軟土地區(qū)小間距盾構(gòu)施工技術(shù)

□文/王佩芬

軟土地區(qū)小間距盾構(gòu)施工技術(shù)

□文/王佩芬

文章針對(duì)水平逐漸接近的小間距隧道進(jìn)行研究，對(duì)先行隧道采取了一系列加固措施，在后行隧道施工過(guò)程中對(duì)先行隧道臺(tái)車(chē)支撐，隧道收斂，管片浮沉進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況優(yōu)化施工措施，順利通過(guò)了小間距段施工。

小間距；隧道；盾構(gòu)；軟土

1　工程概況

天津地鐵2號(hào)線(xiàn)建國(guó)道—天津站區(qū)間天津站接收段隧道間距從距離接收洞門(mén)處87m位置的6m，逐漸減少到接收洞門(mén)位置的0.98m。小間距區(qū)段的地層主要為粉質(zhì)粘土、粘土、粉土及粉細(xì)砂，局部為淤泥質(zhì)土。盾構(gòu)隧道穿越范圍內(nèi)的土層為51粉質(zhì)粘土、61粉質(zhì)粘土、72粉土層，距隧道下方2m左右存在一層厚度約10m的74粉砂層。

隧道左右線(xiàn)分別采用2臺(tái)海瑞克加泥式土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)，先施工左線(xiàn)后施工右線(xiàn)，盾構(gòu)機(jī)均在天津站明洞接收

2　小間距段加固措施

2.1水平凍結(jié)

采用“杯狀”凍結(jié)，凍結(jié)長(zhǎng)度11m，前3m全斷面凍結(jié)加固，后8m環(huán)形凍結(jié)加固，見(jiàn)圖1。

圖1　冷凍加固布孔剖面

2.2小間距注漿

完成左線(xiàn)的接收后，需再次對(duì)小間距段進(jìn)行注漿加固（隧道內(nèi)進(jìn)行）并進(jìn)行洞門(mén)的注漿封堵工作，左線(xiàn)小間距段為最后20環(huán)管片，管片為特殊管片，每環(huán)注漿孔位16個(gè)。

2.3左線(xiàn)隧道輪式臺(tái)車(chē)[1]

先行隧道施工完成后采用支撐臺(tái)車(chē)對(duì)成型隧道進(jìn)行支撐并利用臨時(shí)支撐進(jìn)行完善。

1）支撐臺(tái)車(chē)。支撐臺(tái)車(chē)采用液壓系統(tǒng)，共計(jì)2套液壓站，單組滾壓缸φ100mm缸徑，行程180/200mm，環(huán)向6個(gè)，共96個(gè)油缸；組推缸φ180mm缸徑，行程450mm，在臺(tái)車(chē)連接處采用2組油缸2×2=4（個(gè)），φ100mm油缸頂推力8t，φ180mm油缸頂推力40t，見(jiàn)圖2和圖3。

圖2　輪式支撐臺(tái)車(chē)

圖3　輪式支撐臺(tái)車(chē)

實(shí)心橡膠輪直徑φ250mm、寬150mm、軸徑φ65mm、輪壓10t。一組4個(gè)，環(huán)向6組×4=24（個(gè)），共384個(gè)。盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中系統(tǒng)液力控制在16 MPa，工作壓力12 MPa。

輪式支撐臺(tái)車(chē)滿(mǎn)足對(duì)小間距的支撐要求；可提前對(duì)管片施加一定的預(yù)頂力（10 kN），使支撐與管片緊密接觸，防止因支撐不到位導(dǎo)致管片發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。

3　施工措施

3.1盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制措施

在冰凍體內(nèi)盾構(gòu)機(jī)糾偏較為困難，掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制，應(yīng)將盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)按照洞門(mén)實(shí)際測(cè)量軸線(xiàn)進(jìn)行掘進(jìn)。應(yīng)注意的是，由于凍結(jié)體下部融化的影響，一般將垂直方向的盾構(gòu)機(jī)偏差控制在比設(shè)計(jì)洞門(mén)高10～20mm。

3.2掘進(jìn)參數(shù)選擇及渣土改良技術(shù)措施

在后行盾構(gòu)隧道小間距施工過(guò)程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。掘進(jìn)過(guò)程中始終保證土倉(cāng)壓力與作業(yè)面水土壓力的動(dòng)態(tài)平衡，控制好盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)，刀盤(pán)掘進(jìn)時(shí)不能正對(duì)已成型隧道，保證盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)背離已成型隧道。后施工的隧道在掘進(jìn)時(shí)向土倉(cāng)加注發(fā)泡劑等潤(rùn)滑劑，減小刀盤(pán)所受扭矩，同時(shí)降低總推力。

3.3同步注漿的控制

后施工隧道在同步注漿施工時(shí)可適當(dāng)降低3、4號(hào)注漿管的設(shè)定注漿壓力0.05～0.07 MPa（主要依據(jù)為與之對(duì)應(yīng)的土壓力大小相當(dāng)）。同時(shí)考慮到地面沉降控制將存在很大難度，提高1、2號(hào)注漿管的設(shè)定注漿壓力，特別需要增大1號(hào)注漿管的注漿壓力使盾構(gòu)隧道頂部空隙填充滿(mǎn)，同步注漿壓力取土壓力的1.3倍即0.27～0.3 MPa之間，根據(jù)地面沉降和左線(xiàn)隧道姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

