淺覆土大坡小半徑隧道盾構(gòu)施工技術(shù)總結(jié)

1、淺覆土、大坡度、小半徑隧道盾構(gòu)施工技術(shù)總結(jié) 廣州地鐵同泰項目部 王興倫 提要：針對深圳地鐵2223標(biāo)景蓮、蓮福區(qū)間淺覆土、大坡度、小半徑曲線等特點的盾構(gòu)施工的施工技術(shù)做簡單總結(jié)，為以后工作提供參考。關(guān)鍵詞：大坡度小半徑曲線 姿態(tài)控制 土倉壓力 水平運輸安全1、工程概況深圳地鐵2號線東延段2223標(biāo)隧道區(qū)間包括香梅北景田站區(qū)間、景田站-蓮花西站區(qū)間以及蓮花西站-福田站區(qū)間，和景田地鐵站與蓮花西地鐵站兩站三區(qū)間，我于2009年12月13號按照領(lǐng)導(dǎo)安排到達(dá)蓮花西站開始施工大修準(zhǔn)備工作，2010年9月底景蓮區(qū)間有右線盾構(gòu)機出洞，全線貫通。【景田站蓮花西站盾構(gòu)區(qū)間】土建工程盾構(gòu)區(qū)間隧道標(biāo)稱內(nèi)徑為5400

2、mm；埋深為715m；平面最小曲線半徑為350m；最小豎曲線半徑為3000m；最大坡度為28；最小坡度為2，在YDK23+480下穿新洲河生態(tài)整治工程頂管，新洲河箱涵采用直徑1500mm頂管施工。盾構(gòu)隧道與新洲河箱涵檢查井底板下墊層最小凈距為2.248m?！旧徎ㄎ髡靖Ｌ镎径軜?gòu)區(qū)間】土建工程西連深圳地鐵2號線東延線蓮花西站，東接福田站，線路出蓮花西站后，過福中一路，沿新洲路到新洲立交以半徑365m穿過深圳電視中心進入深南大道到福田站，區(qū)間起訖里程為：右線YDK24+483.35YDK25+318.416,短鏈14.059m，右線隧道全長821.007m,區(qū)間設(shè)聯(lián)絡(luò)通道及泵房一座。盾構(gòu)機掘進到達(dá)福

3、田站出洞段隧道主要穿過粒質(zhì)粘土、沙質(zhì)粘土、全風(fēng)化花崗巖隧道覆層從上至下依次為：人工填土層、粉質(zhì)粘土、粒砂層，上覆層平均厚度約為10.5m，蓮福區(qū)間線路位置詳見下圖。2、兩區(qū)間隧道施工技術(shù)總結(jié)兩盾構(gòu)區(qū)間的具有淺覆土、大坡度、小半徑曲線等特點，本文主要針對這些特點的從姿態(tài)控制、管片成型質(zhì)量、土倉壓力與出渣量控制、特殊地層掘進方式、水平運輸安全等盾構(gòu)掘進施工技術(shù)做簡單總結(jié)。2.1盾構(gòu)姿態(tài)控制與管片成型盾構(gòu)機姿態(tài)控制與管片成型兩者是密切相關(guān)的，盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)對管片的成型質(zhì)量有決定性影響，同時在掘進過程中盾構(gòu)機推進油缸與管片的相互作用力又同時影響盾構(gòu)機姿態(tài)和管片成型質(zhì)量。盾構(gòu)機中盾內(nèi)側(cè)的周邊位置裝有3

4、0個推進油缸，推進油缸桿上安有塑料撐靴，撐靴頂在盾尾內(nèi)已拼裝好的管片上，通過推進油缸提供油壓控制油缸向后伸出可以提供給盾構(gòu)機前進的推力，這30個推進油缸按上右下左被分成A、B、C、D四組，掘進過程中，在主控室中可單獨控制每一組油缸的壓力，這樣盾構(gòu)機就可以實現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抬頭、低頭或直行，從而可以使掘進過程中盾構(gòu)機的行進軸線盡量擬合隧道設(shè)計軸線。由于兩盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑都比較小，所以在掘進過程中B、D兩組推進油缸壓力差比較大，左右兩邊盾尾間隙相差也比較大，這就對管片成型質(zhì)量影響較大，所以在掘進過程中除了要根據(jù)盾尾間隙與油缸行程并結(jié)合盾構(gòu)機姿態(tài)選擇合適的管片盡量減小B、D兩組油缸壓力差，調(diào)整盾尾

