深圳地鐵5號(hào)線寶翻盾構(gòu)區(qū)間預(yù)處理

深圳地鐵5號(hào)線寶翻盾構(gòu)區(qū)間預(yù)處理

0深圳地鐵4號(hào)線盾構(gòu)隧道復(fù)合地層施工前風(fēng)險(xiǎn)分析中國(guó)是世界地下空間開(kāi)發(fā)的最重要的國(guó)家，主要采用城市軌道交通走廊中的隧道。用盾構(gòu)進(jìn)行隧道施工具有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力物力、速度快、一次成洞、不受氣候影響、開(kāi)挖時(shí)可控制地面沉降、減少對(duì)地面建筑物的影響和在水下開(kāi)挖時(shí)不影響水面交通等特點(diǎn),在隧洞洞線較長(zhǎng)、埋深較大的情況下,用盾構(gòu)施工更為經(jīng)濟(jì)合理。但是,由于深圳地區(qū)屬于典型的復(fù)合地層,目前勘察鉆孔在間距及技術(shù)的局限,無(wú)法反映真正的地質(zhì)情況,盾構(gòu)遇到自身無(wú)法破碎的孤石和基巖,在隧道內(nèi)意外停機(jī)時(shí)有發(fā)生,處理不僅需要花費(fèi)較大的人力和物力,給工期造成不可挽回的損失,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)被埋或卡死,不得不采用明挖的方法進(jìn)行處理。目前對(duì)盾構(gòu)施工的研究主要是如何對(duì)癥選型及遇到問(wèn)題停工的處理方法,或者是針對(duì)設(shè)計(jì)圖紙確定的問(wèn)題提前采取破除措施。深圳地鐵5號(hào)線全長(zhǎng)40km,是深圳市為承辦世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)而啟動(dòng)的重點(diǎn)工程,自試驗(yàn)段開(kāi)工至開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)全部工期只有3年半時(shí)間,盾構(gòu)隧道施工的成功與否直接關(guān)系到項(xiàng)目的成敗。在這種情況下,必須改變以往施工過(guò)程遇到問(wèn)題才進(jìn)行處理的方式,應(yīng)注重在施工前加大風(fēng)險(xiǎn)因素的勘察和評(píng)估,在盾構(gòu)下井前就對(duì)區(qū)間采用物探和鉆探結(jié)合的方式探查風(fēng)險(xiǎn)。由于勘察鉆孔的最小間距為0.5m,對(duì)確定的風(fēng)險(xiǎn)采用調(diào)線繞開(kāi)、預(yù)處理降低、最后加固通過(guò)的組合方法,因此,通過(guò)預(yù)處理,以期確保盾構(gòu)的順利推進(jìn),杜絕盾構(gòu)的非計(jì)劃停機(jī),保證工期。1工業(yè)模式及盾構(gòu)分析深圳地鐵5號(hào)線寶安中心站—翻身站盾構(gòu)區(qū)間(簡(jiǎn)稱寶翻區(qū)間,見(jiàn)圖1)所在地區(qū)為海積平原,地面高程3.23～4.43m,隧道頂部覆土9.1～17.8m。隧道設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為ZDK3+440.513,設(shè)計(jì)終點(diǎn)里程為ZDK3+986.240,區(qū)間左線長(zhǎng)550.646m,右線長(zhǎng)550.484m。寶翻區(qū)間采用1臺(tái)海瑞克土壓平衡盾構(gòu)施工,由寶安中心站明挖段盾構(gòu)井始發(fā),到達(dá)翻身站吊出,先左線后右線。為保障盾構(gòu)的順利施工,對(duì)區(qū)間地質(zhì)在設(shè)計(jì)院勘探成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加密補(bǔ)勘。