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(zhǎng)沙市軌道交通3號(hào)線湘龍站星沙站區(qū)間全長(zhǎng)2200m，區(qū)間南側(cè)星隆國(guó)際廣場(chǎng)錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間隧道，影響區(qū)間長(zhǎng)度111.372m，區(qū)間北側(cè)開(kāi)源鑫茂大樓、湘商世紀(jì)鑫城錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間，影響區(qū)間長(zhǎng)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(jìn)至暗挖段，空推通過(guò)后再繼續(xù)向西掘進(jìn)抵至湘龍站。盾構(gòu)空推段坡度達(dá)23，為保證湘星區(qū)間盾構(gòu)空推施工平安并為類(lèi)似工程提供參考，現(xiàn)提出長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)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(lèi)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(duì)地面影響。然而在施工過(guò)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(huì)造成刀盤(pán)抱死、螺旋機(jī)卡死等情況，施工平安風(fēng)險(xiǎn)極大，故在此類(lèi)情況可以考慮礦山法與盾構(gòu)法相結(jié)合施工。如長(zhǎng)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(jìn)度。暗挖隧道豎曲線坡度達(dá)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(lèi)似工程提供參考，現(xiàn)提出長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)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(zhǎng)沙地鐵3號(hào)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(jìn)至湘龍站。由于區(qū)間南側(cè)星隆國(guó)際廣場(chǎng)錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間隧道，影響區(qū)間右線長(zhǎng)度111.372m，區(qū)間北側(cè)開(kāi)源鑫茂大樓、湘商世紀(jì)鑫城錨索侵入盾構(gòu)區(qū)間，影響區(qū)間左線長(zhǎng)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(dá)23。暗挖隧道洞身初期支護(hù)采用掛網(wǎng)噴射混凝土C25、P6早強(qiáng)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(zhǎng)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(hù)，旋挖樁徑1.0米，間距1.2米，樁間采用旋噴樁止水圍護(hù);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(hù)【2】。隧道底板采用現(xiàn)澆混凝土作為盾構(gòu)空推進(jìn)的導(dǎo)臺(tái)。2盾構(gòu)空推過(guò)礦山法暗挖隧道技術(shù)要點(diǎn)主要施工步驟：盾構(gòu)到達(dá)接收端墻盾構(gòu)在暗挖隧道內(nèi)接收隧道內(nèi)空推到達(dá)始發(fā)端墻盾構(gòu)始發(fā)2.1盾構(gòu)到達(dá)在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)暗挖段隧道前25m施工時(shí)，隨著刀盤(pán)前方巖土逐漸減少，盾構(gòu)機(jī)對(duì)前方巖體及暗挖段與盾構(gòu)段接口位置的擾動(dòng)也逐漸增加，需結(jié)合端頭加固形式分別設(shè)定掘進(jìn)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(pán)還未抵到旋挖樁結(jié)構(gòu)時(shí)，按正常掘進(jìn)參數(shù)向前掘進(jìn)，掘進(jìn)參數(shù)如下：

5、推力：1200014500KN;刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：1.31.5rpm;刀盤(pán)扭矩：18002000KN·m;速度：2535mm/min;貫入度：1627mm/r;土倉(cāng)壓力：土倉(cāng)蓄土量控制在1/3倉(cāng)位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉(cāng)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(dāng)盾構(gòu)刀盤(pán)抵到旋挖樁時(shí)，磨樁掘進(jìn)參數(shù)如下：推力：1000012000KN;刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：1.31.5rpm;刀盤(pán)扭矩：18002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：512mm/r;土倉(cāng)壓力：磨樁時(shí)，土倉(cāng)蓄土量控制在1/3倉(cāng)位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土

6、倉(cāng)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(qiáng)，盾構(gòu)到達(dá)暗挖段隧道前25m時(shí)，需降低推力，勻速掘進(jìn)至刀盤(pán)抵至玻璃纖維筋格柵位置。該段具體掘進(jìn)參數(shù)如下：推力：800010000KN;刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：1.21.5rpm;刀盤(pán)扭矩：18002000KN·m;速度：1520mm/min;貫入度：1015mm/r;土倉(cāng)壓力：土倉(cāng)蓄土量控制在1/3倉(cāng)位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉(cāng)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(dāng)?shù)侗P(pán)切削玻璃纖維筋格柵時(shí)，掘進(jìn)參數(shù)如下：推力：8000KN左右;刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：1.41.6rpm;刀盤(pán)扭矩：18002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：48mm/r;土倉(cāng)壓力：土倉(cāng)蓄土量控制在1/3倉(cāng)位，根據(jù)該段地質(zhì)情況可考慮欠壓模式土倉(cāng)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(dá)暗挖隧道前需提前調(diào)整盾體姿態(tài)，將刀盤(pán)中心位置控制在到達(dá)端洞門(mén)中心點(diǎn)正上方10mm左右，且保障刀盤(pán)以抬頭的形式出洞，從而防止刀盤(pán)在進(jìn)洞時(shí)無(wú)法推上導(dǎo)軌。2當(dāng)?shù)侗P(pán)進(jìn)入暗挖段、盾尾還保存在土體內(nèi)時(shí)，該階段盾體推上

