大縱坡礦山法暗挖隧道盾構(gòu)空推施工技術(shù)探討

1、大縱坡礦山法暗挖隧道盾構(gòu)空推施工技術(shù)探討摘要長沙市軌道交通3號線湘龍站星沙站區(qū)間全長2200m，區(qū)間南側(cè)星隆國際廣場錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間隧道，影響區(qū)間長度111.372m，區(qū)間北側(cè)開源鑫茂大樓、湘商世紀鑫城錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間，影響區(qū)間長度172.613m，錨索影響段均改為暗挖施工。盾構(gòu)從星沙站始發(fā)向西掘進至暗挖段，空推通過后再繼續(xù)向西掘進抵至湘龍站。盾構(gòu)空推段坡度達23，為保證湘星區(qū)間盾構(gòu)空推施工平安并為類似工程提供參考，現(xiàn)提出長沙地鐵3號線湘星區(qū)間大縱坡礦山法暗挖隧道盾構(gòu)空推施工技術(shù)，以指導(dǎo)盾構(gòu)施工，為今后類似工程提供借鑒。關(guān)鍵詞暗挖隧道;大縱坡;盾構(gòu);空推;施工技術(shù)前言城市地鐵路線大多需穿越城市

2、繁華地段，線路周邊建筑物多、地表人口密集、地上交通繁忙，所以常采用盾構(gòu)法施工以減少對地面影響。然而在施工過程中假設(shè)遇到周邊建筑錨索入侵等障礙，采用盾構(gòu)法施工將會造成刀盤抱死、螺旋機卡死等情況，施工平安風險極大，故在此類情況可以考慮礦山法與盾構(gòu)法相結(jié)合施工。如長沙地鐵湘龍站星沙站區(qū)間受周邊建筑錨索入侵影響，擬定施工方案即采用礦山法與盾構(gòu)法相結(jié)合，以加快施工進度。暗挖隧道豎曲線坡度達23，為保障湘龍站星沙站區(qū)間盾構(gòu)空推段隧道施工質(zhì)量并為今后類似工程提供參考，現(xiàn)提出長沙地鐵3號線湘龍站星沙站區(qū)間大縱坡礦山法暗挖隧道盾構(gòu)空推施工技術(shù)以指導(dǎo)盾構(gòu)施工【1】。1工程概況長沙地鐵3號線湘龍站星沙站區(qū)間采用盾構(gòu)

3、法施工，盾構(gòu)選用土壓平衡鉸接式盾構(gòu)6250mm，自星沙站始發(fā)向西掘進至湘龍站。由于區(qū)間南側(cè)星隆國際廣場錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間隧道，影響區(qū)間右線長度111.372m，區(qū)間北側(cè)開源鑫茂大樓、湘商世紀鑫城錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間，影響區(qū)間左線長度約172.613m，錨索影響段均采用暗挖隧道拔出錨索后再由盾構(gòu)空推安裝二襯結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)空推段為單向下坡，坡度值達23。暗挖隧道洞身初期支護采用掛網(wǎng)噴射混凝土C25、P6早強混凝土、HPB300鋼筋A(yù)8、混凝土噴射厚度300mm暗挖隧道腰部位置搭設(shè)C22砂漿錨桿，錨桿長3.5m，間距1.0m環(huán)向x0.75m縱向。暗挖隧道端頭墻加固方式有兩種：右線接收端為旋挖樁加旋噴樁，采用掛

4、網(wǎng)噴射混凝土作為支護，旋挖樁徑1.0米，間距1.2米，樁間采用旋噴樁止水圍護;右線始發(fā)端、左線接收端及左線始發(fā)端為玻璃纖維筋格柵結(jié)合噴射混凝土形成支護【2】。隧道底板采用現(xiàn)澆混凝土作為盾構(gòu)空推進的導(dǎo)臺。2盾構(gòu)空推過礦山法暗挖隧道技術(shù)要點主要施工步驟：盾構(gòu)到達接收端墻盾構(gòu)在暗挖隧道內(nèi)接收隧道內(nèi)空推到達始發(fā)端墻盾構(gòu)始發(fā)2.1盾構(gòu)到達在盾構(gòu)機到達暗挖段隧道前25m施工時，隨著刀盤前方巖土逐漸減少，盾構(gòu)機對前方巖體及暗挖段與盾構(gòu)段接口位置的擾動也逐漸增加，需結(jié)合端頭加固形式分別設(shè)定掘進參數(shù)，確保施工平安。1旋挖樁與旋噴樁結(jié)合的加固端：盾構(gòu)刀盤還未抵到旋挖樁結(jié)構(gòu)時，按正常掘進參數(shù)向前掘進，掘進參數(shù)如下：

