淤泥地層中小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)

1、淤泥地層中小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)摘要：本文以深圳地鐵12號線海上田園東站-科技館站盾構(gòu)區(qū)間工程為例，總結(jié) 分析全斷面淤泥地層中盾構(gòu)機(jī)在中小半徑曲線路段中的施工相關(guān)問題，并借助針 對性的施工技術(shù)總結(jié)具體的施工方案，希望可以借助本次研究為相關(guān)從業(yè)者提供 理論性幫助。關(guān)鍵詞：淤泥地層；中小半徑；曲線隧道；盾構(gòu)施工；施工技術(shù)引言隨著我國城市軌道交通建設(shè)進(jìn)度的不斷加快，城市建設(shè)中地鐵項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn) 度也在持續(xù)加快，逐漸成為一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)之一。但是因?yàn)樵?城市規(guī)劃以及建筑物對于周邊環(huán)境所形成的制約性，城市地鐵線路的設(shè)計(jì)以及選 擇方面必然會涉及到許多的中小半徑曲線，在這一些路段施工中因?yàn)榇?/p>

2、在地質(zhì)情 況復(fù)雜、施工條件較差等特征，導(dǎo)致施工難度相對較高。對此，探討淤泥地層中 小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)具備顯著實(shí)際意義。工程案例以深圳地鐵12號線海上田園東站-科技館站盾構(gòu)區(qū)間工程為例，該工程左線 與右線總長度分別為1020m、1035m，區(qū)間總共有3段平面曲線，其中上、下行 線的曲線半徑分別為300/300、600/700、300/300，線間距變化最小13m，最大 17m，縱斷面以V型坡為主，最大坡度達(dá)到17.5%。區(qū)間的隧道覆土層厚度最高 17m，最小10m。應(yīng)用兩臺并土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，端頭的長度為8m，應(yīng)用 高壓旋噴樁進(jìn)行加固處理。隧道掘進(jìn)的地層土質(zhì)主要是以淤泥為主，同時(shí)還

3、涉及 到淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化巖以及殘積土。施工難點(diǎn)盾構(gòu)在始發(fā)之后會進(jìn)入到全斷面淤泥地層，此時(shí)因?yàn)橛倌嗟貙拥牧魉苄员容^ 強(qiáng)，抗干擾能力相對較差，此時(shí)容易形成蠕動(dòng)變形問題，再加上含水量較高，盾 構(gòu)機(jī)的盾尾和管片很容易上浮，在盾構(gòu)機(jī)富水淤泥地層當(dāng)中調(diào)整姿態(tài)時(shí)，區(qū)域的 壓力會不均衡，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)的側(cè)面對于土體會呈現(xiàn)出比較突出的作用力，并且會 直接影響盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)以及成型的管片姿態(tài)1。姿態(tài)的控制和盾構(gòu)的糾偏難度相 對較高。小半徑的曲線段隧道軸線控制難度相對較高，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)期間實(shí)際的推進(jìn) 軸線無法和理論性的軸線保持一致，同時(shí)曲線的半徑越小時(shí)糾偏量會越大，此時(shí) 施工困難也會更加突出，因?yàn)楣諒澋幕《缺?/p>

4、較高，左側(cè)的油缸與右側(cè)的油缸只有 在形成一個(gè)比較大的推力差才可以更好的滿足轉(zhuǎn)彎角度要求，但是因?yàn)橛倌嗟牧?動(dòng)性突出，所以推力差的形成難度較高2。同時(shí)因?yàn)樾“霃角€路段對于土體的 擾動(dòng)比較突出，因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)在曲線段掘進(jìn)期間會處于一個(gè)糾偏的狀態(tài)，此時(shí)糾偏 量比較大，盾構(gòu)殼體和周邊的土體很容易形成一個(gè)片面性的剪切，對于土體的擾 動(dòng)比較明顯，相對容易形成大沉降問題。盾構(gòu)機(jī)在曲線段的掘進(jìn)期間，仿行刀會 處于一個(gè)開啟的狀態(tài)，此時(shí)因?yàn)閷?shí)際的掘進(jìn)面屬于一個(gè)橢圓形，導(dǎo)致開挖量會明 顯超過理論計(jì)算量，尤其是在淤泥地層會形成更加困難的掘進(jìn)問題。一般情況下， 在普通的軟土地層中地層損失會達(dá)到1%，所以盾構(gòu)機(jī)在淤泥地段施

