盾構(gòu)下穿既有地下通道施工技術(shù)

施德佳

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與信息手段現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在實(shí)際對(duì)地下通道進(jìn)行施工時(shí)間注意與科學(xué)技術(shù)以及實(shí)際情況的有機(jī)結(jié)合，這對(duì)相關(guān)工程的順利施工有促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有積極意義。本文主要結(jié)合工程實(shí)例實(shí)現(xiàn)對(duì)地下通道施工技術(shù)的探究。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；地下通道；施工技術(shù)

一、工程概況

1.工程簡(jiǎn)介

我們主要結(jié)合某地鐵地下直徑線工程對(duì)地下通道施工技術(shù)進(jìn)行分析。該項(xiàng)工程從前門東大街開始，直道小馬場(chǎng)出地面，其中包括其前門大街、白云路橋以及天寧寺橋等。（如表1）

2.前門廣場(chǎng)地下通道概況

明挖法是前門區(qū)域在實(shí)際進(jìn)行施工時(shí)所采用的主要施工方法，c30現(xiàn)澆鋼架混凝土作為其主體存在，底板最適宜的厚度為40-60cm，還要注意對(duì)防爆層進(jìn)行設(shè)計(jì)，其適宜厚度為70-100cm。現(xiàn)澆鋼筋混凝土是樓梯踏板的主要材料，注意在通道內(nèi)部設(shè)一個(gè)3m寬的變形縫。

3.直徑線與地下通道的關(guān)系

盾構(gòu)在里程DK2+767.92-DK2+268.42依次對(duì)前門進(jìn)行穿越，其路過(guò)街道順序依次為6#、5#、3#以及2#。隧道與街道水平之間存在的距離為4米到13米。隧道穿越的位置為3#過(guò)街道下方，前門區(qū)域還有多個(gè)位置穿越街道，但因距離較遠(yuǎn)所以沒(méi)有造成較大影響。

二、盾構(gòu)下穿對(duì)通道的影響分析

1.沉降機(jī)理及沉降槽形成分析

盾構(gòu)掘進(jìn)是引起地面沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因，進(jìn)而引發(fā)地層損失、周圍地層受擾動(dòng)以及剪切被破壞等現(xiàn)象。地層損失以及地下水流失引起的地面沉降是在施工期間最為常見(jiàn)的兩種方式。在固結(jié)引起的沉降再砂土以及黏土中有不同的表現(xiàn)形式，在砂土中呈現(xiàn)出速度較快的特點(diǎn)，但在黏土中則較慢。我們可將派克公式作為主要依據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)檢測(cè)信息的模擬計(jì)算，盾構(gòu)沉降槽寬度是盾構(gòu)直徑的3倍，其中盾構(gòu)中線兩側(cè)是影響最為強(qiáng)烈的區(qū)域，大約在10米范圍內(nèi)，10米到15米之間為顯著影響區(qū)，超過(guò)15米則為一般影響區(qū)。

2.前門過(guò)街道影響分析

我們可將盾構(gòu)沉降槽的寬度作為主要依據(jù)對(duì)地下通道與下隧道的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的分類，過(guò)街道所處的影響區(qū)域可通過(guò)表1進(jìn)行體現(xiàn)。3#處于顯著影響區(qū)域內(nèi)，因此在實(shí)際施工時(shí)具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，相對(duì)于3#來(lái)說(shuō)，6#施工風(fēng)險(xiǎn)最小，5#以及2#是受到影響最小的區(qū)域。

三、盾構(gòu)下穿地下通道實(shí)施的總體思路及方法

1.泥水平衡式盾構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)氣墊倉(cāng)的壓力控制掌子面的泥水壓力，可實(shí)現(xiàn)泥水壓力微調(diào)。合理控制掘進(jìn)參數(shù)減少地層超挖，加強(qiáng)設(shè)備維修保養(yǎng)以降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

2.控制地層損失控制沉降，通過(guò)洞內(nèi)注漿予以實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)同步注漿管理，選擇填充性能較好的惰性漿液回填壁后空隙減小地面沉降，重視二次注漿及二次加強(qiáng)深孔注漿。

四、下穿實(shí)施過(guò)程的方法及措施

1.下穿前的準(zhǔn)備

盾構(gòu)下穿前門過(guò)街道區(qū)域，除過(guò)街道外還臨近前門地鐵站出入口及箭樓，此區(qū)域停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)性較大，粘土、粉質(zhì)粘土比例增高，因此施工前停機(jī)3～5天，帶壓進(jìn)倉(cāng)對(duì)刀盤刀具全面檢查更換，并進(jìn)行調(diào)整。利用停機(jī)期間對(duì)泥水處理系統(tǒng)、盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行全面檢修保養(yǎng)。

2.掘進(jìn)參數(shù)控制

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)的切口泥水壓力介于計(jì)算值上下限，根據(jù)地表情況和地質(zhì)條件適當(dāng)調(diào)整，減小波動(dòng)。根據(jù)理論計(jì)算，綜合考慮各種因素影響，掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定如下：

