廈門地鐵復(fù)雜地質(zhì)條件下盾構(gòu)法施工技術(shù)探討

楊書江

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471009)

廈門地鐵復(fù)雜地質(zhì)條件下盾構(gòu)法施工技術(shù)探討

楊書江

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471009)

為了解決廈門軌道交通1號(hào)線工程復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)施工難題，從地質(zhì)勘察、盾構(gòu)選型、特殊地質(zhì)盾構(gòu)施工及輔助工法應(yīng)用等方面進(jìn)行研究。主要得出以下結(jié)論：1)詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘查是工程建設(shè)的基礎(chǔ)；2)適應(yīng)于地質(zhì)的盾構(gòu)選型是工程建設(shè)的關(guān)鍵；3)合理選擇盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和輔助工法是工程建設(shè)的保證。

廈門地鐵；復(fù)雜地質(zhì)；盾構(gòu)選型；施工；輔助工法

0 引言

廈門軌道交通地質(zhì)條件極其復(fù)雜，涵蓋淤泥質(zhì)土、砂層、全風(fēng)化/中風(fēng)化地層、上軟下硬地層、硬巖地層、花崗巖球狀風(fēng)化體等，對(duì)盾構(gòu)施工提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。差異如此大的地層類型集中于一個(gè)城市，在國(guó)內(nèi)尚屬罕見(jiàn)，對(duì)此開(kāi)展的研究工作亦不多見(jiàn)。文獻(xiàn)[1]從巖土工程勘察、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)治理等方面明確地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的控制對(duì)策，闡明地質(zhì)工作是工程建設(shè)的基礎(chǔ)；文獻(xiàn)[2]對(duì)盾構(gòu)在短距離硬巖和上軟下硬地層的盾構(gòu)施工提出了相應(yīng)的處理措施；文獻(xiàn)[3]結(jié)合深圳地鐵2號(hào)線東延線上軟下硬地層盾構(gòu)施工，研究了盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)選擇、渣土改良及帶壓開(kāi)倉(cāng)換刀技術(shù)；文獻(xiàn)[4]對(duì)盾構(gòu)在硬巖地層的掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了探討，降低了刀具的損壞；文獻(xiàn)[5]在廣州地鐵3號(hào)線工程創(chuàng)造性地采用了鉆爆法開(kāi)挖盾構(gòu)法襯砌施工工藝，成功解決了長(zhǎng)距離硬巖地層的施工難題；文獻(xiàn)[6]對(duì)提高刀盤刀具的耐磨性能及孤石地層的掘進(jìn)提出了見(jiàn)解并取得了良好的效果；文獻(xiàn)[7]結(jié)合深圳地鐵5號(hào)線工程實(shí)例，分析了孤石的形成機(jī)制和分布規(guī)律，介紹了破除孤石的方法和施工措施；文獻(xiàn)[8]以成都地鐵火車南站站—省體育館站盾構(gòu)工程為例，介紹了輔助工法在盾構(gòu)刀具更換中的應(yīng)用情況。

已發(fā)表的文獻(xiàn)大都對(duì)單一復(fù)雜地質(zhì)進(jìn)行研究的較多，而對(duì)在同一城市軌道交通復(fù)雜地質(zhì)的盾構(gòu)施工研究較少。為解決廈門軌道交通1號(hào)線工程復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)施工難題，本文從地質(zhì)勘察、盾構(gòu)選型、特殊地質(zhì)盾構(gòu)施工及輔助工法應(yīng)用等方面進(jìn)行研究。

1 工程概況

廈門市軌道交通 1 號(hào)線為規(guī)劃線網(wǎng)中最為重要的一條中心放射狀骨干線，由本島西南端向北輻射形成快速跨海連接通道。一期工程線路全長(zhǎng)30.26 km，本島15.0 km，島外15.26 km，共設(shè)置車站24座，最大站間距3.84 km，最小站間距0.62 km，平均站間距1.3 km。區(qū)間長(zhǎng)度為25.00 km，其中明挖2.72 km、盾構(gòu)11.23 km、礦山法6.89 km、高架2.62 km、路基1.55 km。預(yù)計(jì)采用14臺(tái)盾構(gòu)施工，每臺(tái)盾構(gòu)平均掘進(jìn)長(zhǎng)度為1 584.67 m。

