楊帆
摘要:社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了城市交通行業(yè)的發(fā)展,城市交通逐漸朝下層空間延伸,隨之增加了我國大城市的盾構(gòu)結(jié)構(gòu)數(shù)量。由于穿越底層的地質(zhì)情況復(fù)雜,在開展盾構(gòu)結(jié)構(gòu)施工作業(yè)的過程中很容易忽視沉降問題,從而在一定程度上影響建筑物周圍設(shè)施的安全性。
關(guān)鍵詞:復(fù)雜條件;盾構(gòu)施工;關(guān)鍵技術(shù);控制
1工程概況
某區(qū)間隧道左線長351.6m、右線長357.9m;左線最小平曲線半徑380m,右線最小平曲線半徑350m,區(qū)間線間距8.5~12.4m。區(qū)間縱斷面為斜下坡,左線縱坡坡度分別為33.925‰、6.25‰、14.5‰,區(qū)間右線縱坡分別為35‰、4.441‰、14.5‰。隧道結(jié)構(gòu)覆土厚度4.1~8.8m,采用盾構(gòu)法施工。成型隧道允許偏差:高程和平面±50mm;每環(huán)相鄰管片平整度≤10mm;縱向相鄰管片環(huán)面平整度≤15mm;襯砌圓環(huán)直徑橢圓度≤5‰D。區(qū)間隧道主要穿越地層為(6)1粉質(zhì)黏土、(6)3砂質(zhì)粉土及(6)4粉質(zhì)黏土,隧道上方地層主要為(1)1雜填土、(1)2雜填土及(4)1粉質(zhì)黏土,隧道下方地層主要為(7)1粉質(zhì)黏土、(7)2黏質(zhì)粉土及(8)1粉質(zhì)黏土。區(qū)間隧道盾構(gòu)始發(fā)后先后下穿廢品交易市場、道路、簡易板房、單層磚砌平房及小橋涵,周邊環(huán)境相對簡單。
2工程難點(diǎn)分析
1)淺覆土。隧道埋深小,地層荷載不足,刀盤前方土壓平衡建立困難,土倉壓力難以控制,容易造成地表沉降、竄漿或者冒頂坍塌等問題;同時(shí)盾構(gòu)機(jī)上下受力不平衡,盾構(gòu)姿態(tài)易上揚(yáng),造成盾構(gòu)姿態(tài)控制困難。2)小間距。本盾構(gòu)區(qū)間有約55m長度隧道間距<0.7D,最小間距盾構(gòu)接收段僅2.28m。地層土體二次擾動(dòng)、后行隧道盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)造成的擠壓、卸載作用對先行隧道的影響,易造成先行隧道變形,進(jìn)而引發(fā)錯(cuò)臺、破損、滲漏等質(zhì)量問題。3)小半徑曲線。本區(qū)間隧道最小轉(zhuǎn)彎半徑為350m,對施工要求較高。由于盾構(gòu)機(jī)自身為直線形剛體,為確保盾構(gòu)隧道軸線與設(shè)計(jì)軸線吻合,盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中,須不停地連續(xù)糾偏,對操作人員技能、設(shè)備性能穩(wěn)定性要求高,姿態(tài)控制難度大。盾構(gòu)機(jī)要通過超挖來實(shí)現(xiàn)小曲線半徑轉(zhuǎn)彎,同時(shí)油缸存在不同壓力差與行程差,易對成型管環(huán)產(chǎn)生橫向分力,導(dǎo)致管片受力不均勻。
3復(fù)雜條件下盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)控制
3.1大坡度施工
3.1.1防管片上浮
1)在保證盾構(gòu)機(jī)不出現(xiàn)磕頭的情況下盡量減小上下油缸的推力差,防止由于下部油缸推力過大產(chǎn)生豎向分力,造成管片上浮。2)適當(dāng)增加同步注漿量,尤其控制上部注漿量,提升管片背后的填充效果,防止管片脫出盾尾后上浮。3)做好管片螺栓復(fù)緊。每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后,擰緊當(dāng)環(huán)管片的全部連接螺栓并在下環(huán)推進(jìn)中在油缸推力作用下進(jìn)行復(fù)緊,克服作用于管片上的推力產(chǎn)生的垂直分力,減少管片上浮。
3.1.2盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)保證措施
1)掘進(jìn)過程中為保證盾構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài),須上下分區(qū)油缸產(chǎn)生推力差,防止盾構(gòu)機(jī)栽頭,但推力差引起的向上分力會(huì)導(dǎo)致管片上浮。因此在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中應(yīng)在保證盾構(gòu)機(jī)不出現(xiàn)栽頭的前提下,盡量減小上下分區(qū)油缸推力差,從而減小向上的分力作用。2)盾構(gòu)掘進(jìn)過程中,適當(dāng)增加隧道監(jiān)測頻率,通過多次測量確保盾構(gòu)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)盾構(gòu)推進(jìn)和糾偏。3)在大坡度地段,由于隧道內(nèi)通視條件較差,須多次設(shè)置新測量點(diǎn)和后視點(diǎn)。新的測量點(diǎn)設(shè)置后,應(yīng)嚴(yán)格加以復(fù)測,確保測量點(diǎn)的準(zhǔn)確性,防止誤測。
3.1.3盾構(gòu)施工安全保證措施
本區(qū)間隧道縱斷面為一字下坡,左線始發(fā)階段坡度達(dá)到33.925‰,施工過程中存在電瓶車溜車安全隱患。為確保隧道內(nèi)水平運(yùn)輸安全,對電瓶車各部件增設(shè)鋼絲繩,電瓶車車頭前端設(shè)置螳螂鉤,盾構(gòu)機(jī)1號臺車設(shè)置車擋,電瓶車配置防溜車。