5、工期間會形 成對土體的顯著擾動(dòng)。淤泥地層中小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)3.1關(guān)鍵性技術(shù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)期間需要做好全面性控制。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)施工期間需要及時(shí)進(jìn) 行糾偏，并將各種不穩(wěn)定因素控制在合理范圍內(nèi)3。淤泥地層的推力相對較小， 此時(shí)直線段當(dāng)中推力的大小設(shè)定應(yīng)當(dāng)為6500kn到8500kn，小半徑的曲線段推力 大小應(yīng)當(dāng)設(shè)置為5000kn到6500kn，可以適當(dāng)?shù)目刂仆七M(jìn)施工速度促使側(cè)面的分 力會不超標(biāo)，同時(shí)也可以促使隧道的弧線外側(cè)偏移量適當(dāng)減少。小半徑的曲線段 刀盤轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)設(shè)置為每分鐘0.5轉(zhuǎn)，這樣可以更好的減少對于土體的影響。正常 段的刀盤轉(zhuǎn)速可以設(shè)置成為每分鐘0.8轉(zhuǎn)，可以更好的維持貫入程度。盾

6、構(gòu)機(jī)在 施工期間需要維持均勻的推進(jìn)，預(yù)防軸線偏離問題導(dǎo)致間隙不均勻。在大半徑曲線的隧道掘進(jìn)施工期間需要按照地層的實(shí)際情況以及施工經(jīng)驗(yàn)， 促使軸線可以向著曲線的內(nèi)側(cè)偏移適當(dāng)程度，以此實(shí)現(xiàn)對隧道向外偏移的程度4。 曲線段的半徑越小時(shí)預(yù)偏量會隨之提升，為了更好的預(yù)防脫出盾尾問題，管片在 全斷面的淤泥地層當(dāng)中會形成一個(gè)比較大的浮力，此時(shí)可以將盾構(gòu)機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)的 軸線向下適當(dāng)?shù)钠?，從而保障隧道軸線和設(shè)計(jì)軸線的一致性。在具體的土層壓 力設(shè)置方面，在主動(dòng)的突出層壓力理論值的數(shù)據(jù)上適當(dāng)增加0.02Mpa，并將其作 為初始設(shè)置數(shù)據(jù)，在整個(gè)施工期間土壓區(qū)間控制在0.1到0.12MPa之間，同時(shí)在 施工期間需要按照

7、覆土層實(shí)際厚度以及地表監(jiān)測的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。按 照姿態(tài)調(diào)整的需求，例如往左糾偏的措施，可以有效的提升右側(cè)區(qū)域的壓力，并 將不同方向的壓力適當(dāng)調(diào)小實(shí)現(xiàn)整體性調(diào)節(jié)。同時(shí)也可以應(yīng)用減少左側(cè)區(qū)域的千 斤頂數(shù)量實(shí)現(xiàn)對壓力的提升達(dá)到糾偏的作用。在管片拼裝施工方面，對于小半徑的曲線段隧道拼裝施工期間需要按照姿態(tài) 以及盾尾的間隙情況合理的設(shè)定管片楔形量，并盡可能減少盾構(gòu)機(jī)和管片之間的 軸線夾角差異，促使管片的端面能夠盡可能與盾構(gòu)軸線維持垂直關(guān)系，盡可能維 持盾構(gòu)間隙的均勻性，并順利完成拼裝施工。另外，也可以應(yīng)用貼片的方式實(shí)現(xiàn) 糾偏，在明確狹義環(huán)的管片拼裝位置之后，可以在曲線的外側(cè)相應(yīng)管片塊之上， 以過