5、間隙和油缸行程差（通常情況盾尾間隙不能低于60mm，也不能高于100mm，左右油缸行程差不能相差超過70mm,壓力差主要根據(jù)掘進姿態(tài)和設(shè)計曲線決定，但是壓力差過大易造成管片錯臺或破損）外，對于管片螺栓必須完成三次復(fù)緊工作：管片拼裝成環(huán)時，其連接螺栓先逐片初次擰緊；脫出盾尾后再次擰緊；當(dāng)后續(xù)盾構(gòu)掘進至每環(huán)管片拼裝之前，對相鄰已成環(huán)的3環(huán)范圍內(nèi)管片螺栓進行全面檢查并復(fù)緊,在掘進過程中每掘進半環(huán)逐個對推進油缸收縮一遍減小油缸對管片的預(yù)應(yīng)力，以避免管片的破損和錯臺現(xiàn)象。但是在發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機偏差時應(yīng)逐漸調(diào)整，否則左右兩組油缸的壓力差和行程差都將比較大，姿態(tài)難以做到良好控制，容易引起管片錯臺明顯等質(zhì)量問題。根

6、據(jù)實際工作經(jīng)驗管片拼裝2點和10點時調(diào)整左右兩組油缸行程差和上下盾尾間隙比較明顯，拼裝3點和9點對于調(diào)整盾構(gòu)機垂直偏差效果明顯。同時隨著掘進的進行必須加強盾構(gòu)姿態(tài)測量頻率，監(jiān)測完成后及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析管片姿態(tài)每日變化趨勢，研究管片是否存在上浮或側(cè)移，以及上浮速度和側(cè)移量，并根據(jù)測量結(jié)果及時糾正盾構(gòu)行進軸線偏差，在蓮福區(qū)間隧道設(shè)計最小轉(zhuǎn)彎半徑是365米，因此測量移站比較頻繁，在掘進過程中觀察發(fā)現(xiàn)臺車右側(cè)吊耳容易擋住激光使全站儀不能測量，所以為減少移站次數(shù)將右側(cè)吊耳拆卸，這就從原來每8環(huán)移站一次增加到每12環(huán)一站一次，在景蓮區(qū)間通過將后視移在已成型隧道左側(cè)也同樣較少了移站次數(shù)取得了良好的效果，

7、這些措施都加快了工程進度。對于個別情況下出現(xiàn)的管片下沉和上浮超限的可通過二次注漿選擇合適的點位和注漿壓力加以調(diào)整。特別是盾構(gòu)機始發(fā)與出動姿態(tài)尤為重要，在景田區(qū)間左右線始發(fā)階段均采用曲線始發(fā)，有效保證小半徑曲線隧道施工的順利進行。在出洞階段右線由于出動姿態(tài)控制不太好和停機時間長洞門注漿加固導(dǎo)致盾尾裹死，盾構(gòu)機出洞盾尾阻力過大盾體左側(cè)刮擦管片，左下側(cè)鉸接油缸拉壞導(dǎo)致一些損失。2.2土倉壓力與出渣量控制若隧道圍巖能夠自立，則可以采取空倉掘進的模式；若隧道圍巖無法自立，為了保持開挖面的穩(wěn)定，則必須保持適當(dāng)?shù)耐翂阂苑€(wěn)定開挖面，控制地面沉降。土壓過低，則可能出現(xiàn)超挖；土壓過高，則有效推力降低，掘進速度降低

8、，且地面可能隆起，造成后期沉降較大。土壓的確定與隧道埋深、地質(zhì)情況、地面建筑物情況有很大關(guān)系，可以采用庫侖或朗肯等理論估算，也可以根據(jù)出土量的情況來確定適當(dāng)?shù)耐翂?。除此之外在實際施工中，影響土倉壓力的還有盾尾的密封程度、泡沫系統(tǒng)的控制和土倉加水量有關(guān)。盾尾密封油脂必須在始發(fā)之前將盾尾刷填涂密實，在盾尾進入洞門后用手動打密封油脂保證三道盾尾刷之間的空隙充滿油脂，同時在掘進過程中保持良好的盾構(gòu)機姿態(tài)較少因為漏漿引起的尾刷之間充滿漿液不能打入油脂造成管片背后空隙不能有效填充，同時浪費漿液和油脂的惡性循環(huán)。盾構(gòu)機到達(dá)段掘進要嚴(yán)格控制出渣量，并密切關(guān)注出渣量變化，對每三分之一斗渣量及其油缸行程進行一次認(rèn)

