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

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)對川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋設(shè)計及施工文件進行調(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。

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)對川黔上下行線鐵路橋和貴昆鐵路太慈橋特大橋設(shè)計及施工文件進行調(diào)查。

四皂區(qū)間側(cè)穿川黔鐵路上行線鐵路橋2、3#墩，對應(yīng)區(qū)間隧道里程為YDK25+357.410～YDK25+384.410原設(shè)計為承臺基礎(chǔ)，下設(shè)6根鉆孔灌注樁，2#墩樁基長8m，3#墩樁基長15m，花溪大道改造工程對橋墩進行了改造，擴大承臺和加深樁基，樁基采用人工挖孔樁，2#墩樁長29m，3#墩樁長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

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

（2）推進速度控制

盾構(gòu)推進通過對土壓傳感器的數(shù)據(jù)來控制千斤頂?shù)耐七M速度，推進速度控制在2～4cm/min，并保持推進速度、刀盤轉(zhuǎn)速、出土速度和注漿速度相匹配;在推進過程中保持穩(wěn)定，每日推進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)機穿建構(gòu)筑物時，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

盾尾通過后管片外圍和土體之間存在空隙，施工中采用同步注漿來充填這一部分空隙。施工過程中嚴(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，試驗室定期取樣，進行配合比的優(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)測報表進行合理選擇，合理選擇注漿孔位（一般為隧道底部兩側(cè)，減少注漿時瞬間壓力對地層的抬升） ，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)進行平面或高程糾偏的過程中，必然會增加建筑空隙，造成一定程度的超挖。因此在盾構(gòu)機進入建筑物影響范圍之前，將盾構(gòu)機調(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)穿越的過程中盡可能勻速推進，最快不大于4cm/min;盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過大、過頻，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)施工對地層的擾動影響。

（6）管片拼裝

在盾構(gòu)處于拼裝狀態(tài)下時，千斤頂?shù)氖湛s會引起盾構(gòu)機的微量后退，因此在盾構(gòu)推進結(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)機固結(jié)在一起后再進行千斤頂?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。在管片拼裝過程中，安排最熟練的拼裝工進行拼裝，減少拼裝的時間，縮短盾構(gòu)停頓的時間;拼裝過程中發(fā)現(xiàn)前方土壓力下降，可以采用螺旋機反轉(zhuǎn)的手段，將螺旋機內(nèi)的土體反填到盾構(gòu)機的前方，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。

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)驗認(rèn)為小半徑曲線段掘進存在以下問題：

在小曲線盾構(gòu)掘進施工中，為了使盾構(gòu)機行走路線與設(shè)計曲線相吻合，掘進中需要連續(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)大刀盤上安裝有超挖刀，具有一定的超挖范圍。在曲線施工時可根據(jù)推進軸線情況進行部分超挖，超挖量越大，曲線施工越容易。但另一方面，超挖會使同步注漿漿液因土體的松動繞入開挖面，加上曲線推進時反力下降的因素，會產(chǎn)生隧道變形增大的問題。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，可以在推進時減少超挖量的同時產(chǎn)生推進分力，確保曲線施工的推進軸線控制。

（3）推進軸線預(yù)偏設(shè)置

在盾構(gòu)掘進過程中，要加強對推進軸線的控制。曲線推進時盾構(gòu)實際上應(yīng)處于曲線的切線上，因此推進的關(guān)鍵是確保對盾構(gòu)機姿態(tài)的控制。

由于盾構(gòu)掘進過程的同步注漿及跟蹤補注的雙液漿效果不能根本上保證管片后土體的承載強度，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)掘進時給隧道預(yù)留一定的偏移量。根據(jù)理論計算和相關(guān)施工實踐經(jīng)驗的綜合分析，同時需考慮掘進區(qū)域所處的地層情況，在小半經(jīng)曲線隧道掘進過程中，將設(shè)置預(yù)偏量20～40mm。如圖8.6-1所示，施工中通過對小半徑段隧道偏移監(jiān)測，適當(dāng)調(diào)整預(yù)偏量。

（4）糾偏量

在盾構(gòu)掘進過程中，要加強對推進軸線的控制，盾構(gòu)的曲線推進實際上是處于曲線的切線上，因此推進的關(guān)鍵是確保對盾構(gòu)機的控制，保證盾構(gòu)隧道線型，做好管片測量與盾構(gòu)掘進控制的信息溝通工作，保證盾構(gòu)隧道線型。由于曲線推進盾構(gòu)環(huán)環(huán)都在糾偏，因此必須做到勤測勤糾，而每次的糾偏量應(yīng)盡量小，蛇行糾偏每環(huán)不超過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采用各種類型的曲線管片獲得。

（5）出土量

在曲線推進過程中，為確保盾構(gòu)沿設(shè)計軸線推進，必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)出土量，同時視監(jiān)測情況合理調(diào)整出土量。

（6）注漿量

由于曲線段推進增加了曲線推進引起的地層損失及糾偏次數(shù)的增加導(dǎo)致了對土體的擾動的增加，在曲線段推進時必須嚴(yán)格控制同步注漿量。由于小半徑掘進時隧道端面成橢圓形，應(yīng)該適當(dāng)提高注漿量，保證注漿飽滿，每環(huán)推進時根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿量及參數(shù)，從而有效的對軸線進行控制。在注漿過程中，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)施工中的實際情況及變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿參數(shù)，從而有效控制軸線。

曲線段推進必然導(dǎo)致土體損失的增加。由于設(shè)計軸線為圓滑曲線，而盾構(gòu)是一定長度的直線，故在實際推進過程中，實際掘進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。因此在曲線段推進過程中在進行同步注漿的工程中必須加強對曲線段外側(cè)的壓漿量，以填補施工空隙，加固外側(cè)土體，使盾構(gòu)順利沿設(shè)計軸線推進。

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)量的一個關(guān)鍵問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，盾構(gòu)機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，當(dāng)盾構(gòu)機轉(zhuǎn)彎過快時，隧道外側(cè)的盾尾間隙就相對較小;當(dāng)管片因楔行量等原因超前于盾構(gòu)機轉(zhuǎn)彎時，隧道內(nèi)側(cè)的盾尾間隙就相對較小。因此，當(dāng)無法通過盾構(gòu)推進來調(diào)整盾尾間隙時，采用楔型管片排版拼裝調(diào)整盾尾間隙。

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