5、推力：1200014500KN;刀盤轉(zhuǎn)速：1.31.5rpm;刀盤扭矩：18002000KN·m;速度：2535mm/min;貫入度：1627mm/r;土倉壓力：土倉蓄土量控制在1/3倉位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉壓力略小于正面土壓力，土壓力設(shè)定為1.01.2Bar;同步注漿壓力：2.03.0Bar。當盾構(gòu)刀盤抵到旋挖樁時，磨樁掘進參數(shù)如下：推力：1000012000KN;刀盤轉(zhuǎn)速：1.31.5rpm;刀盤扭矩：18002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：512mm/r;土倉壓力：磨樁時，土倉蓄土量控制在1/3倉位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土

6、倉壓力略小于正面土壓力，土壓力設(shè)定為0.81.0Bar;同步注漿壓力：2.0Bar以下【3】。2玻璃纖維筋格柵噴射混凝土結(jié)合水平注漿加固體系：由于玻璃纖維筋格柵噴射混凝土與土體、隧道初支連接性不強，盾構(gòu)到達暗挖段隧道前25m時，需降低推力，勻速掘進至刀盤抵至玻璃纖維筋格柵位置。該段具體掘進參數(shù)如下：推力：800010000KN;刀盤轉(zhuǎn)速：1.21.5rpm;刀盤扭矩：18002000KN·m;速度：1520mm/min;貫入度：1015mm/r;土倉壓力：土倉蓄土量控制在1/3倉位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉壓力略小于正面土壓力，土壓力設(shè)定為0.81.0Bar;同步注漿壓力：

7、2.0Bar以下【4】。當?shù)侗P切削玻璃纖維筋格柵時，掘進參數(shù)如下：推力：8000KN左右;刀盤轉(zhuǎn)速：1.41.6rpm;刀盤扭矩：18002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：48mm/r;土倉壓力：土倉蓄土量控制在1/3倉位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉壓力略小于正面土壓力，土壓力設(shè)定為0.81.0Bar;同步注漿壓力：2.0Bar以下。2.2盾構(gòu)接收1盾構(gòu)抵達暗挖隧道前需提前調(diào)整盾體姿態(tài)，將刀盤中心位置控制在到達端洞門中心點正上方10mm左右，且保障刀盤以抬頭的形式出洞，從而防止刀盤在進洞時無法推上導(dǎo)軌。2當?shù)侗P進入暗挖段、盾尾還保存在土體內(nèi)時，該階段盾體推上

8、導(dǎo)軌，刀盤停止轉(zhuǎn)動，不再向刀盤注入泡沫與水，采取不建壓方式推進，該階段盾構(gòu)需調(diào)整各組千斤頂?shù)男谐蹋苟軜?gòu)姿態(tài)符合要求，盾構(gòu)推力降低至8000KN以下，速度控制在30mm/min，同步注漿壓力控制在2.0bar以下。3盾構(gòu)刀盤推出端墻4m時，停止推進，在盾尾第510環(huán)管片位置開始進行二次注漿，注漿漿液為水泥漿與水玻璃混合雙液漿。二次注漿參數(shù)配合比：水泥：水質(zhì)量比=1：1;水泥漿：水玻璃體積比=1：0.5，注漿壓力控制在0.2Mpa0.3Mpa確保連續(xù)5環(huán)全斷面注滿。2.3暗挖隧道內(nèi)推進盾構(gòu)機脫離土體前，在導(dǎo)臺上攤鋪一定級配的砂土以填充盾體下部空隙，攤鋪量控制在6m3/m。當盾尾進入導(dǎo)臺后，在刀盤

9、前方堆放砂土以提供管片止水條所需的反力，刀盤前方砂土堆量控制在：頂部堆填3m，底部5m，堆填至隧道腰部。暗挖隧道西端頭空留10m不進行攤鋪，防止盾構(gòu)抵達西端時刀盤前砂土堆積過多造成推力過大，將端頭墻體開裂【5】。暗挖隧道內(nèi)推進時推力控制在40005000KN，速度控制在4560mm/min。盾構(gòu)每環(huán)推進完成后，采用混凝土噴射機通過刀盤與暗挖隧道間隙向管片壁后噴射砂土混合料。在盾構(gòu)刀盤前方，采用直徑500mm的導(dǎo)管從盾構(gòu)機盾殼外伸入到盾構(gòu)機中盾或者盾尾進行吹填，在吹填時盾構(gòu)機停止前行，同時安排34人用鐵鍬在前盾兩側(cè)進行填充。盾構(gòu)每前行一環(huán)時噴射一次，以確保管片背部充分密實?？胀齐A段在脫離盾尾10

