解到，在兩者間也具有著一定的對應關系。

4 越江段分區(qū)

在本工程中，需要進行越江施工的區(qū)段主要為江北風井同江南風井之間，總長度為1600m。而根據工程實際如越江段線路情況以及需要穿越的土質情況等，在綜合分析后我們將該施工段分為以下分區(qū)：

表1 施工分區(qū)

區(qū)段里程坡度（%）底層情況覆土

厚度（m）構筑物

穿越情況

AK6+741-K6+944-26.0淤泥粉質

黏土17.1-25.9南部防洪堤

BK6+944-K7+340-2.9黏性土16.4-20.1

CK7+340-K7+690-3.9，+11.6粉質黏土17.9-20.1

DK7+690-K7+940+11.6黏土土層15.0-17.0

EK7+940-K8+190+11.6砂質粉土13.9-17.8

FK8+190+190-K8+34+9.9砂質粉土13.8-20.8北部防洪堤

5 土倉壓力設定

根據該工程越江施工段特點，聯系分區(qū)情況，我們在線路中對幾個典型的斷面進行了選取以及壓力計算，具體計算情況如下表所示：

表2 土倉壓力設定

斷面里程建議土倉壓力（MPa）

A1K6+750.70.259

A2K6+756.40.228

A3K6+776.70.208

A4K6+806.50.268

A5K6+815.30.256

A6K6+845.70.248

A7K6+858.70.308

A8K6+868.00.328

A9K6+875.80.328

A10K6+899.10.358

A11K6+902.60.379

A12K6+924.10.319

B1K6+928.00.299

B 2K6+985.80.299

B 3K6+985.80.299

B 4K7+016.60.275

B 5K7+037.30.275

B 6K7+058.10.275

B 7K7+079.00.299

B 8K7+99.60.299

B 9K7+110.40.299

B 10K7+131.20.268

B 11K7+152.00.268

B 12K7+172.70.268

B 13K7+193.50.268

B 14K7+214.30.275

B 15K7+235.00.275

B 16K7+255.80.275

B 17K7+276.60.275

B 18K7+297.40.275

B 19K7+318.10.288

B 20K7+349.00.288

C1K7+362.20.299

C2K7+385.60.299

C3K7+419.00.279

C4K7+432.30.279

C5K7+455.60.279

C6K7+489.90.276

C7K7+502.30.275

C8K7+525.60.275

C9K7+559.00.275

6 土倉壓力反饋

該工程土倉壓力測量值如下圖所示：

圖2 土倉壓力測量值

而在典型斷面區(qū)域，土倉壓力的理論值以及實測值的比值則如下圖所示：

從上述兩圖的觀察分析可以了解到，在越江前半區(qū)段位置，理論值同實際測量值在變化過程中具有一定的相似特征。在A、B、C、D分區(qū)中，盾構在B、C區(qū)域所穿越的土層為復合土層，A、D區(qū)域所穿越的土層為黏性土層，實際測量值同理論值間的平均比值為1.26。而在后半區(qū)段位置，兩個值間則呈現出了較大的離散特征，并在D、E、F分區(qū)內由于穿越土層為黏性土層，兩者間所具有的比值最大。

圖3 土倉理論值同壓力實測值比值

7 結束語

越江地鐵是現今地鐵施工中難度較大的一種情況。在上文中，我們以實例的方式對越江地鐵隧道土壓平衡盾構施工土壓力分區(qū)進行了一定的研究，具有一定的研究價值。

參考文獻：

[1]沈林沖.杭州地鐵1號線下穿錢塘江工程的若干技術問題[J].城市軌道交通研究.2011（09）：84-88.

[2]孫玉永，周順華，向科，鄒春華.近距離下穿既有隧道的盾構施工參數研究[J].中國鐵道科學.2010（01）：54-58.

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全部離地。加載過程中各項監(jiān)測數據均應做好完整記錄。

2.16 正式提升

試提升階段一切正常情況下開始正式提升。在整個同步提升過程中應隨時檢查：每一吊點提升器受載均勻情況；儀器監(jiān)測提升柱穩(wěn)定情況；上吊點平臺的整體穩(wěn)定情況；桁架提升過程的整體穩(wěn)定性；計算機控制各吊點的同步性；提升承重系統(tǒng)監(jiān)視：提升承重系統(tǒng)是提升工程的關鍵部件，務必做到認真檢查，仔細觀察。

重點檢查：錨具（脫錨情況，錨片及其松錨螺釘）；鋼絞線從提升器頂部穿出順暢；主油缸及上、下錨具油缸（是否有泄漏及其它異常情況）；液壓鎖（液控單向閥）、軟管及管接頭；行程傳感器和錨具傳感器及其導線；