1.1 工程地質(zhì)

1)第四系土層巖性變化大，巖漿巖種類多。第四系土層由于形成的時(shí)期不同，中粗砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏土、全/強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、全風(fēng)化輝綠巖等巖性變化很大。已揭露的巖漿巖種類有凝灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖、閃長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖，是迄今國(guó)內(nèi)地質(zhì)最復(fù)雜的地區(qū)之一，在其他城市盾構(gòu)施工中還沒(méi)有遇到過(guò)。盾構(gòu)性能要適應(yīng)差異化極大的地質(zhì)條件，選型困難。

2)基巖起伏大、花崗巖球狀風(fēng)化體(孤石)發(fā)育。由于基巖起伏大，存在巖面突起，形成了非常典型的上軟下硬復(fù)合地層特點(diǎn)。根據(jù)初勘結(jié)果，花崗巖球狀風(fēng)化體(孤石)鉆孔的見(jiàn)孔率為18%，盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)大。含孤石地層見(jiàn)圖1。

圖1 含孤石地層

3)巖石單軸抗壓強(qiáng)度高。局部存在中/微風(fēng)化花崗巖，單軸抗壓強(qiáng)度分別為30～50 MPa、62～140 MPa，對(duì)刀盤強(qiáng)度、剛度和刀具破巖能力要求高。

1.2 水文地質(zhì)

地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源首先為大氣降水的滲入，其次為相鄰含水層的側(cè)向補(bǔ)給，局部地段為地表水體的下滲補(bǔ)給。地下水分布受地貌、巖性、構(gòu)造等因素影響，其運(yùn)動(dòng)主要受地形和地貌的影響。

1.3 地質(zhì)補(bǔ)勘及建議

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性關(guān)系到盾構(gòu)的選型，是盾構(gòu)工程施工的關(guān)鍵。盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)揭示的地質(zhì)條件與勘測(cè)資料不相吻合的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，增加了盾構(gòu)施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)場(chǎng)后在詳勘基礎(chǔ)上沿隧道中線增加至每20 m一個(gè)鉆孔進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘察。在發(fā)現(xiàn)基巖突起、差異風(fēng)化體等不良地質(zhì)時(shí)，鉆孔加密至10 m或5 m一孔，必要時(shí)橫向布孔形成“地質(zhì)切片”。

設(shè)計(jì)選線時(shí)盡量避開(kāi)上軟下硬、互層地層，使隧道位于均質(zhì)地層中。廣州地鐵復(fù)合地層、成都地鐵泥巖、砂卵石互層地層盾構(gòu)施工前，根據(jù)補(bǔ)充地質(zhì)勘察成果對(duì)線路平面及縱坡進(jìn)行合理優(yōu)化，確保盾構(gòu)掘進(jìn)的順利進(jìn)行。

2 盾構(gòu)選型

廈門地鐵地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，增大了盾構(gòu)選型的難度。根據(jù)“掘得進(jìn)、穩(wěn)得住、出得來(lái)、成形快、環(huán)保好”的選型原則，建議選用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)。

2.1 總體要求

主驅(qū)動(dòng)功率不小于900 kW；刀盤最大推力不小于35 000 kN，額定扭矩不小于6 000 kN·m；優(yōu)先選用軸式螺旋輸送機(jī)，且直徑不小于800 mm；配置雙倉(cāng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的人倉(cāng)，以滿足檢查刀盤和更換刀具的需求。

2.2 刀盤設(shè)計(jì)原則

1)充分考慮軟弱不均地層受力不均、球狀風(fēng)化體碰撞刀盤等不利因素，刀盤必須有足夠的剛度、強(qiáng)度，刀盤面板和邊緣應(yīng)加強(qiáng)耐磨保護(hù)設(shè)計(jì)。

2)刀盤開(kāi)口率在30%～40%，刀盤開(kāi)口均勻布置，適當(dāng)增大中心部位的開(kāi)口，防止頻繁結(jié)泥餅。

刀盤設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 刀盤

2.3 刀具配置原則

復(fù)合式地層中軟弱地層和硬巖特性差別巨大，建議采用破巖能力較強(qiáng)的單刃滾刀、寬刃齒刀和刮刀的刀具組合形式。刀座設(shè)計(jì)做到滾刀和齒刀可互換。

