超大直徑泥水盾構(gòu)礦山法隧道接收及空推技術(shù)研究

1、超大直徑泥水盾構(gòu)礦山法隧道接收及空推技術(shù)研究摘要：摘要:在國(guó)內(nèi)城市她鐵隧道施工,超大直徑施工案例較少,并且礦山法隧道內(nèi)接收并空推的更為少見(jiàn),本文以廣深港客運(yùn)專線益田路隧道為例,從施工過(guò)程中的聯(lián)系測(cè)量、端墻施工、隧道接收、導(dǎo)臺(tái)施工、空推挺進(jìn)、壁后支墊與填充、基座軌道安裝等方面進(jìn)行分析.指出了該工法質(zhì)量流利空制,形成了T套的相關(guān)控制技術(shù),并針對(duì)缸中的郵點(diǎn)咽險(xiǎn),提出有效的解決措施,保漳了盾構(gòu)嫡墻接收的安全.管片成型質(zhì)量的控制,以期對(duì)類似工程起到借鑒及幫助的作用,廣深港客運(yùn)專線益田路隧道采用直徑13.19m泥水平密盾構(gòu)機(jī)施工,盾構(gòu)機(jī)總長(zhǎng)135m,主機(jī)度量為1532T,因受地茨條件、鼬場(chǎng)她因素影施,直接

2、推進(jìn)會(huì)造成梃進(jìn)困難、刀具酹損、成本變高、工期滯后、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題.為解決這一回遢,因此決定盾構(gòu)機(jī)需要在礦山法隧道內(nèi)接收并空推至豎井位置進(jìn)行解體施工的工藝，具體分別從施工過(guò)程中的聯(lián)系測(cè)量、溺墻施工隧道接收、導(dǎo)臺(tái)施工、空推掘進(jìn)、壁后支墊與填充、基座軌道安裝等方面進(jìn)行全過(guò)程控制，施工中通過(guò)杓效的措施，克服了端頭坍塌、端頭墻漏水漏漿、空推段管片破損、超大直徑顆粒堆積的風(fēng)險(xiǎn),確俁盾構(gòu)的頒利接收并空推完成,因在礦山法成型隧道內(nèi)進(jìn)行接收空推,依據(jù)施工進(jìn)度安f非,礦山法施工無(wú)法完成,因此決定在初支完成后,進(jìn)行接收工作;丁山法隧遒采用了煤破法開(kāi)挖.曝破施工時(shí).較超空制隧道斷面的成型尺寸,易產(chǎn)生超欠挖情況,若欠

3、挖部位未處理到位,在盾構(gòu)機(jī)通過(guò)時(shí),刀盤窈被卡住,阻礙盾構(gòu)機(jī)前進(jìn),為保證隧道斷面的尺寸,礦山法隧道初支完成后,對(duì)隧道施工進(jìn)行復(fù)滔,對(duì)欠挖位置進(jìn)行二次處理,確保符合施工要求李光山摘要：在國(guó)內(nèi)城市地鐵睡道施工.超大直徑施工案例較少，并且礦山法隧道內(nèi)接收并空推的更為少見(jiàn)，本文以廣深港客運(yùn)專線益田路隧道為例，從施工過(guò)程中的聯(lián)系測(cè)量、端墻施工、隧道接收、導(dǎo)臺(tái)施工、空推掘進(jìn)、壁后支墊與填充、基座軌道安裝等方面進(jìn)行分析，指出了該工法質(zhì)量流程控制，形成了一整套的相關(guān)控制技術(shù)，并針對(duì)施工中的重難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)，提出有效的解決措施，保障了盾構(gòu)端墻接收的安全，管片成型質(zhì)量的控制，以期對(duì)類似工程起到借鑒及幫助的作用。關(guān)鍵詞：

4、超大直徑泥水盾構(gòu);接收;空推Abstract:Indomesticurbansubwaytunnelconstruction,therearefewersuperlargediameterconstructioncases,anditisraretoreceiveandairpushintheminetunnel.ThisarticletakestheYitianRoadtunneloftheGuangzhou-Shenzhen-HongKongPassengerDedicatedLineasanexample#analyzesfromtheaspectsofconnectionmeasure

5、mentduringconstruction,endwallconstruction,tunnelreception,guideplatformconstruction,aerialtunneling,backsupportandfillingofthewall,andbaserailinstallation,pointsoutthequalityprocesscontroloftheconstructionmethod,formingasetofrelatedcontroltechnologies,andproposeseffectivesolutionstoensurethesafetyo