3.2淺覆土施工
3.2.1盾構(gòu)掘進(jìn)土壓設(shè)定
考慮淺覆土軟弱地層的敏感性,盾構(gòu)掘進(jìn)過程中切口壓力設(shè)定不宜過大,防止擊穿覆土,切口壓力在水土壓力基礎(chǔ)上增加10~20kPa。盾構(gòu)掘進(jìn)過程中應(yīng)保持切口壓力穩(wěn)定,波動(dòng)范圍控制在±5kPa。
3.2.2注漿控制
注漿效果對控制沉降極為關(guān)鍵,針對淺覆土段,除常規(guī)的同步注漿外,隨盾構(gòu)掘進(jìn)二次補(bǔ)充注漿。每環(huán)一個(gè)吊裝孔位管片進(jìn)行補(bǔ)漿,每隔10環(huán)進(jìn)行一次整環(huán)注漿形成止水環(huán),二次補(bǔ)充注漿漿液初凝時(shí)間宜控制在13~15s。注漿壓力宜略大于對應(yīng)地層位置靜止水土壓力,控制在0.2~0.3MPa。
3.2.3掘進(jìn)速度
淺覆土段盾構(gòu)掘進(jìn)速度控制在20~30mm/min,以勻速為宜,避免對土體造成過大擾動(dòng)。
3.3小間距施工
3.3.1先行隧道內(nèi)注漿加固
在先行隧道(左線)右側(cè)90°范圍內(nèi)利用管片吊裝孔向土體中打入長1.5m,?48mm×3.0mm鋼花管進(jìn)行注漿加固,達(dá)到改良硬化土質(zhì),減少對周邊地層擾動(dòng)的目的。見圖1。加固采用水泥-水玻璃雙液漿,初凝時(shí)間控制在60s,壓力控制在0.15MPa左右。為確保土體加固質(zhì)量,采用以下控制措施:1)同一孔內(nèi)采用從外到內(nèi)的注漿方式分層注漿,每次拔管長度150~200mm;2)同一管片內(nèi)不同注漿孔應(yīng)保持對稱平衡注漿;3)隧道縱向隔環(huán)跳注,每環(huán)一次施工1~2孔。
3.3.2后行隧道推進(jìn)控制
后行隧道施工對先行隧道的主要影響有擠壓和單側(cè)卸載,擠壓作用包括盾構(gòu)推進(jìn)產(chǎn)生的壓力和注漿壓力。為避免對先行隧道產(chǎn)生影響,采取了如下措施:1)合理設(shè)置土壓力,根據(jù)覆土厚度和水文地質(zhì)條件,土倉壓力控制在0.1MPa左右,出土量控制在42m3以內(nèi);2)盾構(gòu)掘進(jìn)過程加強(qiáng)同步注漿,及時(shí)進(jìn)行二次注漿,注漿壓力控制在0.3MPa以內(nèi);3)降低推進(jìn)速度,控制在10~20mm/min;4)嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài),偏差控制在±20mm,盡量避免糾偏。
3.4小半徑曲線施工及曲線接收
小半徑曲線盾構(gòu)掘進(jìn)對鉸接裝備、仿形刀要求高,始發(fā)前繪制好管片拼裝點(diǎn)位圖,編排好管片理論排環(huán)表。1)加強(qiáng)對盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制。由于曲線推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)環(huán)環(huán)都在糾偏,須做到“勤測勤糾”,每次的糾偏量盡量小,以保證形管片的環(huán)面始終處于曲率半徑的豎直面內(nèi);控制管片的位移量和環(huán)面的平整度,以減少位移和管片碎裂現(xiàn)象的發(fā)生,從而達(dá)到有效控制軸線和地層變形的目的。2)為確保盾構(gòu)機(jī)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)根據(jù)地面監(jiān)測情況合理調(diào)整出土量。3)嚴(yán)格居中拼裝,從而使管片處于較理想狀態(tài),確保拼裝質(zhì)量及推進(jìn)軸線控制在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。4)隧道貫通前應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)的控制,以使盾構(gòu)機(jī)擁有良好的到達(dá)姿態(tài),準(zhǔn)確就位在盾構(gòu)接收基座上。在最后50環(huán)推進(jìn)時(shí),增加人工測量的次數(shù),及時(shí)修正盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向,使盾構(gòu)機(jī)保持準(zhǔn)確的出洞姿態(tài)。5)未能達(dá)到預(yù)期效果時(shí),應(yīng)啟用超挖刀進(jìn)行超挖糾偏。
4結(jié)語
總之,在我國城市交通壓力不斷增大的時(shí)代背景下,地鐵工程逐漸成為城市交通系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu),但是受復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境的影響,地鐵工程施工過程中會(huì)遇到各種類型的問題,這就需要選擇合適的盾構(gòu)機(jī),同時(shí)要應(yīng)用科學(xué)合理的施工技術(shù),確保地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)的順利開展。
參考文獻(xiàn)
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