10、環(huán)后從管片注漿孔進行雙液注漿，利用盾構(gòu)機注漿系統(tǒng)在已成環(huán)管片由底部向倆側(cè)最后到頂部的順序?qū)芷诤筮M行水泥漿+水玻璃雙液漿注漿作業(yè)，以保證到達對環(huán)向空隙的有效填充，同時又能確保管片結(jié)構(gòu)不因注漿產(chǎn)生變形和損壞。注漿止?jié){壓力控制為0.2MPa，漿液配合比為：水泥：水質(zhì)量比=1：1，水泥漿：水玻璃體積比=1：0.7確保漿液在大縱坡區(qū)段能快速凝結(jié)，防止?jié){液竄至刀盤前方固結(jié)砂土形成混凝土阻礙盾構(gòu)推進?？胀贫尉蜻M完成的最后階段盾尾即將到達洞門2m時停止掘進，對洞門與盾尾的間隙進行沙袋封閉，然后用二次注漿設(shè)備進行注漿，確?？胀贫嗡泄芷澈笕刻畛滹枬M，同時對所有管片螺栓進行再次復(fù)緊。2.4空推段始發(fā)盾構(gòu)在

11、暗挖隧道內(nèi)完成空推后，將混凝土噴射機及操作臺進行切割撤除，通過人倉將設(shè)備搬運出暗挖隧道。采用人工裝袋的方式將最后2m范圍內(nèi)多余砂土倒運出暗挖隧道隧道內(nèi)保存6m3砂土用于最后管片底部填充。盾構(gòu)始發(fā)前，需人員確認在前盾周圍沙袋完全封閉，且管片壁后注漿未從沙袋縫隙中溢出。始發(fā)時，當盾體接觸土體掌子面時，人員進入土倉確認刀盤無導(dǎo)軌等障礙物，再關(guān)閉倉門增加盾構(gòu)推力，逐步建倉，按盾構(gòu)始發(fā)情況進行推進，盾構(gòu)參數(shù)如下：推力：60008000KN;刀盤轉(zhuǎn)速：1.21.4rpm;刀盤扭矩：16002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：510mm/r;待刀盤進入土體1米后開始同步注漿并按照盾

12、構(gòu)始發(fā)、正常掘進參數(shù)進行施工【6】。3結(jié)束語工程自2021年11月11日到2021年1月22日，歷時72天時間完成。在盾構(gòu)空推、盾構(gòu)無接收裝置條件下到達與始發(fā)等情況，通過采用前述一系列的措施手段，可以做到平安風險有效控制，能夠確保掘進施工效率與質(zhì)量，有效縮短工程工期，保證地鐵隧道工程的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與平安性，針對這一技術(shù)進行的研究分析具有重要參考意義，可為類似工程提供經(jīng)驗借鑒：1礦山法暗挖隧道初期支護后，采用混凝土澆筑拱底，作為盾構(gòu)空推掘進導(dǎo)臺;2采用雙液漿對空推段管片背后的吹填砂土快速固結(jié)盾構(gòu)空推前進方向為下坡，漿液會順下坡返流到刀盤前方、土艙內(nèi)，并固結(jié)刀盤前方和土艙內(nèi)土體，影響空推;3礦山法暗挖隧道的到達端墻采用排樁+旋噴樁間止水的結(jié)構(gòu)形式，采用玻璃纖維筋，以利盾構(gòu)接收;4完成空推后的始發(fā)端墻，采用玻璃纖維筋格柵混凝土端墻結(jié)構(gòu)，以利盾構(gòu)始發(fā);5盾構(gòu)空推掘進時，每掘進完成一環(huán)，拼裝一環(huán)管片，并利用管片孔和刀盤與隧道初期支護間隙，從刀盤向盾尾吹填砂土，并注漿固結(jié)。參考文獻【1】徐延召，李亞巍，楊俊.盾構(gòu)空推過礦山法隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制J.土木建筑工程信息技術(shù)，2021，01：53-58.【2】李劍明.盾構(gòu)空推過礦山法隧道新工藝J.鐵道標準設(shè)計，2021，11：93-96.【3】劉建航，侯學(xué)淵.盾構(gòu)法隧道M.北京：中國鐵道出版社，1991：79.【4】陳玉新.盾