地鐵工程中大直徑盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井施工

1、地鐵工程中大直徑盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井施工摘 要 上海軌交 11 號線南段項(xiàng)目 5 標(biāo)為惠南鎮(zhèn)站區(qū)間隧道工程。中間設(shè)野惠風(fēng)井，風(fēng)井豎向處于曲線段中，首次采用大直徑泥水盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井施工技術(shù)。介紹了大直徑泥水盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井的主要技術(shù)措施，包括進(jìn)出洞地基加固、進(jìn)出風(fēng)井的軸線優(yōu)化、基座安裝、負(fù)環(huán)拼裝等。經(jīng)實(shí)際施工，盾構(gòu)順利地穿越了中間風(fēng)井。關(guān)鍵詞 軌道交通 泥水盾構(gòu) 中間風(fēng)井 地基加固 曲線推進(jìn)1 工程概況上海軌交 11 號線南段野惠風(fēng)井位于惠南鎮(zhèn)站區(qū)間隧道中。隧道起始里程為 ZDK721 063，終點(diǎn)里程為 ZDK32 +790 399，全長為 2 069 336 m。中間風(fēng)井位于里程 ZDK31

2、+289 944 ZDK31 +324 944;風(fēng)井內(nèi)凈總尺寸為 35 m × 37 5 m，其中主體為35 m × 18 5 m。盾構(gòu)進(jìn)、出洞時(shí)平面為直線，豎向?yàn)镽 = 10 000 m 的豎曲線，隧道頂部覆土厚約為 11 m。盾構(gòu)掘進(jìn)采用11 580 mm 大型泥水盾構(gòu)機(jī)。2 地質(zhì)條件盾構(gòu)機(jī)進(jìn)、出洞所在土層主要為灰色淤泥質(zhì)黏土、1 1灰色黏土; 上方土層包括: 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、t層砂質(zhì)粉土; 下方土層為1層粉質(zhì)黏土。盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井地質(zhì)剖面見圖 1。土層的物理力學(xué)性質(zhì)見表 1。3 進(jìn)洞、出洞口地基加固本次盾構(gòu)進(jìn)出洞口地基加固采用850 mm3 軸水泥攪拌樁，加固區(qū)與地墻

3、之間采用高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，加固范圍為隧道向上下、左右各延伸6 m，進(jìn)洞加固長度為井壁外 10 m，出洞加固長度為井壁外 14 m，水泥摻量 18% ，地基土加固強(qiáng)度0 8 MPa，滲透系數(shù)10 8 cm / s。隧道上方 6 m 至地面為弱加固區(qū)，水泥摻量 13% 。地基土加固強(qiáng)度0 5 MPa。水泥土攪拌樁單孔間距 0 60 m，排間距0 60 m。進(jìn)洞口地面標(biāo)高 3 96 m，盾構(gòu)進(jìn)洞中心標(biāo)高 12 986 m，樁底標(biāo)高 24 666 m，樁長 28 626 m。出洞口地面標(biāo)高 3 91 m，盾構(gòu)出洞中心標(biāo)高 12 872 m，樁底標(biāo)高 24 552 m，樁長 28 462 m。水泥土攪

4、拌樁與地下連續(xù)墻之間采用800 mm的兩重管高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，強(qiáng)度 0 8 MPa。4 盾構(gòu)穿越風(fēng)井施工技術(shù)4 1 優(yōu)化盾構(gòu)進(jìn)出中間風(fēng)井的軸線盾構(gòu)穿越風(fēng)井時(shí)進(jìn)出洞段設(shè)計(jì)平面軸線為直線。盾構(gòu)進(jìn)洞中心標(biāo)高為 12 986 m，出洞中心標(biāo)高 12 872 m，而豎向?yàn)?R = 10 000 m 的凸曲線，且曲線最高點(diǎn)位于風(fēng)井內(nèi)，即進(jìn)洞時(shí)盾構(gòu)為上坡，出洞為下坡。因此，盾構(gòu)穿越風(fēng)井時(shí)盾構(gòu)豎向軸線采取與設(shè)計(jì)軸線相割方法，即進(jìn)洞中心按設(shè)計(jì)中心，而出洞中心比設(shè)計(jì)低 4 cm。4 2 基座及反力體系(1) 盾構(gòu)基座。盾構(gòu)機(jī)本體重( 約 1 200 t) ，因此盾構(gòu)基座需要有足夠的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性。本工程

5、采用 20 榀鋼筋混凝土預(yù)制基座梁并加設(shè)斜坡鋼箱梁和 Qu80 軌道。考慮到盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后可能發(fā)生磕頭現(xiàn)象，盾構(gòu)就位后高程軸線比設(shè)計(jì)低 40 mm。盾構(gòu)基座擺放前在工作井底板澆 1 層 100 mm厚混凝土墊層，在墊層上水平布置 20 榀預(yù)制鋼筋混凝土基座，每榀基座梁尺寸相同，并在基礎(chǔ)上放置斜坡鋼箱梁和 Qu80 重軌軌道。第 1、20 榀距進(jìn)出洞圈均 70 cm 就位，各榀混凝土梁之間為 1 750 mm。每榀基礎(chǔ)間采用 4 根 HW350 mm × 350 mm 的 H 型鋼進(jìn)行穩(wěn)固連接，作為縱向連接受力體，基座與工作井壁之間用 HW350 mm × 350 mm 的 H

