超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

張乙

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng)550001)

超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

張乙

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng)550001)

就超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行合理分析和探討，以促進(jìn)隧道工程施工質(zhì)量進(jìn)一步提高。

超大直徑;土壓平衡;盾構(gòu);隧道施工;關(guān)鍵技術(shù)

1 超大直徑土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)出洞施工技術(shù)

在城市的發(fā)展中，超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工占據(jù)著非常重要的地位，需要對(duì)其施工中的關(guān)鍵技術(shù)有一定了解，才能更好的促進(jìn)施工質(zhì)量進(jìn)一步提高。根據(jù)相關(guān)研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各種超大直徑盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)的應(yīng)用，都是結(jié)合利用加固、降水兩種方法，其中，加固方式有:(1)三軸攪拌法;(2)凍結(jié)法;(3)高壓旋噴樁結(jié)合法。在我國(guó)各種隧道建設(shè)中，上海中環(huán)上中路越江隧道在實(shí)際施工時(shí)，采用的超大直徑盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)，是通過(guò)凍結(jié)法倆進(jìn)行加固處理的。通常情況下，凍結(jié)法有著如下幾種特點(diǎn):(1)環(huán)保性較好;(2)止水性較好;(3)安全性較好。但是，土層在凍結(jié)的時(shí)候，其可能出現(xiàn)融沉、凍脹等現(xiàn)象，從而影響工程的施工質(zhì)量，并且，土體解凍后的穩(wěn)定性不夠強(qiáng)、解凍時(shí)間與隧道變形情況等都有較大控制難度。因此，需要對(duì)上述凍結(jié)法進(jìn)行一定改良，采用分區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)制解凍、注漿的方式，可以使其穩(wěn)定性、強(qiáng)度等大大提高，從而有效減少地面變形情況。與此同時(shí)，地層的穩(wěn)定時(shí)間也會(huì)縮短，即在很短的實(shí)踐內(nèi)容可以得到有效融沉，并且，隧道壁在采取注漿處理后，其穩(wěn)定性不會(huì)受到很大影響，對(duì)于縮短整個(gè)隧道工程的施工工期有著極大意義。

由此可見(jiàn)，加固處理如果采用三軸攪拌站、高壓旋噴樁相結(jié)合的方式，不但能很好的滿足超大型盾構(gòu)進(jìn)出洞的相關(guān)要求，還能降低施工成本、縮短施工工期，從而在保證降水良好性、加固質(zhì)量等的基礎(chǔ)上，提高整個(gè)隧道工的施工安全性。

2 超大直徑土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定控制技術(shù)

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，開(kāi)挖面具有的穩(wěn)定性，會(huì)給地表沉降情況帶來(lái)極大影響。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，超大直徑土壓平衡盾構(gòu)的開(kāi)挖面具有的穩(wěn)定性，有著如下幾種特點(diǎn):(1)開(kāi)挖面穩(wěn)定控制機(jī)理方面。超大直徑型的在土壓平衡盾構(gòu)中不適用;(2)超大直徑土壓平衡盾構(gòu)，使土體壓力的分布差異性很大，并且，可以在同一個(gè)斷面上切削土層，從而大大提高其開(kāi)挖面穩(wěn)定性的控制難度。

超大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的示意圖，在上述情況下，可以從如下幾個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)開(kāi)挖面穩(wěn)定控制:(1)開(kāi)挖面支護(hù)土壓系數(shù)的確定，需要合理運(yùn)用試掘進(jìn)技術(shù)、試驗(yàn)段，才能確保其調(diào)整與實(shí)際施工情況相符;(2)有效改良土倉(cāng)內(nèi)的土體，以提高開(kāi)挖面支撐介質(zhì)土砂的塑性和粘稠度，并降低其摩擦角和滲透率等。同時(shí)，土倉(cāng)內(nèi)土壓力的波動(dòng)范圍有效減少，可以使開(kāi)挖面穩(wěn)定性提升，并且，壓力倉(cāng)內(nèi)渣土流動(dòng)性的提高，可以使盾構(gòu)總推力、刀盤扭矩等有效降低。(3)合理改制盾構(gòu)，如土倉(cāng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)的完善、土體改良系統(tǒng)的增設(shè)等。