6、ftheshieldendwallreceptionandthecontrolofthequalityofthesegmentforming,withaviewtoplayingaroleasareferenceandhelpforsimilarprojects.Keywords:super-largediameter;slurryshield;receiving;airpushing0引言廣深港客運(yùn)專線益田路隨道采用直徑13.19m泥水平衡盾構(gòu)機(jī)施工,盾構(gòu)機(jī)總長(zhǎng)135m,主機(jī)重量為1532T,因受地質(zhì)條件、接收?qǐng)龅匾蛩赜绊?，直接推進(jìn)會(huì)造成掘進(jìn)困難、刀具磨損、成本變高、工期滯后、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)

7、題，為解決這一施工難題，因此決定盾構(gòu)機(jī)需要在礦山法隧道內(nèi)接收并空推至豎井位置進(jìn)行解體施工的工藝,具體分別從施工過(guò)程中的聯(lián)系測(cè)量、端墻施工、隧道接收、導(dǎo)臺(tái)施工、空推掘進(jìn)、壁后支墊與填充、基座軌道安裝等方面進(jìn)行全過(guò)程控制，施工中通過(guò)有效的措施，克服了端頭坍塌、端頭堵漏水漏漿、空推段管片破損、超大直徑顆粒堆積的風(fēng)險(xiǎn)，確保盾構(gòu)的順利接收并空推完成。1工程概況及水文地質(zhì)益田路盾構(gòu)隧道總長(zhǎng)1470.6m,其中涉及本文盾構(gòu)法接收及空推施工分兩段，分為：礦山法開(kāi)挖上臺(tái)階，保留中下臺(tái)階，采用盾構(gòu)開(kāi)挖下半斷面,長(zhǎng)度為28m;完全空推段長(zhǎng)102m。該段地層主要為弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖，隧道上覆該層厚度約6.1m,其上依次為

8、（強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖、全風(fēng)化變質(zhì)砂巖、粉質(zhì)粘土和填土層;此段原巖性組織結(jié)構(gòu)已基本全部被礦山法爆破施工破壞，裂隙水發(fā)育，滲透系數(shù)K大于0.52m/d02盾構(gòu)到達(dá)礦山法段準(zhǔn)備工作2.1 隧道內(nèi)聯(lián)系測(cè)量盾構(gòu)推進(jìn)在S巨上下臺(tái)階位置100m時(shí)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)位置進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，形成測(cè)量成果報(bào)告，并報(bào)監(jiān)理單位及第三方監(jiān)測(cè)單位審核通過(guò);依據(jù)測(cè)量結(jié)果，施工中明確實(shí)際隧道中心軸線與設(shè)計(jì)隧道中心軸線的關(guān)系，制定盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整計(jì)劃;在調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的貫通姿態(tài)時(shí)注意兩點(diǎn)：一是盾構(gòu)機(jī)貫通時(shí)的中心軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線的偏差，二是導(dǎo)臺(tái)位置的偏差;綜合這些因素在隧道設(shè)計(jì)中心軸線的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，糾偏要緩慢進(jìn)行,每一環(huán)糾偏量不能超過(guò)±

9、;5mm。2.2 隧道的斷面測(cè)量超欠挖處理因在礦山法成型隧道內(nèi)進(jìn)行接收空推，依據(jù)施工進(jìn)度安排，礦山法施工無(wú)法完成，因此決定在初支完成后，進(jìn)行接收工作;礦山法隧道采用了爆破法開(kāi)挖，爆破施工時(shí)，較難控制隧道斷面的成型尺寸，易產(chǎn)生超欠挖情況，若欠挖部位未處理到位，在盾構(gòu)機(jī)通過(guò)時(shí)，刀盤易被卡住，阻礙盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)，為保證隧道斷面的尺寸，礦山法隧道初支完成后，對(duì)隧道施工進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)欠挖位置進(jìn)行二次處理，確保符合施工要求。23出洞端頭墻施工為防止刀盤在破除上臺(tái)階掌子面時(shí)壓力瞬失引起地面沉降，考慮在空推段隧道內(nèi)設(shè)置端頭墻，端頭墻厚度1.2m;墻體與礦山法開(kāi)挖下臺(tái)階段設(shè)置混凝土導(dǎo)臺(tái)。圖1為礦山法臺(tái)階及端頭墻設(shè)置。