3.4加強(qiáng)對(duì)先行隧道的監(jiān)測(cè)

對(duì)先行隧道每天進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在軸線(xiàn)向后施工隧道方向產(chǎn)生偏移10mm以上時(shí)，則需在后施工隧道內(nèi)進(jìn)行二次注漿，二次注漿壓力取1.0～1.1倍的靜止水土壓力，最大不超過(guò)0.35 MPa。

4　監(jiān)測(cè)

4.1監(jiān)測(cè)方案[2]

對(duì)隧道凈間距＜3m的部位（420～440環(huán)）進(jìn)行針對(duì)性監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析各種施工因素對(duì)地表變形的影響，提供改進(jìn)施工。及時(shí)掌握施工過(guò)程中，支撐臺(tái)車(chē)的內(nèi)力變化和右線(xiàn)盾構(gòu)推進(jìn)之間的關(guān)系。當(dāng)其超出設(shè)計(jì)最大值時(shí)，及時(shí)采取有效措施，以避免支撐臺(tái)車(chē)因受力過(guò)大而導(dǎo)致破壞，引起局部圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)乃至整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的破壞，結(jié)合工程需要，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表1和圖4。

表1　監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

圖4　監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

支撐臺(tái)車(chē)內(nèi)力監(jiān)測(cè)通過(guò)鋼筋計(jì)的應(yīng)力計(jì)算來(lái)監(jiān)測(cè)，測(cè)量斷面選擇在支撐臺(tái)車(chē)3、9點(diǎn)方向的支撐臂上。施工過(guò)程中，根據(jù)儀器內(nèi)置鋼弦的頻率變化計(jì)算相應(yīng)受力。

4.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

左1～左8代表左線(xiàn)隧道遠(yuǎn)離右線(xiàn)隧道側(cè)測(cè)點(diǎn)，右1～右8代表左線(xiàn)隧道鄰近右線(xiàn)隧道側(cè)測(cè)點(diǎn)。

1）管片浮沉。正常盾構(gòu)區(qū)間測(cè)量數(shù)據(jù)顯示盾構(gòu)施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線(xiàn)隧道施工完成后受右線(xiàn)施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線(xiàn)間距為2.14m，累計(jì)沉降為1.98mm，進(jìn)入加固區(qū)后沉降略有減小。總體來(lái)看，右線(xiàn)隧道施工對(duì)左線(xiàn)隧道沉降影響很小，見(jiàn)表2。

表2　管片浮沉累計(jì)變化mm

2）隧道收斂。正常盾構(gòu)區(qū)間測(cè)量數(shù)據(jù)顯示盾構(gòu)施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線(xiàn)隧道施工完成后受右線(xiàn)施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線(xiàn)間距為2.14m，累計(jì)變化為1.5mm，進(jìn)入加固區(qū)后沉降略有減小。總體來(lái)看，右線(xiàn)隧道施工對(duì)左線(xiàn)隧道沉降影響很小，見(jiàn)表3。

表3　管片收斂累計(jì)變化mm

3）支撐臺(tái)車(chē)內(nèi)力?？紤]采用的監(jiān)測(cè)手段，個(gè)別點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在偶然誤差，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本上能夠反映在后行隧道施工過(guò)程中對(duì)先行隧道的影響規(guī)律，臺(tái)車(chē)支撐受力變化較為平緩且累計(jì)變化值遠(yuǎn)小于初始受力，見(jiàn)表4。

表4　支撐臺(tái)車(chē)內(nèi)力累計(jì)變化kN

5　結(jié)論及建議

1）在軟土地區(qū)平行小間距隧道施工時(shí)，通過(guò)對(duì)先行隧道注漿加固、臺(tái)車(chē)加固等措施，能夠有效降低后行隧道施工時(shí)對(duì)先行隧道的擾動(dòng)，保證了工程順利實(shí)施。

2）小間距隧道若存在曲線(xiàn)段的情況，要先施工內(nèi)側(cè)隧道后施工外側(cè)隧道，同時(shí)控制好盾構(gòu)姿態(tài)，刀盤(pán)盡量背離既有隧道。

3）兩條隧道應(yīng)錯(cuò)開(kāi)施工，先行隧道注漿加固體等保護(hù)措施完成后，后行隧道才能施工。

4）后行隧道施工時(shí)及時(shí)進(jìn)行同步注漿、二次（或多次）注漿措施，有效減少由于近距離雙線(xiàn)隧道施工帶來(lái)的地面沉降。

5）對(duì)先行隧道每天進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在軸線(xiàn)向后施工隧道方向產(chǎn)生偏移4mm以上時(shí)，應(yīng)在后施工隧道內(nèi)進(jìn)行二次注漿，注漿位置為發(fā)生偏移處對(duì)應(yīng)的后行隧道管片注漿孔。

6）在后行盾構(gòu)隧道小間距施工過(guò)程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。

[1]方東明，李平安.小間距長(zhǎng)距離上下重疊盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2010，30（3）：309-312.

[2]王啟耀，鄭永來(lái)，凌宇峰，等.近距離雙線(xiàn)盾構(gòu)隧道施工相互影響的監(jiān)測(cè)與分析[J].地下空間，2003，23（3）：229-233.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.020

□U455

□C

□1008-3197（2015）03-52-03

□2015-01-05

□王佩芬/女，1982年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事市政工程技術(shù)管理工作。