1)滾刀刀間距控制在100 mm以內(nèi)。

2)刀具高度差宜大于30 mm，滾刀高度大于齒刀。

2.4 添加劑注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1)刀盤面板、土倉(cāng)內(nèi)、螺旋輸送機(jī)內(nèi)設(shè)置足夠的添加劑注入管路。

2)為提高渣土改良效果，設(shè)置獨(dú)立的膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)。

3)為確保背襯注漿效果及特殊情況下的補(bǔ)充注漿，設(shè)置二次注漿系統(tǒng)。

3 復(fù)雜地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工

盾構(gòu)在砂層、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏土、全/強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的掘進(jìn)施工技術(shù)比較成熟，在此不再贅述。在局部硬巖及上軟下硬地層中以刀具破巖貫入量為基準(zhǔn)控制掘進(jìn)速度，做到對(duì)刀具的有效保護(hù)。含孤石地層的掘進(jìn)比較困難，建議采取輔助措施提前處理。長(zhǎng)距離上軟下硬或硬巖地層，建議采用鉆爆法開(kāi)挖、盾構(gòu)空載推進(jìn)、拼裝管片通過(guò)。

3.1 局部上軟下硬地層的掘進(jìn)

上軟下硬地層是一種特殊的地質(zhì)，既具有軟巖地層的不穩(wěn)定性，又具有硬巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。為確保地面建(構(gòu))筑物的安全，必須采用土壓平衡模式掘進(jìn)。

3.1.1 掘進(jìn)參數(shù)選擇

1)刀盤轉(zhuǎn)速。在上軟下硬地層中掘進(jìn)，只需對(duì)掌子面切削即可剝落軟巖，但硬巖對(duì)刀盤、刀具的磨損較大，適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速，減少刀具受到的瞬時(shí)沖擊。刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.0～1.2 r/min。

2)土倉(cāng)壓力。由于軟巖容易坍塌，而硬巖不易破碎，為保護(hù)刀具需要降低掘進(jìn)速度，但對(duì)軟巖的穩(wěn)定不利，要保證掌子面的穩(wěn)定，需要保持較高的土壓。根據(jù)地層特性、覆土厚度等計(jì)算土倉(cāng)壓力，實(shí)際土倉(cāng)壓力設(shè)定值稍高于計(jì)算值。

3)刀盤扭矩和推力。刀盤扭矩保持在10～13 MPa，掘進(jìn)速度控制在3～5 mm/min，推力在10 000～18 000 kN。

4)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇。為保持土倉(cāng)壓力平衡，需控制螺旋輸送機(jī)的出渣速度，轉(zhuǎn)速在3～8 r/min。

3.1.2 掘進(jìn)輔助措施

1)由于刀具和軟硬不均巖面發(fā)生周期性碰撞，刀盤的震動(dòng)很大，主司機(jī)必須仔細(xì)聆聽(tīng)刀盤內(nèi)的聲音，觀察刀盤扭矩的變化，防止刀盤被卡死。

2)如果刀盤扭矩減小、掘進(jìn)速度降低、渣土溫度變高，可能刀具磨損嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)檢查并更換刀具，防止刀盤受損。

3)必須加強(qiáng)渣土改良，加泡沫的同時(shí)向土倉(cāng)內(nèi)加入泥漿(或膨潤(rùn)土)，對(duì)砂層或其他軟弱地層起泥膜作用，可有效防止軟弱地層坍塌。

3.2 局部硬巖地層的掘進(jìn)

盾構(gòu)在全斷面硬巖地層掘進(jìn)時(shí)，掌子面自穩(wěn)性好，采用半敞開(kāi)或敞開(kāi)模式掘進(jìn)。

3.2.1 掘進(jìn)參數(shù)選擇

1)刀盤轉(zhuǎn)速。刀盤轉(zhuǎn)速在1.5～1.7 r/min，每轉(zhuǎn)一圈刀具貫入量為5～10 mm，掘進(jìn)速度在7.5～17 mm/min。刀具破巖軌跡見(jiàn)圖3。