6、 型鋼進(jìn)行支撐，使基座與工作井結(jié)構(gòu)有效連接。盾構(gòu)基座就位示意見圖 2。( 2 ) 盾構(gòu)反力體系。本工程為盾構(gòu)穿越野惠中間風(fēng)井。盾構(gòu)推進(jìn)采用滿環(huán)管片拼裝，共 24 環(huán)，其中負(fù)環(huán)第 1 環(huán)采用鋼管片，并以盾構(gòu)進(jìn)洞環(huán)切口端面作為負(fù)環(huán)反力面。由于進(jìn)洞環(huán)管片在盾構(gòu)脫出時(shí)，進(jìn)行20 mm 厚圓弧鋼板封與管片環(huán)面形成 20 mm 高差，而負(fù)環(huán)鋼管片不同于混凝土管片，其端面沒有凹凸榫，因此需在混凝土管片與鋼負(fù)環(huán)管片間加墊一圈厚 20 mm 厚鋼板，以保證負(fù)環(huán)鋼端面平整。同時(shí)為負(fù)環(huán)管片拆除方便，在負(fù)環(huán)鋼管片與 23 環(huán)間沿鋼管片弧面加墊300 mm 鋼管，其長度根據(jù)進(jìn)洞環(huán)與內(nèi)襯墻位置關(guān)系而定，從而保證出洞環(huán)與內(nèi)

7、襯墻寬在 500 800 cm。4 3 進(jìn)、出洞止水裝置盾構(gòu)在進(jìn)、出洞過程中，洞口( 鋼洞圈直徑12 100 mm) 與盾構(gòu)( 盾構(gòu)外徑為: 11 580 mm) 殼體將形成環(huán)形的建筑空隙。本工程單邊建筑空隙將達(dá) 26 cm。為防止出井時(shí)泥水大量從洞門外通過此建筑空隙竄入井內(nèi)，影響切削面泥水壓力的建立、切削面土體的穩(wěn)定以及工作井和盾構(gòu)內(nèi)的施工，必須設(shè)置性能良好的密封止水裝置，確保初始泥水平衡的正確建立和施工安全，在進(jìn)、出洞分別采用不同形式的止水裝置。進(jìn)、出洞止水裝置如圖 3所示 1 。(1) 進(jìn)洞止水裝置。為避免盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)進(jìn)洞口土體暴露時(shí)間過長，造成洞門土體塌方，擬考慮采用二次進(jìn)洞。盾構(gòu)進(jìn)洞前

8、，在預(yù)埋鋼洞圈上安裝止水裝置。進(jìn)洞止水裝置主要由 1 道橡膠簾布和相應(yīng)的圓環(huán)板、螺栓、螺母等組成。本工程同步注漿管為 6 點(diǎn)，置于盾構(gòu)殼體外，距切口位置約 6 3 m。當(dāng)盾構(gòu)殼體進(jìn)入工作井約 6 m后，用鋼絲繩將橡膠簾布板箍在盾構(gòu)殼體圓周上，然后通過隧道內(nèi)管片注漿孔進(jìn)行壓注水泥漿。待達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行第 2 次進(jìn)洞。( 2 ) 出洞止水裝置。出洞止水裝置主要由 1 個(gè)止水箱體結(jié)構(gòu)、2 道橡膠簾布，相應(yīng)的圓環(huán)板、固定板、翻板、連接銷軸、螺栓、螺母及加勁板等組成。為加強(qiáng)止水箱體裝置的密封效果，在箱體上 2 道橡膠簾布之間沿外圈均勻布置 12 只40 mm 洞門封堵材料加注管( 上部的 240&#

9、176; 范圍內(nèi)，每 20° 1 只) 。在盾構(gòu)出洞過程中通過加注管向止水箱體中注入高分子聚合物封堵材料以封堵孔隙、減少漏水量。為進(jìn)一步加強(qiáng)抵抗盾構(gòu)前部泥水壓力的能力，在盾構(gòu)出洞口預(yù)埋鋼洞圈加工時(shí)，已在鋼洞圈上預(yù)埋了注漿管，注漿管直徑為50 mm，共 7 只，沿鋼洞圈上部 240°布置，待盾構(gòu)殼體全部進(jìn)入洞圈后，在洞圈內(nèi)注入雙液漿，以封堵泥水的后竄通道。4 4 盾構(gòu)風(fēng)井內(nèi)移動由于隧道直徑較大，盾構(gòu)進(jìn)洞后在盾構(gòu)接收架上推進(jìn)時(shí)無正面壓力，因此管片極易變形。為此，盾構(gòu)推進(jìn)前在風(fēng)井內(nèi)隧道中心位置兩側(cè)分別安放 2 根雙拼 HW 350 mm × 350 mm 的 H 型鋼作

10、為限位裝置; 當(dāng)管片脫出盾尾后 70 cm，用一段槽鋼通過焊接與 H 型鋼連成一個(gè)整體。5 施工監(jiān)測(1) 盾構(gòu)出洞后實(shí)際最大切口高程面偏差僅為70 mm，而按照原設(shè)計(jì)曲線推進(jìn)最大偏差 將達(dá)到130 mm。(2) 盾構(gòu)進(jìn)、出洞后兩處共計(jì)注漿量達(dá)到 45 t，地表累計(jì)最大沉降僅為 27 mm。6 結(jié)語本工程盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井工程于 2011 年 5 月21 日做準(zhǔn)備工作; 6 月 8 日，盾構(gòu)進(jìn)入中間風(fēng)井; 6 月19 日盾構(gòu)從中間風(fēng)井出洞。(1) 大直徑隧道穿越風(fēng)井時(shí)，基座強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均比較可靠，并在風(fēng)井內(nèi)移動時(shí)增加兩側(cè)橫向支撐，使負(fù)環(huán)管片變形較小，控制在 20 cm 以內(nèi)。(2) 盾構(gòu)進(jìn)、出洞豎向軸線采用與設(shè)計(jì)軸線相割的方法，施工時(shí)的隧道軸線