8、導(dǎo)軌，刀盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，不再向刀盤(pán)注入泡沫與水，采取不建壓方式推進(jìn)，該階段盾構(gòu)需調(diào)整各組千斤頂?shù)男谐?，使盾?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(pán)推出端墻4m時(shí)，停止推進(jìn)，在盾尾第510環(huán)管片位置開(kāi)始進(jìn)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(mǎn)。2.3暗挖隧道內(nèi)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)脫離土體前，在導(dǎo)臺(tái)上攤鋪一定級(jí)配的砂土以填充盾體下部空隙，攤鋪量控制在6m3/m。當(dāng)盾尾進(jìn)入導(dǎo)臺(tái)后，在刀盤(pán)

9、前方堆放砂土以提供管片止水條所需的反力，刀盤(pán)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(jìn)行攤鋪，防止盾構(gòu)抵達(dá)西端時(shí)刀盤(pán)前砂土堆積過(guò)多造成推力過(guò)大，將端頭墻體開(kāi)裂【5】。暗挖隧道內(nèi)推進(jìn)時(shí)推力控制在40005000KN，速度控制在4560mm/min。盾構(gòu)每環(huán)推進(jìn)完成后，采用混凝土噴射機(jī)通過(guò)刀盤(pán)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(pán)前方，采用直徑500mm的導(dǎo)管從盾構(gòu)機(jī)盾殼外伸入到盾構(gòu)機(jī)中盾或者盾尾進(jìn)行吹填，在吹填時(shí)盾構(gòu)機(jī)停止前行，同時(shí)安排34人用鐵鍬在前盾兩側(cè)進(jìn)行填充。盾構(gòu)每前行一環(huán)時(shí)噴射一次，以確保管片背部充分密實(shí)?？胀齐A段在脫離盾尾10

10、環(huán)后從管片注漿孔進(jìn)行雙液注漿，利用盾構(gòu)機(jī)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(jìn)行水泥漿+水玻璃雙液漿注漿作業(yè)，以保證到達(dá)對(duì)環(huán)向空隙的有效填充，同時(shí)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(pán)前方固結(jié)砂土形成混凝土阻礙盾構(gòu)推進(jìn)。空推段掘進(jìn)完成的最后階段盾尾即將到達(dá)洞門(mén)2m時(shí)停止掘進(jìn)，對(duì)洞門(mén)與盾尾的間隙進(jìn)行沙袋封閉，然后用二次注漿設(shè)備進(jìn)行注漿，確?？胀贫嗡泄芷澈笕刻畛滹枬M(mǎn)，同時(shí)對(duì)所有管片螺栓進(jìn)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(jī)及操作臺(tái)進(jìn)行切割撤除，通過(guò)人倉(cāng)將設(shè)備搬運(yùn)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(yùn)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(rèn)在前盾周?chē)炒耆忾]，且管片壁后注漿未從沙袋縫隙中溢出。始發(fā)時(shí)，當(dāng)盾體接觸土體掌子面時(shí)，人員進(jìn)入土倉(cāng)確認(rèn)刀盤(pán)無(wú)導(dǎo)軌等障礙物，再關(guān)閉倉(cāng)門(mén)增加盾構(gòu)推力，逐步建倉(cāng)，按盾構(gòu)始發(fā)情況進(jìn)行推進(jìn)，盾構(gòu)參數(shù)如下：推力：60008000KN;刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：1.21.4rpm;刀盤(pán)扭矩：16002000KN·m;速度：510mm/min;貫入度：510mm/r;待刀盤(pán)進(jìn)入土體1米后開(kāi)始同步注漿并按照盾

12、構(gòu)始發(fā)、正常掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行施工【6】。3結(jié)束語(yǔ)工程自2021年11月11日到2021年1月22日，歷時(shí)72天時(shí)間完成。在盾構(gòu)空推、盾構(gòu)無(wú)接收裝置條件下到達(dá)與始發(fā)等情況，通過(guò)采用前述一系列的措施手段，可以做到平安風(fēng)險(xiǎn)有效控制，能夠確保掘進(jìn)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(duì)這一技術(shù)進(jìn)行的研究分析具有重要參考意義，可為類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒：1礦山法暗挖隧道初期支護(hù)后，采用混凝土澆筑拱底，作為盾構(gòu)空推掘進(jìn)導(dǎo)臺(tái);2采用雙液漿對(duì)空推段管片背后的吹填砂土快速固結(jié)盾構(gòu)空推前進(jìn)方向?yàn)橄缕?，漿液會(huì)順下坡返流到刀盤(pán)前方、土艙內(nèi)，并固結(jié)刀盤(pán)前方和土艙內(nèi)土體，影響空推;3礦山法暗挖隧道的到達(dá)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(jìn)時(shí)，每掘進(jìn)完成一環(huán)，拼裝一環(huán)管片，并利用管片孔和刀盤(pán)與隧道初期支護(hù)間隙，從刀盤(pán)向盾尾吹填砂土，并注漿固結(jié)。參考文獻(xiàn)【1】徐延召，李亞巍，楊俊.盾構(gòu)空推過(guò)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(guò)礦山法隧道新工藝J.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2021，11：93-96.【3】劉建航，侯學(xué)淵.盾構(gòu)法隧道M.北京：中國(guó)鐵道出版社，1991：79.【4】陳玉新.盾