10、為避免刀盤破除上臺(tái)階掌子面時(shí)壓力驟降引起地表沉降，在端頭墻上預(yù)留注漿管，安裝閥門,在盾橫機(jī)到達(dá)之前將該段注滿水，做注水試驗(yàn)，防止盾構(gòu)刀盤破上臺(tái)階后，泥漿會(huì)瞬間填充至段上部空腔，沖擊端頭墻并瞬間失壓，產(chǎn)生瞬間強(qiáng)烈壓力波動(dòng)，對(duì)i也表及建筑產(chǎn)生較大影響，采取注水措施后能使壓力平衡，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn);后期通過(guò)注漿管注雙液漿封閉端頭墻與初期支護(hù)空隙，防止水通過(guò)空隙滲漏?？刂埔c(diǎn)：出洞端頭墻抵達(dá)端頭墻時(shí)，精確控制掘進(jìn)參數(shù)，重點(diǎn)是切口壓力平衡和總推力，避免因壓力波動(dòng)或推力不均造成端頭墻被破壞?？紤]避免泥漿從目前端頭墻與初期支護(hù)外側(cè)與巖體之間的空隙泄露，對(duì)端墻外大里程方向10m范圍內(nèi)對(duì)初支背后進(jìn)行注漿密閉，并進(jìn)行模噴

11、（模噴厚度原則為不侵入盾構(gòu)開(kāi)挖范圍內(nèi)，根據(jù)初支表面平整度控制在1020cm之間）。上下臺(tái)階段拼裝整環(huán)管片，空推段拼裝底部2塊管片,精確控制空推段盾構(gòu)機(jī)管片姿態(tài),尤其是上下臺(tái)階段。端頭墻施工完成達(dá)到強(qiáng)度要求后應(yīng)進(jìn)行注水檢驗(yàn)，重點(diǎn)檢驗(yàn)注水壓力達(dá)到2bar時(shí)端頭墻（初支）縫隙處滲水流量大小，若滲水量大,則通過(guò)預(yù)留注漿孔進(jìn)行補(bǔ)救措施，對(duì)裂隙進(jìn)行填塞處理;若鏈隙小，滲水輕微，則進(jìn)行多次補(bǔ)注水，實(shí)現(xiàn)端頭墻后水壓力的動(dòng)態(tài)平衡。2.4空推段導(dǎo)臺(tái)施工盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)空推段之前需要在礦山法隧道內(nèi)完成栓導(dǎo)臺(tái)導(dǎo)軌的預(yù)埋和導(dǎo)臺(tái)混凝土澆筑，盾構(gòu)機(jī)空推時(shí)采用導(dǎo)軌滑移方式進(jìn)行，即在空推時(shí)，刀盤及盾體落在導(dǎo)軌上，通過(guò)底部6組推進(jìn)油

12、缸推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，盾體在導(dǎo)軌上滑移向前，導(dǎo)軌起支撐和導(dǎo)向盾體前進(jìn)作用。碎導(dǎo)臺(tái)高1.1m,校導(dǎo)臺(tái)采用C30混凝土澆筑而成，間距5.17m,鋼導(dǎo)軌采用43鋼軌制造，導(dǎo)軌間距6.81m,往豎井方向頂面標(biāo)高按照0.23%的坡度遞減,在導(dǎo)軌上焊接牛腿增加受力性能，空推掘進(jìn)時(shí)在導(dǎo)軌上涂抹硬質(zhì)黃油，以減小導(dǎo)軌與盾體間的摩擦力。端頭墻至?xí)缟椒ㄏ屡_(tái)階導(dǎo)臺(tái)布置形式與空推段導(dǎo)臺(tái)布置形式相同，與空推段相比，取消導(dǎo)軌,導(dǎo)臺(tái)實(shí)際隧道中心比正常段高5cm,并沿大里程方向沿0.23%的坡度遞減）。圖2為斷面鋼筋磴導(dǎo)臺(tái)斷面圖。3盾構(gòu)接收盾構(gòu)在即將到達(dá)上下臺(tái)階前30m,應(yīng)減緩掘進(jìn)速度，同時(shí)各項(xiàng)施工參數(shù)應(yīng)盡量保持均衡，重點(diǎn)是進(jìn)排漿流量