2寶翻區(qū)間左右線加密補(bǔ)勘根據(jù)設(shè)計(jì)詳勘成果,寶翻區(qū)間存在較多的孤石和一段上浮基巖,并侵入到隧道開(kāi)挖范圍。為詳細(xì)地查明地質(zhì),給處理方案制定提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料,對(duì)寶翻區(qū)間左右線進(jìn)行了加密補(bǔ)勘?？偣彩┕ゃ@孔104個(gè),沿線路中線布置,單線勘察孔間距為10m,遇見(jiàn)石頭后加密至1～2m,補(bǔ)勘成果見(jiàn)表1。3石和上浮基巖地層根據(jù)上述地質(zhì)補(bǔ)勘成果及廣州、深圳地區(qū)盾構(gòu)施工過(guò)孤石和上浮基巖情況,該地層很容易造成以下問(wèn)題:盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度慢,刀盤(pán)扭矩變化大,地面沉降,刀具非正常損壞而導(dǎo)致停機(jī)。停機(jī)處理難度大,往往嚴(yán)重影響工期。4構(gòu)區(qū)間基巖起落架區(qū)和孤石加固方案借鑒前臨區(qū)間、臨寶區(qū)間基巖預(yù)處理,盾構(gòu)直接通過(guò)的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于寶翻盾構(gòu)區(qū)間基巖隆起區(qū)和孤石采用如下方法。1)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)調(diào)線調(diào)坡繞開(kāi)孤石或基巖。2)先加固地層,通過(guò)加固降低地層的透氣性。盾構(gòu)機(jī)到達(dá)加固區(qū)后,可在氣壓模式條件下對(duì)刀具進(jìn)行檢查并更換,通過(guò)盾構(gòu)直接破巖通過(guò)。5調(diào)整區(qū)間及坡度根據(jù)最新詳勘和補(bǔ)勘成果,為降低盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn),對(duì)設(shè)計(jì)線路坡度進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。原設(shè)計(jì)寶安中心站3+440.513至翻身站3+954.632為單向上坡,坡度10.477‰,調(diào)整區(qū)間為“人”字形坡,最大坡度為25‰。左線里程3+440～+750調(diào)整為25‰上坡,坡長(zhǎng)310m;3+750～+950調(diào)整為11.195‰下坡,坡長(zhǎng)204.116m。右線里程3+430～+750調(diào)整為25‰上坡,坡長(zhǎng)323.510m;3+750～+950調(diào)整為13.015‰下坡,坡長(zhǎng)200m。其余線路坡度保持不變,線路調(diào)整前后坡度見(jiàn)圖2。左右線各設(shè)曲線1處,曲線半徑分別為800m和1000m。調(diào)坡前后地質(zhì)對(duì)比情況見(jiàn)表2。6延長(zhǎng)范圍和對(duì)策6.1右線發(fā)現(xiàn)孤石根據(jù)補(bǔ)勘成果,本區(qū)間左線發(fā)現(xiàn)2塊孤石位于隧道范圍內(nèi),按左線里程大小分別編號(hào)為Z1～Z2。右線發(fā)現(xiàn)3塊孤石位于隧道范圍內(nèi),按右線里程大小分別編號(hào)為Y1～Y3。孤石大小、里程及強(qiáng)度見(jiàn)表3?；鶐r孤石分部范圍及斷面見(jiàn)圖3。針對(duì)孤石的位置及地面條件,孤石處理方法見(jiàn)表4。6.2隧道基巖強(qiáng)度鉆孔勘察發(fā)現(xiàn)左線3+788.8～+818.1存在基巖突起,長(zhǎng)度29.3m,最高侵入隧道范圍2.3m,基巖強(qiáng)度97.6～108.4MPa。