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：第一，三軸攪拌法；第二，凍結(jié)法；第三，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)：第一，環(huán)保性較好；第二，止水性較好；第三，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，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)開挖面穩(wěn)定控制技術(shù)

在盾構(gòu)施工過程中，開挖面具有的穩(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)的開挖面具有的穩(wěn)定性，有著如下幾種特點(diǎn)：第一，開挖面穩(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；第二，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，從而大大提高其開挖面穩(wěn)定性的控制難度。

在上述情況下，可以從如下幾個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)開挖面穩(wěn)定控制：第一，開挖面支護(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；第二，有效改良土倉(cāng)內(nèi)的土體，以提高開挖面支撐介質(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。第三，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：第一，穩(wěn)定性；第二，填充性；第三，流動(dòng)性；第四，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。與此同時(shí)，泵送過程中不會(huì)泌水、沒有堵塞情況，從而避免泥水后竄情況出現(xiàn)，也不會(huì)給盾尾裝置造成破壞。另外，上述漿液具有的抵抗隧道上浮的能力較好，并且，成本比雙液漿要低30%到50%之間。

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：第一，地面后期的沉降有效減少；第二，后期沉降的穩(wěn)定時(shí)間有效減少；第三，盾尾后方的變形情況有效減少。由此可見，在實(shí)踐施工過程中，如果遇到盾構(gòu)穿越地層比較復(fù)雜的情況，或者是需要在重要建筑物中穿越，則需要注重注漿壓力、注漿量雙控技術(shù)的合理應(yīng)用。

4 超大直徑土壓盾構(gòu)運(yùn)行時(shí)給周邊土體帶來(lái)的影響分析

在我國(guó)各種隧道工程的研究中，超大直徑土壓盾構(gòu)運(yùn)行的研究還比較少，因此，結(jié)合上海的相關(guān)工程來(lái)進(jìn)行分析，需要在盾構(gòu)推進(jìn)斷面上完成如下工作：第一，水土壓力計(jì)的埋設(shè)；第二，測(cè)斜管的埋設(shè)；第三，地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)；第四，深層沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)。根據(jù)研究結(jié)果和相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)推進(jìn)帶來(lái)的影響主要呈現(xiàn)橢圓形，并且，盾構(gòu)切口前方的土體也會(huì)受到影響，在位移距離是10 mm左右時(shí)，影響范圍是盾構(gòu)上方10 m左右、側(cè)向2.6 m左右。與此同時(shí)，盾構(gòu)推進(jìn)會(huì)給橫向沉降槽的寬度帶來(lái)影響，與實(shí)際施工情況有著極大聯(lián)系，因而地表的變形范圍在切口前的20 m、盾尾后方的40～70 m之間。另外，后期的變形在總變量中的占比是30%和50%之間，并且，盾尾脫出后的15～25 d之間，變形逐步處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)給隧道的整體質(zhì)量帶來(lái)更多影響。

[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、存在的問題及發(fā)展思路[J].隧道建設(shè),2014,(3):179-187.

2016-12-19

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。

U455.4

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1008-3383(2017)03-0166-02