13、與壓力平衡，減小壓力波動(dòng)對(duì)周圍土體的擾動(dòng)，避免壓力波動(dòng)造成端墻破壞或泄露。在上下臺(tái)階段重點(diǎn)控制頂、底部分區(qū)油缸油壓大小，因頂部已開(kāi)挖，土體能穩(wěn)定，精確控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)，該段采用常壓推進(jìn)，刀盤抵達(dá)端頭墻后，采用破碎錘配合人工破除端墻?？刂埔c(diǎn)：均勻、勻速施工，控制好盾構(gòu)姿態(tài)，進(jìn)洞段掘進(jìn)管片選型要充分結(jié)合盾構(gòu)姿態(tài)，避免管片與盾構(gòu)軸線產(chǎn)生大的夾角。推進(jìn)時(shí)不急糾、不猛糾，多注意觀察盾尾間隙和千斤頂油缸行程的變化。刀盤抵達(dá)上臺(tái)階前時(shí)，必須嚴(yán)格控制同步注漿壓力及注漿量，并密切關(guān)注同步注漿的擴(kuò)散效果，需要時(shí)縮短砂漿的凝結(jié)時(shí)間;同時(shí)加強(qiáng)二次注漿,并對(duì)管片頂部開(kāi)孔，檢查注漿效果。刀盤抵達(dá)下臺(tái)階后繼續(xù)拼裝整

14、環(huán)管片，此時(shí)重點(diǎn)控制盾尾后8環(huán)管片壁后的隧道注漿，繼續(xù)用雙液漿將此8環(huán)進(jìn)行封閉固定。盾尾通過(guò)上下臺(tái)階段后在底部拼裝2塊管片，并以此作為推進(jìn)反力直至刀盤抵達(dá)端墻,在僅底部拼裝2塊管片時(shí)及時(shí)填充管片底部間隙。盾構(gòu)機(jī)到達(dá)的掘進(jìn)和碰壁過(guò)程中，盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)參考表1進(jìn)行控制，同時(shí)在掘進(jìn)中通過(guò)調(diào)整推進(jìn);蠅上下壓力差、控制管片拼裝等措施控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。4盾構(gòu)空推段施工4.1 盾構(gòu)空推過(guò)程控制當(dāng)盾構(gòu)機(jī)到達(dá)空推段后經(jīng)過(guò)一系列的檢修達(dá)到施工要求后便可向前空推掘進(jìn)。具體過(guò)程如下：清理工作：盾構(gòu)機(jī)破除空推段掌子面后將會(huì)產(chǎn)生大量渣土、泥漿，所以在空推開(kāi)始前需要清理干凈刀盤前方區(qū)域，使其滿足施工條件。盾構(gòu)機(jī)空推掘進(jìn)：盾構(gòu)機(jī)

15、空推依靠最后一環(huán)管片獲得推進(jìn)反力，空推施工開(kāi)始前應(yīng)對(duì)該管片進(jìn)行加固，正常段最后5環(huán)管片每個(gè)縱向螺栓上焊接吊耳，并焊接槽鋼，使其形成一個(gè)整體。加固完成后即可掘進(jìn)，掘進(jìn)速度保持在3050mm/mm之間，同時(shí)刀盤前方安排專人值班，時(shí)刻與掘進(jìn)操作手保持聯(lián)系，發(fā)生異常情況及時(shí)停機(jī)檢查，每掘進(jìn)2m則進(jìn)行正常的管片拼裝。空推段管片拼裝：盾構(gòu)空推拼裝管片脫出盾尾后及時(shí)固定，并澆筑早強(qiáng)自空實(shí)混凝土，限制管片下沉，盾構(gòu)機(jī)依靠底部管片（必須加固并注漿合格）獲得推力繼續(xù)向前推進(jìn)，如此循環(huán)推進(jìn)。4.2 空推段管片的拼裝與固定無(wú)導(dǎo)軌段由于導(dǎo)臺(tái)不設(shè)置導(dǎo)軌，管片脫出盾尾后在管片兩側(cè)僅底部填塞預(yù)制混凝土楔塊固定，每環(huán)管片脫出盾

16、尾后后用早強(qiáng)自密實(shí)混凝土填充管片與導(dǎo)臺(tái)間間隙，固定管片，限制管片下沉,使管片底部盡快具有早期強(qiáng)度和自穩(wěn)性。有導(dǎo)軌段管片脫出盾尾后在管片底部與導(dǎo)軌間填塞預(yù)制鋼楔塊，并將其與導(dǎo)軌和管片預(yù)埋鋼板焊接成整體。每環(huán)管片脫出盾尾后后用早強(qiáng)自密實(shí)混凝土填充管片與導(dǎo)臺(tái)間間隙，固定管片,限制管片下沉。使管片底部盡快具有早期強(qiáng)度和自穩(wěn)性，見(jiàn)圖3所示。5施工風(fēng)險(xiǎn)及控制措施5.1 空推段起點(diǎn)端頭坍塌風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入盾構(gòu)開(kāi)挖段末端時(shí)，由于泥水平衡被破壞，刀盤上方土體失穩(wěn)坍塌，應(yīng)對(duì)措施如下：在盾構(gòu)到達(dá)之前在洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固；目前礦山法開(kāi)挖斷面頂部超挖大于盾構(gòu)開(kāi)挖直徑為036.3cm,為保證該段空推段整環(huán)管片壁厚注漿效果，