9、真記錄，分析出渣情況，監(jiān)控出渣量，盡最大努力使出渣量和掘進進尺達(dá)到動態(tài)平衡。同時做好管片背后注漿填充，除同步注漿外盾構(gòu)機到達(dá)段掘進的同時，在脫出盾尾45環(huán)的管片上，通過吊裝孔在1、11點位交替對每環(huán)管片進行二次補注雙液漿回填，注漿壓力控制在45bar，最大不超過5 bar，以保證建筑空隙的填充密實，防止管片上浮。遇到多出渣的情況及時通過位于1點、11點位置的管片吊裝孔交替打入1.5米長小導(dǎo)管，注入雙液漿，注漿壓力控制在5 bar，以彌補地層損失，防止地表及建筑物沉降過大。另外針對這兩個區(qū)間經(jīng)過的沙層必須做好每一環(huán)的出渣記錄，對于個別多出渣的位置通過注漿即使填補，保證隧道成型質(zhì)量有效控制地面沉降

10、。2.3渣土的水平運輸渣土的水平運輸包括從螺旋輸送機出渣口開始盾構(gòu)機輸送帶的運輸和渣土進入電瓶車渣斗以后的運輸兩部分。通常說“安全責(zé)任重于泰山“，對于坡度較小設(shè)計半徑較大的隧道施工過程中渣土的水平運輸較為簡單，主要是通過螺旋輸送機將土倉內(nèi)的渣土排出經(jīng)過輸送帶落入電瓶車渣斗經(jīng)電瓶車運出隧道。但是對于大坡度小半徑曲線隧道在施工過程中必須注意輸送帶跑偏和電瓶車溜車掉道的安全問題。在小半徑隧道掘進過程中臺車進入拐彎半徑，皮帶會相對跑偏，其邊與限位輪長期摩擦，會造成皮帶開邊。通過對跑偏較多處皮帶托輪的調(diào)節(jié)，可以將皮帶調(diào)回。處理方法為，以掘進方向為前，如果臺車進入左拐，通常皮帶左偏。將右側(cè)托輪的外側(cè)軸調(diào)入

11、皮帶架的前側(cè)槽內(nèi)，左側(cè)的調(diào)入后側(cè)。被調(diào)數(shù)量依據(jù)調(diào)節(jié)后皮帶回跑多少確定，臺車逐漸通過拐彎半徑，被調(diào)托滾逐漸調(diào)回。如果被調(diào)數(shù)量較大，為不影響進度，調(diào)節(jié)時宜由多人在其運行時進行調(diào)節(jié)，且必須與盾構(gòu)機司機進行配合，注意安全。同時皮帶跑偏的另一個主要原因是三角刮板或上下層隔板處的渣土太多或有較大石塊卡死，在掘進時必須安排人員及時沖洗殘余渣土，防止皮帶跑偏和皮帶斷裂的情況發(fā)生。對于大坡度隧道渣土的電瓶車運輸安全尤為重要，電瓶車運輸安全同時關(guān)系到電瓶車質(zhì)量、電瓶車司機、隨車員、管片工接軌質(zhì)量等眾多因素。首先從電瓶車氣動剎車系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)安全性能上保障電瓶車自身不出現(xiàn)故障，調(diào)整合適的剎車瓦間隙和氣缸動作的靈敏度

12、使其隨時做到行動自如，更換電瓶車主車?yán)锩娴碾娐钒?，及時清理其中的渣土和灰塵保證電氣線路安全有效的控制，并且定期安排專業(yè)人員檢查，走到有問題早發(fā)現(xiàn)早解決。同時電瓶車司機一定要做到持證上崗，在工作過程中提高警惕的同時發(fā)現(xiàn)問題及時上報處理，特別是對于上夜班的電瓶車司機一定要保證睡眠充足杜絕疲勞駕駛，對于出現(xiàn)的個別情況給于嚴(yán)肅處理，電瓶車司機在遇到問題時冷靜處理與洞口指揮和隨車員合理配合，盡量減小不必要的損失。另外電瓶車運輸安全與電瓶車行走軌道的連接質(zhì)量息息相關(guān)，這就要求管片工按照隧道掘進曲線嚴(yán)格連接每條軌道，打緊連接螺栓，保證軌道間距，每隔18米加上軌距拉桿，同時做到對軌道定期復(fù)緊，對于由于軌道濕滑引起的溜車可通過撒沙等措施減少安全隱患。在景蓮區(qū)間右線還加設(shè)防止溜車的緩沖工字鋼在一號臺車焊接支架放置工字鋼可以在個別情況下有效減緩電瓶車溜車速度，避免電瓶車速度過大直接沖過管片小車將推進油缸和拼裝機撞壞，同時也有效保護工人的人身安全。對比景蓮區(qū)間左右兩條隧道的掘進情況看，只要同時提高警惕做好各方面的安全措施，即使對于28大坡度隧道施工溜車現(xiàn)象還是可以避免的。總之，盾構(gòu)機系統(tǒng)是一個涉及機械液壓、電