在里程ZDK3+789.8～+795.8(6m)和里程ZDK3+806～+816(10m)2處基巖隆起較高的區(qū)域進(jìn)行袖閥管注漿加固,然后盾構(gòu)到達(dá)加固區(qū)后氣壓更換刀,直接通過(guò)。6.3加固區(qū)域位置對(duì)于孤石和基巖加固處理一共5處,按照左右線里程大小,將加固區(qū)分為5個(gè)區(qū),加固1區(qū),加固2區(qū),加固3區(qū),加固4區(qū)和加固5區(qū)。加固區(qū)域位置見(jiàn)圖4。加固范圍見(jiàn)表5。7技術(shù)措施連接7.1工具選擇為使刀具能一次掘進(jìn)更長(zhǎng)的距離,刀具的質(zhì)量是控制的重點(diǎn)。寶翻段采用加裝重型刀圈的進(jìn)口龐萬(wàn)利刀具。7.2鉆參數(shù)控制7.2.1孤石-基巖區(qū)注漿控制盾構(gòu)施工沉降分為2個(gè)階段。第1個(gè)階段為盾構(gòu)到達(dá)及通過(guò)過(guò)程中的地面沉降,該沉降控制主要受掘進(jìn)土倉(cāng)壓力控制。第2個(gè)階段為盾構(gòu)通過(guò)后后期的沉降,該沉降主要由注漿控制。由于孤石和基巖區(qū)掘進(jìn)速度慢,對(duì)土體擾動(dòng)大,很容易造成地面沉降或坍塌,該情況在目前的盾構(gòu)施工中普遍存在,其關(guān)鍵原因在于施工過(guò)程中沒(méi)有穩(wěn)定控制土倉(cāng)壓力。根據(jù)寶翻孤石基巖區(qū)的區(qū)間線路埋深和地層情況,掘進(jìn)壓力控制在0.18～0.2MPa。注漿材料采用活性漿液,每m3水泥含量控制在不小于150kg,注漿量不小于6m3,注漿壓力不小于0.25MPa。注漿過(guò)程中壓力和注漿量2個(gè)指標(biāo)均需要達(dá)到。7.2.2扭矩波動(dòng)推進(jìn)貫入度控制:4～6mm/min;扭矩控制:刀盤(pán)油壓為10～120MPa,扭矩波動(dòng)為2MPa。如掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)扭矩波動(dòng)頻繁超過(guò)3MPa,則反映刀具已經(jīng)存在偏磨,不適合繼續(xù)推進(jìn),必須進(jìn)行刀具更換。如發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)不受控制,則表明邊緣刀具磨損過(guò)大或偏磨,也必須停機(jī)換刀。掘進(jìn)過(guò)程中使用泡沫劑,改善渣土性能,降低土倉(cāng)溫度。7.3壓刀換刀保護(hù)由于寶翻孤石和基巖地面地質(zhì)條件差,隧道上覆土層存在軟塑狀淤泥,雖進(jìn)行了加固,但如果常壓換刀,仍存在一定風(fēng)險(xiǎn)。為確保安全,加固區(qū)采用氣壓換刀。根據(jù)孤石和基巖區(qū)的埋深,倉(cāng)壓控制在0.14～0.16MPa。8結(jié)論和建議8.1做好地質(zhì)補(bǔ)勘工作在復(fù)合地層中,尤其是深圳填海區(qū)這樣的特殊地質(zhì)條件下的盾構(gòu)法施工,對(duì)盾構(gòu)施工地質(zhì)條件的判斷要引起高度重視。掘進(jìn)前充分做好地質(zhì)補(bǔ)勘工作,探明地層是否含有球狀風(fēng)化體,并摸清其位置、大小和強(qiáng)度。在施工前應(yīng)考慮到風(fēng)險(xiǎn)并制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施,在盾構(gòu)掘進(jìn)前對(duì)已經(jīng)探明的風(fēng)險(xiǎn)采取預(yù)先處理,確保施工的順利進(jìn)行。如果掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)扭矩不正常,則需要停止掘進(jìn),必須對(duì)刀具檢查或更換,否則將會(huì)對(duì)刀盤(pán)損壞或?qū)е潞笃诘毒吒y以更換。8.2施工過(guò)程