17、對(duì)現(xiàn)有礦山法斷面進(jìn)行復(fù)噴,控制在比刀盤開(kāi)挖直徑不大于20cm;通過(guò)預(yù)留注漿孔注水，防止刀盤破土后瞬間失壓產(chǎn)生大的壓力波動(dòng)。5.2 盾構(gòu)出端頭墻后洞門漏漿漏水的風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)空推時(shí)洞門密封被破壞，發(fā)生泥漿泄露的風(fēng)險(xiǎn);初期支護(hù)與巖fg之間不密實(shí)，泥漿從端頭墻初支后面泄露。儲(chǔ)備一定數(shù)量的快干水泥、水玻璃、棉絮、棉被、聚氨酯、聚氨酯泵、木楔子、注漿泵、泥漿泵等應(yīng)急物資設(shè)備，在洞門密封裝置一旦發(fā)生泄露或從初支與巖體之間發(fā)生泥漿泄露，要有及時(shí)采用填塞、注漿等措施進(jìn)行封堵處理；及時(shí)抽排泥漿。53盾構(gòu)空推段管片破壞的風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)空推時(shí)，由于盾構(gòu)機(jī)外殼不與土壤接觸，僅底部與導(dǎo)臺(tái)填充層接觸，盾構(gòu)機(jī)只依靠底部管片獲得反力掘進(jìn)

18、，由于只能利用6組千斤頂油缸，盾構(gòu)機(jī)受力不均勻，存在扭轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)，盾構(gòu)機(jī)后部臺(tái)軍恃發(fā)生偏斜;造成管片彎曲（徑向、軸向均可以發(fā)生彎曲現(xiàn)象），導(dǎo)致環(huán)握兩側(cè)混凝土在受壓時(shí)應(yīng)變相差過(guò)大，無(wú)法承受軸向壓力，從而直接導(dǎo)致軸向剛度降低，繼而造成管片破碎，應(yīng)對(duì)措施如下：盾構(gòu)空推時(shí)底部油缸推力和油缸行程應(yīng)保持一致，使底部管片受力均勻；在未脫出盾尾管片內(nèi)弧面焊接縱向鋼支撐，使相鄰兩環(huán)管片連成整體，增加管片受力性能；及時(shí)田兌出盾尾管片底部填充早強(qiáng)、自密實(shí);昆凝土,并保證混凝土填充飽滿，增強(qiáng)管片整體強(qiáng)度；在管片外側(cè)及時(shí)安裝混凝土、鋼楔塊，精確控制管片姿態(tài)。5.4不規(guī)則超大粒徑塊石堆積刀盤前方無(wú)法進(jìn)入碎石機(jī)影響盾構(gòu)姿態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)由于礦山法開(kāi)挖已對(duì)臺(tái)階段原巖狀態(tài)造成了破壞，刀盤在切削上下臺(tái)階段下臺(tái)階段巖石時(shí)有可能出現(xiàn)超大粒徑塊石堆積刀盤前方,且無(wú)法進(jìn)入碎石機(jī)，這種情況如果出現(xiàn)將影響正常掘進(jìn)，同時(shí)將會(huì)使盾構(gòu)姿態(tài)超限，使盾構(gòu)機(jī)難以推上空推段導(dǎo)臺(tái)，應(yīng)對(duì)措施：盾構(gòu)將下臺(tái)階開(kāi)挖完，從下臺(tái)階到有16m的空推段，在此段空推段底部擴(kuò)挖1m滿足集石要求，根據(jù)情況盾構(gòu)空推1015m后破除端頭墻后,超粒徑塊石從豎井清理吊出。6結(jié)束語(yǔ)超大直徑盾構(gòu)本是地鐵施工中的難點(diǎn)，特殊工5去使用并不常見(jiàn),本次在施工中，上下臺(tái)階法的設(shè)置、端頭墻的施工質(zhì)量、掘進(jìn)參數(shù)的控制、導(dǎo)臺(tái)的