3 超大直徑土壓平衡盾構(gòu)單液漿注漿壓力、注漿量雙控技術(shù)

3.1 同步注漿單液漿施工技術(shù)的分析

根據(jù)以往膨潤(rùn)土單液漿的應(yīng)用情況來(lái)看，其如果是盾構(gòu)的同步注漿液，是不具備較好可硬性的，在將其注入到土層以后，漿液中的主要骨料、水會(huì)出現(xiàn)分離現(xiàn)象，從而出現(xiàn)水分大量流失的情況，最終增大隧道后期沉降的控制難度。因此，注重雙液型漿液的合理應(yīng)用，通過(guò)水泥漿液、具有速凝劑作用的水玻璃的共同作用，可以大大減少初凝時(shí)間，并使早期強(qiáng)度、后期強(qiáng)度都增大，甚至縮小其固結(jié)后的體積。但是，這種施工技術(shù)的施工要求較高，必須加強(qiáng)施工控制，并且，注漿量非常大，會(huì)給周邊土體帶來(lái)極大擾動(dòng)，從而影響漿液填充的均勻性。

與大直徑盾構(gòu)相比，超大直徑土壓平衡盾構(gòu)漿液流動(dòng)的距離要長(zhǎng)一些，因此，其對(duì)如下幾個(gè)方面的要求較高一些:(1)穩(wěn)定性;(2)填充性;(3)流動(dòng)性;(4)粘稠度，才能實(shí)現(xiàn)盾尾間隙的有效填補(bǔ)，最終避免土體劈裂現(xiàn)象出現(xiàn)。目前，超大直徑土壓平衡盾構(gòu)漿液使用的骨料主要是砂，膠凝材料主要是粉煤灰、石灰，并將一定量膨潤(rùn)土、外加劑添加進(jìn)去，可以使?jié){液的性能發(fā)生很大變化。在實(shí)際施工過(guò)程中，上述漿液在利用漿液自身抗剪屈服強(qiáng)度的情況下，可以避免隧道出現(xiàn)極大變形情況。所以，新拌漿液的可泵性，是對(duì)坍落度進(jìn)行檢測(cè)，并且，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，單液漿具有的泵送性更好，從而能獲得更好填充效果。

3.2 注漿壓力、注漿量雙控技術(shù)的分析

以往盾構(gòu)施工同步注漿技術(shù)的應(yīng)用中，施工人員對(duì)注漿量控制比較看重，但對(duì)注漿壓力沒(méi)有給予高度重視，并且，隨著城市發(fā)展這種注漿技術(shù)已經(jīng)不能很好的滿足其需求。在這種情況下，注漿壓力、注漿量雙控技術(shù)的合理運(yùn)用，通過(guò)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，可以更好的保證盾尾后方的壓力平衡性。同時(shí)，注重注漿量的有效控制，讓注漿率保持在110%和140%之間，可以獲得如下幾種效果: (1)地面后期的沉降有效減少;(2)后期沉降的穩(wěn)定時(shí)間有效減少;(3)盾尾后方的變形情況有效減少。

［1］胡斌.超大直徑土壓平衡盾構(gòu)復(fù)雜地層中下穿機(jī)場(chǎng)滑行道沉降控制技術(shù)研究［J］.城市道橋與防洪，2015，(8):128－131.

［2］周文波.超大直徑土壓平衡盾構(gòu)在中心城區(qū)公路隧道中的應(yīng)用技術(shù)探討［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，(3): 1－7.

［3］王夢(mèng)恕.中國(guó)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)隧道技術(shù)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及發(fā)展思路［J］.隧道建設(shè)，2014，(3):179－187.

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1008－3383(2017)04－0164－01

2016－12－01

張乙(1976－)，男，貴州安順人，高級(jí)工程師，研究方向:公路與橋梁工程。