灣登區(qū)間隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制技術(shù)

在本次灣登區(qū)間隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制過(guò)程中，施工單位要結(jié)合自身施工技術(shù)，做好施工組織計(jì)劃，制定完善的施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)每一階段工程盾構(gòu)的掘進(jìn)情況，采取相應(yīng)的控制和管理措施，從根本上保證隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)的狀態(tài)，滿足施工現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

灣登區(qū)間隧道工程由雙線圓形隧道組成，采用盾構(gòu)法施工。左線全長(zhǎng)2476.564m，右線全長(zhǎng) 2384.086m，均含中間風(fēng)井30.5m。設(shè)中間風(fēng)井1座、聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房1處、單獨(dú)聯(lián)絡(luò)通道3處。區(qū)間左右線間距7.0m～16.0m。區(qū)間線路縱斷面為“V”形坡，最小縱坡2.000‰，最大縱坡為縱坡25.982‰，隧道平面曲線半徑最小為600m，豎曲線半徑為5000m。隧道頂覆土10.0m～28.8m，區(qū)間隧道主要穿行于粉細(xì)砂、全風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖地層，局部通過(guò)淤泥質(zhì)土層。最終隧道內(nèi)徑為5400mm，隧道掘進(jìn)外徑6250mm。

2 技術(shù)分析

本區(qū)間隧道掘進(jìn)采用中交天河機(jī)械制造廠生產(chǎn)的φ6250mm復(fù)合式土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。總長(zhǎng)度為76.92m，設(shè)備包括盾構(gòu)機(jī)和后備臺(tái)車兩個(gè)體系，其中盾構(gòu)機(jī)主體長(zhǎng)度為10.075m，牽引部分長(zhǎng)度為15.545m，后備臺(tái)車長(zhǎng)度為51.300m。該盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)采用面板式（分割塊數(shù)為7塊）結(jié)構(gòu)，開(kāi)口率為34%，重63t，驅(qū)動(dòng)方式為變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。盾構(gòu)始發(fā)井端頭地層洞身位于淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂、粉細(xì)砂，加固措施：先采用800mm厚的素混凝土連續(xù)墻進(jìn)行帷幕，再利用三軸攪拌樁φ850@600×600進(jìn)行加固，攪拌樁與車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一排旋噴樁φ600@450。加固范圍為線路縱向10.0m，隧道周邊3.0m線以內(nèi)的范圍。要求加固后的土體的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0MPa，滲透系數(shù)應(yīng)小于1.0×10-6cm/s，若達(dá)不到要求，要及時(shí)彌補(bǔ)。端頭加固范圍內(nèi)的地面超載不得大于70KPa。

3 影響盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)的因素

在進(jìn)行隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，影響掘進(jìn)姿態(tài)的因素有很多。第一，土壓的設(shè)定值，需要結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)土層厚度和摩擦角以及容重進(jìn)行分析。在實(shí)際糾偏過(guò)程中，需要設(shè)定比較大的土壓設(shè)定值，從而大會(huì)土體對(duì)機(jī)頭的反作用力；第二，地質(zhì)出現(xiàn)變化。在實(shí)際施工過(guò)程中，一旦盾構(gòu)位于軟土層，施工人員就很難控制實(shí)際滾鉤姿態(tài)。主要由于在軟土層中，含有很高的含水量，空隙比較大，具有很強(qiáng)的壓縮性，導(dǎo)致地層穩(wěn)定性較差，在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)會(huì)出現(xiàn)磕頭的情況。并且盾構(gòu)機(jī)在遇到兩側(cè)軟硬程度不同的土質(zhì)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)就會(huì)在水平方向上和垂直上出現(xiàn)過(guò)量變形運(yùn)動(dòng)；第三，注漿的位置和時(shí)間也會(huì)影響到隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)。在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，施工人員需要對(duì)盾尾的空隙進(jìn)行注漿，對(duì)周圍巖石進(jìn)行支撐，防止巖石出現(xiàn)位移，影響到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；第四，轉(zhuǎn)彎管片的影響。一旦盾構(gòu)掘進(jìn)遇到曲線段時(shí)，施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況，采用轉(zhuǎn)彎管片，對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)整，保證盾構(gòu)軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線保持吻合，從根本上控制好盾構(gòu)姿態(tài)；第五，管片的姿態(tài)。在進(jìn)行掘進(jìn)過(guò)程中，管片與盾構(gòu)機(jī)要保持同心的狀態(tài)，保證推進(jìn)方向的垂直，嚴(yán)格按照既定的方向進(jìn)行施工，一旦管片平整度出現(xiàn)較大差異，就會(huì)影響盾構(gòu)的姿態(tài)。

4 灣登區(qū)間過(guò)河問(wèn)題總結(jié)

在過(guò)河過(guò)程中，受到各種因素的影響，從而出現(xiàn)了各種問(wèn)題。第一，由于在施工現(xiàn)場(chǎng)，地下水資源十分豐富，加上倉(cāng)距離河底較低，在掘進(jìn)工作完成以后，土倉(cāng)就會(huì)出現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象，導(dǎo)致泥渣離析，并且出現(xiàn)了很多小石塊，導(dǎo)致噴涌；第二，在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，地質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重突變，需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)掘進(jìn)的參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整；第三，因?yàn)榫嚯x河底覆土較淺，在過(guò)河過(guò)程中，采用氣壓輔助的掘進(jìn)模式，會(huì)出現(xiàn)河面冒泡問(wèn)題；第四，為了防止管片出現(xiàn)滲水問(wèn)題，需要在拼裝過(guò)程中，壓緊管片，控制好拼裝質(zhì)量，防止管片的出現(xiàn)斷裂或者脫落問(wèn)題。為了防止管片出現(xiàn)破損問(wèn)題，需要控制好運(yùn)輸和吊裝過(guò)程。