圖3 刀具破巖軌跡

2)土倉(cāng)壓力。硬巖中掌子面的自穩(wěn)性較好，可以保持較低的土壓進(jìn)行掘進(jìn)，土倉(cāng)內(nèi)渣土保持2/3左右。若地層含水量大時(shí)上部土壓可提高0.03～0.05 MPa，具體數(shù)值要考慮隧道覆土厚度來(lái)確定。

3)刀盤推力。刀盤扭矩一般為17～19 MPa，推力在14 000～17 000 kN調(diào)節(jié)。

4)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速。硬巖地層掘進(jìn)速度慢且土倉(cāng)內(nèi)渣土量少，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速在6～10 r/min進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2.2 掘進(jìn)輔助措施

1)注入泡沫既能冷卻刀具，又可以改良渣土的流動(dòng)性，泡沫用量一般為35 L/m，視渣土情況可加少量水。

2)由于硬巖地層隧道成形斷面完整光滑，同步注漿漿液初凝前處于流動(dòng)狀態(tài)，已安裝管片受到的浮力遠(yuǎn)大于自重，極易發(fā)生管片上浮事故。掘進(jìn)時(shí)將盾構(gòu)豎向姿態(tài)適當(dāng)調(diào)低以抵消一部分管片上浮值。將漿液初凝時(shí)間調(diào)整在8 h以內(nèi)，每隔10環(huán)管片注水泥-水玻璃雙液漿將同步注漿漿液隔離，同時(shí)加強(qiáng)人工測(cè)量盾構(gòu)和管片的姿態(tài)。

3.3 含花崗巖球狀風(fēng)化體(孤石)地層盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)

盾構(gòu)在含花崗巖球狀風(fēng)化體(孤石)地層掘進(jìn)時(shí)刀盤刀具磨損嚴(yán)重(見(jiàn)圖4)，甚至可能磨穿刀盤，造成地表坍塌或建筑物管線破壞。利用盾構(gòu)掘進(jìn)含孤石地層比較困難，應(yīng)探清孤石的分布、粒徑等，提前采取措施進(jìn)行處理。

圖4 刀盤嚴(yán)重磨損

3.3.1 利用刀具切削破碎孤石

1)適當(dāng)減小刀盤轉(zhuǎn)速，增大推力，同時(shí)采取刀盤正、反轉(zhuǎn)的方式緩慢切削孤石，注意控制刀盤的扭矩變化量在10%以內(nèi)。刀具破碎孤石效果見(jiàn)圖5。

圖5 刀具破碎孤石效果

2)盡可能向刀盤、土倉(cāng)內(nèi)多加入泡沫或膨潤(rùn)土泥漿，以使刀盤刀具降溫。

3.3.2 人工進(jìn)倉(cāng)處理

采取上述措施后，若未能破碎孤石，優(yōu)先考慮帶壓處理。作業(yè)人員進(jìn)入土倉(cāng)，利用液壓錘或靜態(tài)爆破進(jìn)行處理。

在無(wú)帶壓進(jìn)倉(cāng)條件或孤石數(shù)量較多時(shí)，考慮從地面進(jìn)行地層加固，待掌子面有足夠的自穩(wěn)能力后再進(jìn)倉(cāng)處理。地層加固方式應(yīng)綜合考慮地質(zhì)情況、隧道埋深、地面環(huán)境等確定。

準(zhǔn)確判定孤石的位置后，用沖孔鉆機(jī)從地面沖孔破碎是一種有效的處理方法。孤石體積較大，采取其他方法處理無(wú)效時(shí)，從地面施工豎井或人工挖孔樁進(jìn)行破碎也是可行的，但成本較高。

