盾構(gòu)隧道技術(shù)問題和施工管理淺析

顧繼祿

摘要：隨著我國城市人口的急劇增長和城市建設(shè)的高速發(fā)展，地下工程建設(shè)成為時(shí)代發(fā)展的需求，各種地下交通隧道在很大程度上緩解了城市地面的交通壓力，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。用于地下工程施工的最常用的方法就是利用盾構(gòu)機(jī)在地面以下挖出隧道。隨著盾構(gòu)施工的不斷更新，盾構(gòu)挖掘機(jī)及其相關(guān)的一套施工技術(shù)和施工工藝流程日趨成熟，成為進(jìn)行地下工程施工的主要手段。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道技術(shù)；施工管理；防范措施

盾構(gòu)施工經(jīng)過長期的發(fā)展和演變逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化、信息化，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制操作，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了施工進(jìn)度；盾構(gòu)法在松軟地層中施工挖掘較大、較深的隧道更加具有明顯的優(yōu)勢。但是盾構(gòu)機(jī)的造價(jià)比較大，在施工過程中涉及到的施工工藝和流程比較復(fù)雜，此外，盾構(gòu)施工還需要多種難度較大的施工技術(shù)相互配合同時(shí)施工。

一、盾構(gòu)隧道施工的問題

采用盾構(gòu)法進(jìn)行地下施工時(shí)應(yīng)該注意地層位移的問題。由于盾構(gòu)管片外壁和內(nèi)壁之間存在一定的空隙，當(dāng)管片脫離盾尾時(shí)勢必會(huì)造成地面的變形，引起隧道的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的位移，會(huì)引發(fā)一系列的不良后果，甚至產(chǎn)生重大事故。因此必須采取一定的盾尾注漿技術(shù)，將管片脫離盾尾時(shí)產(chǎn)生的空隙進(jìn)行有效的填充，才能減少對隧道穩(wěn)定性的影響。在對盾尾進(jìn)行注漿施工時(shí)，應(yīng)該充分了解地下工程的地質(zhì)條件、施工條件等，確定適合的注漿方式和工藝流程，同時(shí)還應(yīng)該合理確定注漿材料的選擇、成分配比，設(shè)計(jì)合理的注漿位置，保證適宜的注漿壓力和注漿量等。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致地下工程出現(xiàn)質(zhì)量問題。

二、盾構(gòu)隧道施工管理

（一）注入漿液配置管理

對盾構(gòu)管片與盾尾之間的空隙進(jìn)行注漿，注漿材料的選擇和配比直接影響著注漿的效果和隧道的上浮。通過對注漿材料進(jìn)行一系列的試驗(yàn)，如強(qiáng)度試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、坍落度試驗(yàn)、稠度試驗(yàn)、泌水率試驗(yàn)、固結(jié)壓縮試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)、抗沖刷試驗(yàn)、PH值試驗(yàn)等，可以得出以下結(jié)論：（1）如果想要使注入的漿液達(dá)到一定的稠度要求和保水性能，可以適當(dāng)增加膨潤土的含量，膨潤土在一定程度上能夠抑制漿液的流動(dòng)性能，使?jié){液的泌水率得以降低。（2）如果想要使注入漿液的坍落度達(dá)到要求，可以適量降低粉煤灰的含量，增加適量黃砂，以抑制漿液流動(dòng)，同時(shí)降低漿液的稠度和坍落度。（3）想要增加注入漿液的抗壓強(qiáng)度和壓縮模量，可以通過增加粉煤灰代替石灰膏的方法來實(shí)現(xiàn)。（4）為了增加砂漿尤其是膨潤土砂漿的流動(dòng)性能，可以添加適量的泵送劑，能夠達(dá)到很好的效果。（5）NaOH能夠使注入漿液的強(qiáng)度變小，但是使用其作為外加劑能夠大大提高和改善盾構(gòu)管路的易清洗性能。

（二）同步注漿管理

在地下工程的含水層中，盾構(gòu)管片由于處于挖掘過程中圓形坑道的液體中，盾構(gòu)管片隨時(shí)會(huì)發(fā)生上浮現(xiàn)象。這就必須采取一定的措施對盾構(gòu)管片脫離盾尾之后進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束，一般情況下，應(yīng)該在管片在適當(dāng)長度內(nèi)受到盾尾32根M30剛性連接的彎螺栓約束的時(shí)間段內(nèi)，及時(shí)向盾尾管片的空隙內(nèi)注入一定材料及配合比的漿液，從而將管片適當(dāng)固定。

如果漿液配比沒有嚴(yán)格按照其程序和材料比例進(jìn)行，有可能使?jié){液進(jìn)入盾構(gòu)尾部的鋼絲刷進(jìn)而使其變形。盡管盾構(gòu)尾部鋼絲刷變形能夠?qū)е露軜?gòu)尾部的漿液泄漏，但是它能比較有效地控制隧道的上浮。為了避免盾構(gòu)尾部鋼絲刷的變形，可以采用注漿孔進(jìn)行注漿。如圖1所示。

如果隧道的上浮范圍和程度都比較大時(shí)，一方面可以采取一定的手段加大隧道拱頂?shù)膲毫?，靠外部?qiáng)制作用減小隧道的上浮，另一方面可以通過補(bǔ)充注入適當(dāng)?shù)臐{液來控制隧道的上浮。一般可以選擇雙液漿的方式進(jìn)行注漿，對于隧道上浮情況嚴(yán)重的，可以選用防水效果突出的聚胺脂作為注漿材料。圖2為某隧道補(bǔ)充注漿量與盾構(gòu)管片上浮量的關(guān)系圖。

（三）泥水指標(biāo)管理

在進(jìn)行盾構(gòu)挖掘施工過程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制掘進(jìn)過程中的泥水比重。如果泥水比重過高，就會(huì)對漿液的輸送能力產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致隧道的上??；如果泥水比重過低，將在很大程度上破壞盾構(gòu)開挖面的整體穩(wěn)定性，影響施工質(zhì)量。最好使泥水的比重高于1.15g/cm3，同時(shí)不要超過1.30 g/cm3。在實(shí)際地下工程施工中，根據(jù)具體的施工條件可以適當(dāng)調(diào)整泥水的比重。

（四）盾構(gòu)姿態(tài)管理

在使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行挖掘工作過程中，盡量使挖掘機(jī)的行進(jìn)姿態(tài)保持較小幅度的擺動(dòng)，以保證管片受到均勻的環(huán)面荷載，減少周圍土體對盾構(gòu)施工的干擾作用。盾構(gòu)機(jī)盡量沿著隧道的軸線進(jìn)行小范圍內(nèi)蛇形行進(jìn)，盡量控制在規(guī)范要求的水平和直線的偏差范圍以內(nèi)，在掘進(jìn)工作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)是否產(chǎn)生過大偏差并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行糾正。

結(jié)語：

在盾構(gòu)掘進(jìn)隧道施工過程中，盾構(gòu)尾部的同步注漿是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對隧道的上浮有重要影響。在施工中應(yīng)該綜合運(yùn)用各種合理準(zhǔn)確的方法進(jìn)行預(yù)測和計(jì)算。

參考文獻(xiàn)：

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