5 灣登區(qū)間隧道工程盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制措施

為了保證工程施工質(zhì)量，提升掘進(jìn)的安全性，施工單位需要控制好掘進(jìn)方向，結(jié)合實(shí)際施工情況，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和糾偏。

5.1 控制好掘進(jìn)方向

在實(shí)際控制過(guò)程中，施工人員可以采用自動(dòng)導(dǎo)向測(cè)量和人工測(cè)量向結(jié)合的方式，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中自動(dòng)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)，能夠進(jìn)行自動(dòng)的引導(dǎo)和定位，針對(duì)掘進(jìn)的狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，顯示盾構(gòu)機(jī)實(shí)時(shí)的位置，然后根據(jù)隧道設(shè)計(jì)軸線的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整。為提升測(cè)量核對(duì)的準(zhǔn)確性，需要采用人工測(cè)量的方式進(jìn)行校準(zhǔn)，分析其中的數(shù)據(jù)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的位置和姿態(tài)進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的影響，導(dǎo)致掘進(jìn)方向與設(shè)計(jì)軸線出現(xiàn)偏離的的情況，采用控制油缸推力的方法，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，從根本上調(diào)整出現(xiàn)的偏差，保證滿足實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

5.2 防止盾尾漏漿（防漏）措施

（1）提高同步注漿質(zhì)量與管理。在每環(huán)推進(jìn)過(guò)程中，需要控制好漿液流速，以及漿液將漿液的凝固時(shí)間控制在6到8小時(shí)之間。同時(shí)，施工人員要嚴(yán)格控制好注漿的壓力和注漿量，滿足實(shí)際操作中的技術(shù)參數(shù)。

（2）盾尾漏漿對(duì)策。在實(shí)際施工過(guò)程中，一旦出現(xiàn)盾尾漏漿問(wèn)題，需要及時(shí)補(bǔ)充盾尾密封油脂，保證盾尾油脂能夠填滿整個(gè)空隙，有效的進(jìn)行堵水防漏。如果水勢(shì)比較大，在必要的時(shí)候，施工人員可以在管片和盾殼之間塞入海綿條，填滿中間的間隙，保證穩(wěn)固性。

5.3 防止江底地層沉降措施

（1）控制土倉(cāng)壓力穩(wěn)定性。在進(jìn)行盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，施工人員要根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分析土倉(cāng)的壓力，根據(jù)局域水位不斷變化，總結(jié)影響因素，進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。因此，施工人員要控制施工現(xiàn)場(chǎng)土倉(cāng)壓力，防止出現(xiàn)較大的波動(dòng)，保證切削面的穩(wěn)定性。尤其在穿越覆土厚度較薄的位置期間，一定要防止由于壓力波動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致?lián)舸┖拥椎母餐痢?/p>

（2）提高注漿量。施工人員若發(fā)現(xiàn)江底沉降量較大（＞5cm）時(shí)，需要根據(jù)具體施工情況，增加注漿量，然后視情況在襯砌壁后進(jìn)行二次注漿，滿足實(shí)際施工技術(shù)要求，保證施工安全。

5.4 防止形成泥餅

（1）建立完善土建工程師強(qiáng)化責(zé)任制。施工技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)有的地質(zhì)資料，組織施工計(jì)劃，對(duì)可能出現(xiàn)泥餅的地段進(jìn)行詳細(xì)的論證和分析，然后制定相應(yīng)的處理預(yù)案。在盾構(gòu)過(guò)程中，進(jìn)行到這一地段時(shí)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，一旦出現(xiàn)出渣減少、出渣較黏，推力、扭矩的變化情況，就要做好科學(xué)合理的判斷，防止出現(xiàn)結(jié)泥餅情況。

（2）嚴(yán)格控制操作規(guī)范。在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，為了有效控制實(shí)際的掘進(jìn)姿態(tài)，要堅(jiān)決杜絕單純?yōu)榱诉M(jìn)度，進(jìn)行野蠻操作，需要做好施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照施工技術(shù)操作規(guī)范進(jìn)行操作，對(duì)容易出現(xiàn)泥餅的地段，要控制好出渣情況，有效的防止泥餅形成，影響實(shí)際的掘進(jìn)進(jìn)度。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行灣登渠道隧道施工過(guò)程中，盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)會(huì)受到多方面因素的影響，施工人員需要根據(jù)偏移量、油缸行程差以及最小盾尾的間隙進(jìn)行分析，然后結(jié)合實(shí)際參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，為控制好掘進(jìn)姿態(tài)提供重要的數(shù)據(jù)參考。另外，施工單位要加強(qiáng)對(duì)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)實(shí)際情況，做好姿態(tài)的調(diào)整和方向的糾正，滿足既定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

［1］趙超.盾構(gòu)掘進(jìn)中姿態(tài)糾偏與泥餅部位的判斷和處理［J］.設(shè)備管理與維修，2016（12）：84-86.

［2］馮歡歡，陳饋.南昌地鐵2號(hào)線隧道施工難點(diǎn)及盾構(gòu)適應(yīng)性分析［J］.施工技術(shù)，2016，45（09）：98-101.