3.3.3 深孔爆破處理

深孔爆破是指孔深在5 m以上的鉆孔爆破技術(shù)，可根據(jù)孤石的形狀、大小來(lái)具體確定孔徑、深度和裝藥量大小，對(duì)厚度較大的孤石可實(shí)施分層爆破。通過(guò)調(diào)整炮眼間距和用藥量來(lái)控制爆破后石塊的大小，石塊單邊長(zhǎng)度控制在300 mm以下，以利于螺旋輸送機(jī)順利出渣。鉆孔直徑為110 mm，孔距和排距均為800 mm。孔內(nèi)雷管選用毫秒導(dǎo)爆管雷管，起爆雷管選用順發(fā)電雷管，炸藥選用乳化炸藥，標(biāo)準(zhǔn)直徑為60 mm，具體參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。深圳地鐵、廣東臺(tái)山核電站取水隧洞等工程采取該工藝，在盾構(gòu)到達(dá)前對(duì)孤石進(jìn)行了處理。深孔爆破示意見(jiàn)圖6。

圖6 深孔爆破示意圖

3.4 長(zhǎng)距離上軟下硬或硬巖地層施工技術(shù)

對(duì)于長(zhǎng)距離上軟下硬或硬巖地層，采用鉆爆法開(kāi)挖并進(jìn)行初期支護(hù)、隧道底部施作弧形鋼筋混凝土導(dǎo)向平臺(tái)、盾構(gòu)空載推進(jìn)拼裝管片通過(guò)、管片背后的空隙利用吹豆粒石與注漿結(jié)合的工藝，規(guī)避盾構(gòu)掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4.1 盾構(gòu)空載推進(jìn)拼裝管片

盾構(gòu)空載推進(jìn)時(shí)，止水條擠壓不緊容易造成管片漏水，主要采取以下措施：

1)在刀盤前方堆放粒石，利用粒石對(duì)刀盤正面的阻力和盾殼下部產(chǎn)生的摩擦力為刀盤提供反作用力。

2)每環(huán)管片用φ22 mm鋼筋與上一環(huán)管片相連，防止隧道貫通時(shí)刀盤前方突然失去反力造成已安裝的管片松動(dòng)。

3)合理選擇管片的安裝類型，控制推進(jìn)油缸行程差，使盾構(gòu)姿態(tài)偏差在±20 mm以內(nèi)。

4)當(dāng)環(huán)管片安裝完成后，對(duì)上一環(huán)管片螺栓進(jìn)行二次緊固，保證管片的塊與塊之間、環(huán)與環(huán)之間的緊密連接。

3.4.2 管片背襯回填

3.4.2.1 噴射豆粒石回填

每隔4.5 m在盾構(gòu)切口和初期支護(hù)間用砂袋圍擋，不小于2:00～10:00點(diǎn)鐘位置，從刀盤前方向盾殼外壁吹入粒徑5～10 mm的豆粒石。豆粒石累計(jì)噴射量至少達(dá)到管片背后孔隙的60%～70%。噴射豆粒石施工見(jiàn)圖7。

圖7 噴射豆粒石示意圖

3.4.2.2 盾尾同步注漿

同步注漿采用水泥砂漿，漿液初凝時(shí)間為8 h，終凝時(shí)間為10.5 h。注漿控制以觀察為主，從盾構(gòu)前方觀察有無(wú)漏漿，從管片開(kāi)孔檢查注漿效果，視情況調(diào)整漿液的初凝時(shí)間。

3.4.2.3 補(bǔ)充注漿

第1次補(bǔ)充注漿主要是填充管片頂部的空洞。盾構(gòu)每推進(jìn)6 m從管片1:00或11:00點(diǎn)鐘位置的注漿孔注入水泥單液漿，注漿時(shí)避開(kāi)封頂塊位置。盾構(gòu)通過(guò)鉆爆法隧道后，根據(jù)管片間滲漏水情況，注水泥-水玻璃雙液漿止水。

廣州市軌道交通3號(hào)線大石南—漢市區(qū)間盾構(gòu)工程、廣州大學(xué)城供熱供冷管道過(guò)江隧道工程、深圳地鐵5號(hào)線盾構(gòu)工程均采用該工藝，順利規(guī)避了硬巖隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)。

4 盾構(gòu)施工輔助工法

盾構(gòu)法在城市地鐵隧道施工中的作用越來(lái)越重要，但盾構(gòu)不是萬(wàn)能的，需要在輔助工法的配合下，才能最大程度發(fā)揮盾構(gòu)的性能。