2.17 提升激光導航監(jiān)控

提升過程中根據激光投射點的軌跡變化及時發(fā)現提升構件的位置變化。發(fā)現激光投射點發(fā)生偏差應及時用激光經緯儀經行校驗，避免因提升過程中構件變形出現的偏差。提升過程中應分階段對提升構件的位移修正，修正時應采取提升缸位分組點動的模式進行。

2.18 分級卸載就位

相同于提升工況，卸載時也為同步分級卸載，依次為20%，40%，60%，80%，在確認各部分無異常的情況下，可繼續(xù)卸載至100%，即提升器鋼絞線不再受力，結構載荷完全轉移至基礎。結構受力形式轉化為設計工況。

3.結語

液壓提升計算機監(jiān)控激光導航精準定位施工技術采用激光導航方法，提升過程中投點精確，視覺直觀、能精準掌握構件提升的行程軌跡，保證構提升件過程可視且就位精準。激光導航元器件安裝簡便，特別適宜于在狹小空間或者多點連接或多榀構件同時提升的需要；操作方便靈活，安全性好，可靠性高，使用面廣，通用性強。施工安全簡便快捷，設備簡單易操作，工期短，綜合成本相對較低，經濟效益明顯。

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現場采取鋼絲網自坑頂走道處，鋪至溝槽底邊緣，上下每隔1m，左右每隔2m用U形鋼釘將鋼絲網固定牢靠。在坡頂距溝槽邊120mm處設置擋水墻，防止坡頂雜物和積水進入溝槽。最后進行噴錨，待噴錨凝固后再進行溝槽底的施工。

4 管網施工常見問題及采取的技術措施

在明挖深基坑管網施工過程中，出現如下的施工技術問題：

（1）管溝開挖采用人工配合機械開挖方式。在施工過程中，時常發(fā)生管溝底超挖，而超挖部分影響了溝槽底的結構穩(wěn)定性。一般多采用原土進行回填夯實至標高處。

（2）當遇到深基坑挖至相應標高時，有時溝底會出現淤泥層，此時應先將淤泥清除，后換土或做碎石處理，使地基承載力達到設計要求和相關規(guī)范標準。

（3）混凝土管道的抹帶接口處時常發(fā)生滲水情況，這主要是抹帶在施工過程中未對接口處采取一定的技術措施，此時應將管外皮鑿毛并洗刷干凈，并刷水泥漿一道，管帶抹好后，立即用濕紙帶覆蓋，并鋪以草袋或塑料薄膜，3～4h后灑水養(yǎng)護。

（4）檢查井施工完成后，管網運行一段時間，常發(fā)生檢查井下沉現象，這主要是因為在砌筑檢查井時，井室抹灰不密實，發(fā)生了空鼓，在污水流的長期沖刷下，造成空鼓而破壞。因此，在抹灰時要求密實平整，且流槽應光滑圓順。

5 結語

綜上所述，污水處理廠廠區(qū)的污水管網建設，不僅是市政工程的重點建設項目之一，更為提高居民的生活環(huán)境水平有著重要的作用。因此，我們需要重視污水處理廠廠區(qū)污水管網的工程建設，并在實際的施工過程中采取有效的技術進行，以保障污水管網的施工質量。

參考文獻：

[1] 胡愛軍.高地下水位污水處理廠管網接入施工方法探討[J].中國給水排水.2014（24）.

[2] 楊璐、劉建軍.工業(yè)園區(qū)污水處理廠及配套管網給排水設計及施工要點[J].中華民居（下旬刊）.2013（01）.

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小食堂冰箱+電飯煲+消毒柜=5KW

計算電流

I = = =32A

選擇導線

選擇YJV-3×10+2×16，明敷時安全載流量為76A。

（三）廠房干線3線路計算（廠區(qū)）

負荷計算314KW

計算電流

I = = =445A

選擇導線

選擇YJV-3×120+2×95，明敷時安全載流量為478A。

5 結語：

工廠施工現場的臨時用電管理是十分多變的，我們必須針對其中的主要環(huán)節(jié)，加強控制、檢查，使其納入檢查、控制，以保證施工現場臨時用電的安全。

參考文獻：

[1]Q/SYDSG455-2012.獨山子石化公司企業(yè)標準.生產區(qū)域臨時用電管理規(guī)定.

[2]Q/SYDSG21AHB001-2012.煉建公司企業(yè)標準.臨時用電安全管理規(guī)定.