（1）泥水壓力：隧道埋深25.3～28.1米，水位線地下22～23米，計(jì)算構(gòu)切口環(huán)刀盤中心泥水壓力：1.8～2.0bar

（2）泥水指標(biāo)的調(diào)整及新漿拌制

施工中，試驗(yàn)員進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。每一環(huán)推進(jìn)前測(cè)試調(diào)整槽內(nèi)泥漿指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整至滿足施工要求。持續(xù)5環(huán)后，可得出泥水指標(biāo)的變化趨勢(shì)，在指導(dǎo)配比的基礎(chǔ)上再作調(diào)整。每2環(huán)拌制一次新鮮泥漿。保證泥漿指標(biāo)利于盾構(gòu)掘進(jìn)，廢棄的泥漿泵送至小馬廠第二泥水工廠沉淀池內(nèi)沉淀后消納。

3.掘進(jìn)過(guò)程的出土量管理

觀測(cè)理論與統(tǒng)計(jì)出碴量的變化。出碴量失衡時(shí)，對(duì)相應(yīng)的因素進(jìn)行調(diào)整，以獲得最佳的掘進(jìn)模式。發(fā)現(xiàn)掘削量過(guò)大時(shí)，立即檢查泥水密度、粘度和切口水壓并進(jìn)行調(diào)整。

4.糾偏及掘進(jìn)方向控制

由于各種因素的影響，盾構(gòu)推進(jìn)可能會(huì)產(chǎn)生一定偏差。偏差超過(guò)一定限界就會(huì)使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小、管片局部受力增大，并造成地層損失增大而使地表沉降加大。因此，必須采取技術(shù)措施控制掘進(jìn)方向。

5.糾偏及掘進(jìn)方向控制

由于各種因素的影響，盾構(gòu)推進(jìn)可能會(huì)產(chǎn)生一定偏差。偏差超過(guò)一定限界就會(huì)使隧道襯砌侵限、盾尾間隙變小、管片局部受力增大，并造成地層損失增大而使地表沉降加大。因此，必須采取技術(shù)措施控制掘進(jìn)方向。

（1）掘進(jìn)方向控制

PPS系統(tǒng)和人工輔助：PPS導(dǎo)向系統(tǒng)配置了導(dǎo)向、自動(dòng)定位、掘進(jìn)程序軟件和顯示器，能在主控室動(dòng)態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)的各種姿態(tài)、線路和位置關(guān)系?？杉皶r(shí)根據(jù)系統(tǒng)提供的信息對(duì)掘進(jìn)方向及姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。隨著盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)后視基準(zhǔn)點(diǎn)需要前移，通過(guò)人工測(cè)量來(lái)精確定位，以校核自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)并復(fù)核盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)。

（2）姿態(tài)調(diào)整與糾偏

盾構(gòu)下穿過(guò)街道期間應(yīng)合理糾偏，禁止強(qiáng)行糾偏，每環(huán)糾偏量不得大于5mm，防止糾偏量過(guò)大造成地層擾動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致的地層沉降量加大，危及過(guò)街道結(jié)構(gòu)安全。

6.同步注漿及二次注漿

掘進(jìn)時(shí)進(jìn)行同步注漿，采用膨潤(rùn)土水泥砂漿，雙活塞注漿泵在盾尾分六路同時(shí)注漿，充分填充管片壁后空隙。同步注漿會(huì)產(chǎn)生收縮，為防止?jié){液回填不密實(shí)，管片脫出盾尾后，通過(guò)管片上預(yù)留的注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿，采用水灰比1：0.8普通水泥漿。二次注漿應(yīng)緊跟同步注漿，特別加強(qiáng)拱部施工，并在沉降監(jiān)控反饋信息下實(shí)施。

7.周邊深孔加強(qiáng)二次注漿

根據(jù)直徑線全線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，按照設(shè)計(jì)要求在穿越前門過(guò)街道區(qū)域時(shí)增加二次加強(qiáng)注漿。針對(duì)前門3#、6#過(guò)街道實(shí)施全斷面二次加強(qiáng)注漿。注漿材料采用水泥-膨潤(rùn)土漿液，注漿管采用PVC管，注漿壓力1.2～1.5Mpa，并根據(jù)施工情況具體調(diào)整。

8.下穿過(guò)程可能的意外停機(jī)及進(jìn)倉(cāng)實(shí)施

如遇設(shè)備故障意外停機(jī)，立即拌制90秒以上高粘度泥漿對(duì)刀盤倉(cāng)內(nèi)舊漿進(jìn)行置換，隨后進(jìn)行3小時(shí)保壓，使得掌子面形成穩(wěn)定的泥膜，停機(jī)期間須時(shí)刻保持開挖倉(cāng)液位飽滿，隨時(shí)補(bǔ)漿并向氣墊倉(cāng)內(nèi)補(bǔ)氣以保證泥水壓力與前方水土壓力平衡。密切關(guān)注補(bǔ)氣量的變化，如補(bǔ)氣量增大，立即向中、尾盾部位注入高粘度堵漏泥漿進(jìn)行堵漏，必要時(shí)重新置換高粘度泥漿。如掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)刀具損壞或前方出現(xiàn)障礙物，立即停機(jī)組織人員帶壓進(jìn)倉(cāng)進(jìn)行處理，進(jìn)倉(cāng)作業(yè)須嚴(yán)格遵循帶壓作業(yè)指導(dǎo)書組織實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

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