4.1 端頭地層加固技術(shù)

端頭土體加固效果不好是盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，必須根據(jù)端頭土體的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和周圍環(huán)境選擇合理的加固方法。區(qū)間端頭采用φ800@600三重管旋噴樁加固，縱向加固長(zhǎng)度為10 m，橫向隧道輪廓外3 m。每個(gè)端頭設(shè)3口備用降水井。要求加固后的土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8 MPa，滲透系數(shù)應(yīng)小于1.0×10-7cm/s。

4.2 帶壓進(jìn)倉(cāng)技術(shù)

檢查刀盤及更換刀具一般選擇在穩(wěn)定地層中進(jìn)行，在上軟下硬地層或其他不穩(wěn)定地層中檢查刀盤刀具時(shí)，必須進(jìn)行地層穩(wěn)定性評(píng)估，必要時(shí)采取地層加固措施。土壓平衡盾構(gòu)配備有帶壓進(jìn)倉(cāng)系統(tǒng)，可以在壓氣狀態(tài)下安全進(jìn)倉(cāng)進(jìn)行作業(yè)。帶壓進(jìn)倉(cāng)作業(yè)屬于非常危險(xiǎn)的工作，進(jìn)倉(cāng)人員必須嚴(yán)格選拔并經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)。

對(duì)土壓平衡盾構(gòu)而言，采用壓氣法換刀難度相對(duì)較大。在換刀位置前5環(huán)開(kāi)始加入優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土進(jìn)行渣土改良，掘進(jìn)到預(yù)定里程后，停止掘進(jìn)，通過(guò)加泥系統(tǒng)向土倉(cāng)的頂部泵送膨潤(rùn)土泥漿，用膨潤(rùn)土泥漿置換土倉(cāng)內(nèi)的渣土，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，漿液逐步滲透到地層的孔隙中，通過(guò)螺旋輸送機(jī)將土倉(cāng)內(nèi)的渣土逐步排空。當(dāng)螺旋輸送機(jī)出來(lái)的渣土非常少時(shí)，停止出渣，繼續(xù)向土倉(cāng)內(nèi)注入泥漿，讓泥漿充分滲透到地層，形成泥膜(見(jiàn)圖8)。泥膜的形成可以防止氣體逃逸，保持土倉(cāng)內(nèi)壓力的穩(wěn)定，從而保證作業(yè)安全。

圖8 形成的泥膜

4.3 建(構(gòu))筑物保護(hù)技術(shù)

廈門市具有歷史文化價(jià)值的建筑物眾多，對(duì)建筑物保護(hù)要求高。隧道穿越大量民用住宅、商業(yè)大廈、交通繁忙的公路、高架橋等，沿線有密集的種類繁多的地下管線、高架電塔等，地表環(huán)境極其復(fù)雜。

1)加強(qiáng)與產(chǎn)權(quán)單位的溝通協(xié)調(diào)，調(diào)查了解建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)類型、埋置地層以及結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀等。

2)確定相應(yīng)的沉降控制值，制定專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，實(shí)現(xiàn)信息化施工。

3)緊鄰或穿越建(構(gòu))筑物施工前視情況進(jìn)行地層預(yù)加固，盾構(gòu)穿越時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)跟蹤注漿。

4)過(guò)建(構(gòu))筑物前做好盾構(gòu)檢修保養(yǎng)，保證盾構(gòu)性能良好。施工中加強(qiáng)掘進(jìn)參數(shù)控制，做好同步注漿和洞內(nèi)補(bǔ)充注漿。

4.4 監(jiān)控量測(cè)技術(shù)

將盾構(gòu)始發(fā)端頭、到達(dá)端頭、穿越或鄰近通過(guò)地面建(構(gòu))筑物作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)段，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括沉降、傾斜、地下水位、土體分層沉降等。區(qū)間線路監(jiān)測(cè)主要以沉降監(jiān)測(cè)為主。

盾構(gòu)掘進(jìn)前明確監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)控制值及報(bào)警值，進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，并及時(shí)反饋指導(dǎo)施工。