8、渡的方法采用多個(gè)傳力襯墊，曲線的外側(cè)可以適當(dāng)增加貼片數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn) 糾偏破損問題的控制。管片拼裝期間可以應(yīng)用楔形量進(jìn)行控制，為了保障下部保 持適當(dāng)?shù)某傲?，可以促使盾?gòu)機(jī)的管片和油缸之間形成向下的分量，從而實(shí)現(xiàn) 對浮力的應(yīng)對。在本次工程中，注漿方面的漿液材料配合比數(shù)據(jù)為：水泥130kg、粉煤灰 280kg、膨潤土 100kg、590kg、水310kg。同步的注漿漿液凝固時(shí)間在3到8小時(shí)， 因?yàn)榈貙訉儆谟倌嗟貙?，含水量相對較高，同時(shí)管片穩(wěn)定難度較高，所以可以借 助現(xiàn)場試驗(yàn)的方式實(shí)現(xiàn)對配合比的調(diào)整，同時(shí)也可以適當(dāng)?shù)募尤朐鐝?qiáng)劑，實(shí)現(xiàn)管 環(huán)的穩(wěn)定。漿液的粘稠度應(yīng)當(dāng)控制在8cm到11cm左右，漿液的結(jié)實(shí)

9、率控制在95% 以上。3.2注意事項(xiàng)首先，小半徑的曲線推進(jìn)施工期間，需要選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員進(jìn)行設(shè)備 操作，并提前做好相應(yīng)的應(yīng)對措施，采用合理的管片進(jìn)行拼裝施工，及時(shí)應(yīng)用管 片復(fù)緊的措施提升管片的拼裝效果5。其次，小半徑曲線段的施工期間需要有專 人進(jìn)行巡視檢查，預(yù)防因?yàn)槠芷蛘呤堑舻赖痊F(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)做好氣體檢 測工作。再次，按照出土量以及地層的變形情況做好實(shí)時(shí)性監(jiān)測，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測 的結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工的參數(shù)，強(qiáng)化對于推進(jìn)軸線的質(zhì)量控制。最后，在施工期間 需要高度重視對于注漿量以及注漿壓力的調(diào)控，保障注漿的飽滿度以及壓力的合 理性，在施工期間可以適當(dāng)?shù)奶嵘€的外側(cè)注漿量，并在必要情況下應(yīng)

10、用壁后 二次注漿的施工方案。施工中需要注重測量工作，針對淤泥地層存在的前期沉降、 施工中沉降等做好測量管理工作，保障整體施工效益。結(jié)語綜上所述，本文以實(shí)際案例簡要分析了淤泥地層中小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工 技術(shù)，在具體工程中借助合理的掘進(jìn)工藝、拼裝方式以及針對性的注漿處理模式 可以有效的控制管片上浮程度，促使地表以及周邊建筑物沉降均勻，提升盾構(gòu)施 工整體質(zhì)量，高質(zhì)量順利竣工，總結(jié)了寶貴經(jīng)驗(yàn)同時(shí)也提供了實(shí)踐性的參考指導(dǎo)， 但是在具體工程中仍然需要根據(jù)工程實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整參數(shù)和施工技術(shù)。參考文獻(xiàn)：梁橋欣，魏禮，何省.南寧地鐵復(fù)合地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)J.鐵道建筑， 2017，23（10）： 70-73.謝遠(yuǎn)堃.大坡度小半徑曲線盾構(gòu)施工管片破損及上浮受力分析J.施工技術(shù)， 2018，v.47； No.508（09）： 70-74.霍濱，徐朝輝，胡相龍，etal.砂卵石地層泥水盾構(gòu)施工技術(shù)難點(diǎn)及控制措 施分析一一以蘭州地鐵穿黃隧道工程為例J.隧