盾構(gòu)法隧道與礦山法隧道對(duì)接施工技術(shù)

1、盾構(gòu)法隧道與礦山法隧道對(duì)接施工技術(shù)馬小汀中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)工程公司 北京燕郊 101601摘 要：由于盾構(gòu)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，且由于該段地層上軟下硬，盾構(gòu)進(jìn)入該段時(shí)掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求及對(duì)接方案的可行性的綜合分析評(píng)價(jià)，選擇礦山法完成貫通對(duì)接。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道 礦山隧道 對(duì)接一、前言城陵磯長(zhǎng)江穿越隧道工程與深圳前灣過(guò)海管廊工程均為礦山法和盾構(gòu)法兩段施工中間對(duì)接。深圳前灣過(guò)海管廊工程，由于地質(zhì)資料提供的地質(zhì)情況與實(shí)際存在很大差別，對(duì)接點(diǎn)巖層上部為砂層及全風(fēng)化巖層，下部為中風(fēng)化巖層。由于盾構(gòu)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，且由于該段地層上軟下硬，盾構(gòu)進(jìn)入該段

2、時(shí)掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求及對(duì)接方案的可行性的綜合分析評(píng)價(jià)，選擇礦山法完成貫通對(duì)接。即盾構(gòu)到達(dá)一定位置先停止，由礦山法施工段進(jìn)行開挖貫通，然后盾構(gòu)推進(jìn)到礦山法開挖段繼續(xù)進(jìn)行管片拼裝襯砌等工序作業(yè)。二、工程概況深圳前灣過(guò)海隧道工程位于珠江口伶仃洋海域上，兩岸陸域相距約1.3Km。電廠所需淡水和燃料（天然氣）由海底隧道采用管道輸送。過(guò)海隧道從建設(shè)中的交通碼頭用地范圍內(nèi)穿越，經(jīng)大鏟東水道海底，在大鏟島岸邊登陸。始發(fā)井位于陸域碼頭一側(cè)，為直徑18m的圓井，深度為28.54m，采用沉井法施工；過(guò)海隧道長(zhǎng)1448.286m，分為盾構(gòu)法和礦山法施工，其中1070m隧道采用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的復(fù)合式泥水平衡盾構(gòu)

3、機(jī)進(jìn)行施工，襯砌采用6塊鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成，其內(nèi)徑為2440mm；另外378.86m隧道采用礦山法施工。盾構(gòu)機(jī)從始發(fā)井下井組裝并開始掘進(jìn)，推進(jìn)1070m到達(dá)礦山法施工段，后盾構(gòu)機(jī)空載推進(jìn)、管片拼裝通過(guò)礦山法施工段后，進(jìn)入接收井完成整個(gè)隧道施工。由于接收井段處于中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖，圍巖強(qiáng)度達(dá)120Mpa，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)困難，此段經(jīng)專家論證采用礦山法施工。但在掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在里程zk1+087處隧道上半部分為全風(fēng)化巖層或砂層，下半部分為中風(fēng)化巖層，上下軟硬不均地層，與地質(zhì)資料提供的地質(zhì)情況與實(shí)際存在很大差別，且因盾構(gòu)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，盾構(gòu)進(jìn)入該段后掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求

4、及對(duì)接方案的可行性的綜合分析評(píng)價(jià)，選擇在ZK1+087里程段實(shí)施礦山法與盾構(gòu)法隧道貫通對(duì)接。三、對(duì)接施工總體方案盾構(gòu)到達(dá)一定位置先停止，由礦山法施工段進(jìn)行開挖貫通，然后盾構(gòu)推進(jìn)到礦山法開挖段繼續(xù)進(jìn)行管片拼裝襯砌等工序作業(yè)。四、礦山法隧道對(duì)接斷面的確定盾構(gòu)隧道直徑3201mm，礦山隧道直徑3600mm，加大段直徑3900mm，長(zhǎng)度視圍巖情況而定，一旦圍巖條件變差，立即采取相應(yīng)的支護(hù)措施，并采取超前注漿。對(duì)接處斷面尺寸參見圖1。圖1 對(duì)接處斷面關(guān)系圖（單位：mm）五、盾構(gòu)隧道及礦山法隧道對(duì)接前兩側(cè)施工措施5.1盾構(gòu)隧道及盾構(gòu)防爆破沖擊處理措施在盾構(gòu)隧道與礦山隧道貫通以前，盾頭及盾殼與圍巖空隙預(yù)注膨

5、潤(rùn)土，使膨潤(rùn)土充滿刀盤、盾頭及盾殼與圍巖空隙，保證隧道貫通時(shí)減小爆破對(duì)盾構(gòu)刀盤的沖擊力，起到保護(hù)盾構(gòu)的作用。5.2 礦山法隧道施工措施5.2.1巖土工程師現(xiàn)場(chǎng)值班，通過(guò)地質(zhì)超前探孔，分析圍巖及水量情況，采取相應(yīng)的處理措施。每一循環(huán)探孔深度為5米。探孔位置布置參見圖2。 圖2 探孔位置布置示意圖（R=1800 mm）5.2.2在隧道貫通段（zk1+087），隧道上半部分為全風(fēng)化巖層或砂層，下半部分為中風(fēng)化巖層，上下軟硬不均地層。首先采用風(fēng)鎬人工開挖上半部分，并架設(shè)格柵鋼架初支施工，后采用弱爆破開挖進(jìn)行下半部施工，在開挖后立即按進(jìn)行初期支護(hù)。地層上下軟硬不均和超前小導(dǎo)管布置情況斷面示意見圖3。 圖