5 結(jié)論與討論

盾構(gòu)法施工在廈門市系首次采用，因而沒(méi)有系統(tǒng)性的成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。只要工程實(shí)施前期做好詳細(xì)的地質(zhì)勘查工作，摸清工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，選擇地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)的盾構(gòu)設(shè)備，借鑒國(guó)內(nèi)其他城市地鐵在部分特殊地質(zhì)下的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，合理選擇盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)及輔助工法，加強(qiáng)掘進(jìn)過(guò)程控制，提高盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理水平，安全優(yōu)質(zhì)建好軌道交通1號(hào)線的目標(biāo)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

鑒于廈門軌道交通工程的復(fù)雜性，應(yīng)積極探索盾構(gòu)施工洞內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的研究和應(yīng)用，進(jìn)一步彌補(bǔ)地面地質(zhì)勘查的不足。如此復(fù)雜的地質(zhì)條件集中于一個(gè)城市，在國(guó)內(nèi)尚屬罕見(jiàn)，本文提出的各種工藝尚需在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證完善。

本文介紹的特殊地質(zhì)條件下的盾構(gòu)施工工藝均有成熟的工程實(shí)踐案例，對(duì)廈門軌道交通盾構(gòu)法施工具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義和具體借鑒價(jià)值。結(jié)合廈門軌道交通的建設(shè)，進(jìn)一步研究盾構(gòu)法施工在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用，對(duì)拓展土壓平衡盾構(gòu)的使用范圍，提升我國(guó)盾構(gòu)施工技術(shù)水平的具有重要意義。

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國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)無(wú)進(jìn)洞隧道內(nèi)拆除技術(shù)在新加坡地鐵成功應(yīng)用

日前，新加坡地鐵市區(qū)線三期C923A項(xiàng)目4條隧道掘進(jìn)任務(wù)全部完成，標(biāo)志著該項(xiàng)目主體隧道土建施工基本結(jié)束。

C923A項(xiàng)目由2段長(zhǎng)度分別為1.5 km和800 m的雙線隧道，以及處于2隧道區(qū)間中部的盾構(gòu)始發(fā)井組成，采用由上海隧道股份自行研制的國(guó)產(chǎn)土壓平衡盾構(gòu)施工。施工期間，首次在國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)中應(yīng)用“盾構(gòu)無(wú)進(jìn)洞并在隧道內(nèi)拆除”技術(shù)，盾構(gòu)在完成1.5 km隧道推進(jìn)后，盾構(gòu)殼體留在接口處，內(nèi)部部件拆離后由始發(fā)井運(yùn)出，經(jīng)地面重新裝配后送入井下再次始發(fā)，向相反方向完成剩余800 m隧道區(qū)間推進(jìn)。

由于在隧道內(nèi)拆除盾構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)較高，所有吊點(diǎn)都經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算和驗(yàn)核，保證項(xiàng)目安全推進(jìn)。

(摘自 隧道網(wǎng) http://www.stec.net/sites/suidao/ConPg.aspx?InfId=c0720db1-6aac-42a0-a41f-e0c2c2682a02&CtgId=77bc9040-5c59-4063-b0a5-2771b7223dd9 2014-07-22)

ShieldTunnelingTechnologiesforXiamenMetrounderComplexGeologicalConditions

YANG Shujiang
(ChinaRailwayTunnelGroupCo.,Ltd.,Luoyang471009,Henan,China)

The shield tunneling of Line 1 of Xiamen Metro is studied in terms of geology survey,shield selection,shield boring under complex geological conditions and assistant construction methods,so as to ensure the successful construction of the project.Conclusions drawn are as follows: 1)Detailed engineering geological and hydrogeological survey is the basis for the construction of the project;2)Shield suitable for the geological conditions of the project is fundamental for the construction of the project;3)Proper shield boring parameters and proper assistant construction methods are guarantee for the construction of the project.

Xiamen Metro;complex geology;shield selection;construction;assistant construction method

2014-05-19;

2014-06-20

楊書江(1973—)，男，山東招遠(yuǎn)人，1996年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，礦井建設(shè)專業(yè)，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事城市軌道交通工程技術(shù)管理工作。

10.3973/j.issn.1672-741X.2014.08.010

U 45

B

1672-741X(2014)08-0765-06