6、3 隧道貫通段地層上下軟硬不均及超前小導(dǎo)管布置斷面示意圖支護(hù)參數(shù)：初期支護(hù)采用20主筋格柵鋼架，斷面含砂層時(shí)間距500mm750mm，斷面為軟硬不均的巖層時(shí)間距750mm1000mm。布一層6.5150150mm鋼筋網(wǎng)，C20噴射混凝土。拱部砂層或全（強(qiáng)）風(fēng)化花崗巖范圍設(shè)超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用323.25mm普通水煤氣管，環(huán)向間距0.2m，單根長(zhǎng)度3.0m，搭接長(zhǎng)度不小于1.5m，采用注漿參數(shù)參見表1。另外，在砂層范圍采取全斷面注漿止水。開挖時(shí)，上部軟弱斷面可增加異型鋼架，并應(yīng)使支護(hù)及早封閉。表1 貫通段超前小導(dǎo)管注漿參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值擴(kuò)散半徑（m）11.5m注漿終壓（MPa）靜水壓力的1.

7、5倍加固范圍（m）沿線路縱向長(zhǎng)7m凝膠時(shí)間（sec）50120注漿速度（l/min）2040注漿方式全孔一次注漿5.2.3在接近盾構(gòu)貫通前約5米左右，當(dāng)圍巖自穩(wěn)性較差且滲水量較小時(shí)，除采用鋼拱架支護(hù)外，最外圈還將進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿；當(dāng)圍巖自穩(wěn)性較差滲水量較大時(shí)，除上述施工方法外，采取全斷面注漿。進(jìn)行開挖時(shí)采取對(duì)作業(yè)面擾動(dòng)較小施工方法。整個(gè)注漿加固方案參見圖4。周邊超前小導(dǎo)管注漿橫斷面示意局部縱斷面超前小導(dǎo)管注漿示意全斷面超前小導(dǎo)管注漿橫斷面示意貫通段縱斷面及注漿加固示意圖4 貫通段注漿加固示意圖5.2.4 注漿相關(guān)工作漿液選用水泥水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比1.5:11:1，水玻璃濃度3040B

8、e，水泥水玻璃漿液體積比1:11:0.3，按表1中的參數(shù)進(jìn)行注漿。注漿結(jié)束后，采用分析法和鉆檢查孔法進(jìn)行注漿效果檢查： 整理分析注漿記錄資料，分析注漿施工過(guò)程中的P-q-t曲線，定性地評(píng)價(jià)注漿效果； 注漿結(jié)束后匯總注漿量，通過(guò)對(duì)地層填充率的反算分析，確定地層中漿液的填充情況，定量地確定注漿效果； 檢查孔出水量是否小于0.1l/minm；根據(jù)檢查結(jié)果，確定是否再進(jìn)行補(bǔ)充注漿，為開挖提供依據(jù)和保障，確保安全完成對(duì)接施工。5.2.5在礦山法隧道和盾構(gòu)之間留不小于2.5 m的未開挖墻體，先用風(fēng)鉆鉆通，減少對(duì)接面氣壓。然后在掌子面開洞，再采用擴(kuò)挖法形成全斷面。在開挖到預(yù)留墻體及以前一個(gè)開挖循環(huán)，沿?cái)嗝嬷?/p>

9、邊增加6.0m長(zhǎng)、間距小于10cm的超前導(dǎo)管管棚，必要時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行全斷面注漿加固堵水。5.2.6為防止盾構(gòu)進(jìn)入礦山法隧道段時(shí)尾部的水通過(guò)盾構(gòu)與隧道的間隙涌入礦山段，防止大量泥砂隨地下水涌入礦山段，同時(shí)也減小管片的位移，在盾構(gòu)進(jìn)入礦山法隧道段前5米，對(duì)盾構(gòu)尾部管片背后用水泥砂漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿，將礦山法隧道段最后一榀格柵鋼架架立在盾構(gòu)到頭后20cm處，并在靠近盾構(gòu)到頭前40cm處設(shè)置防流砂裝置。將雙層具有足夠剛度的鋼絲網(wǎng)（中間夾設(shè)纖維隔層）焊接在格柵鋼架或錨桿上。六、施工注意事項(xiàng)：6.1始發(fā)井及接收井聯(lián)系測(cè)量采用陀螺定向方法由洞外向洞內(nèi)傳遞，并在盾構(gòu)端距離礦山側(cè)100米時(shí)，采用陀螺定向方法進(jìn)行加強(qiáng)復(fù)測(cè)，兩頭對(duì)接偏差由礦山法開挖及盾構(gòu)掘進(jìn)兩邊進(jìn)行調(diào)整,以保證貫通精度。6.2在斷面開挖過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)巖層局部掉塊或涌水等現(xiàn)象時(shí)，采用噴射混凝土等措施及時(shí)封閉掌子面，在不良部位進(jìn)行注漿加固。注漿達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)開挖支護(hù)，確保施工安全順利進(jìn)行。6.3再開挖過(guò)程中，準(zhǔn)備足夠的注漿堵水材料及搶險(xiǎn)