諸光路隧道超大直徑土壓平衡盾構施工關鍵技術研究

沈志強

（上海市交通建設工程安全質量監(jiān)督站 上海 200030）

1 土壓平衡盾構法優(yōu)點分析

盾構法隧道分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構兩種類型。在沉降控制要求高、施工場地狹小的背景下，土壓平衡盾構法施工憑借其對地面影響小、施工效率高、無需設置泥水處理站、環(huán)保效應好、已形成了成熟的施工工藝等優(yōu)勢，被廣泛應用于地下隧道工程建設中。并且諸光路通道新建工程首次采用全預制拼裝技術，PC率達到90%以上，極大地改善了隧道施工環(huán)境，展現(xiàn)出了真正的綠色施工。

2 工程概況

2.1 工程簡介

諸光路通道新建工程位于閔行、青浦境內，地下道路北起北青公路接地點，南至崧澤高架路南側會展環(huán)路接地點，長約2.8km，采用盾構和明挖施工，如圖1所示。

盾構施工采用φ14450mm的土壓平衡盾構。盾構段全長1390m，共695環(huán)。隧道襯砌結構外徑14000mm，內徑12800mm，環(huán)寬2000mm，厚600mm，盾構隧道主線最大縱坡為-48‰，平面軸線最小曲率半徑為R700m。

2.2 工程地質

諸光路隧道段埋深為8.54～33.17m，線路縱斷面呈“V”字形，根據(jù)地質資料本區(qū)段推進沿線主要土質分布為：④灰色粘土、⑤1灰色粉質粘土、⑤3灰色粉質粘土夾砂土、⑥暗綠色粉質粘土、⑦1黃～灰色砂質粉土夾粘土、⑦1T灰色粉質粘土夾粉砂。

工程承壓（微承壓）水源于深部粉（砂）性土層，分布在⑦1、⑦2、⑧2層，該3層大部分聯(lián)通，承壓水位一般低于潛水位，呈周期性變化，埋深3～12m。地基土物理力學性質指標表見表1。

表1 土層物理力學性質表

3 超大直徑盾構法隧道施工

3.1 盾構選型

選型原則：盾構機選型主要按照適應性、可靠性、先進性、經(jīng)濟性相統(tǒng)一的原則進行盾構機選型。為實施該工程，盾構機選型滿足以下幾點要求：

（1）滿足本項目復雜的地質條件、隧道參數(shù)的施工要求；

（2）適應本項目復雜周邊環(huán)境，確保工程安全；

（3）盾構機設計、加工工藝及其配置滿足工期要求；

（4）盾構最深穿越⑦1層，盾構推進過程中不需換刀；

（5）盾構設備購置成本最低化；

（6）施工工期。

綜合考慮以上因素，施工中選用了φ14.45m土壓平衡盾構機，總長約89m，由德國海瑞克公司制造。該臺盾構機曾用于新西蘭Waterview連接線工程，并為適應上海富含水軟弱地層，服務于諸光路通道新建工程，進行了針對性改造。盾構機剖面圖見圖2。泥水平衡盾構機主要技術參數(shù)見表2。

圖2 盾構機剖面圖

表2 盾構機主要技術參數(shù)

圖1 諸光路隧道平面圖

3.2 盾構進出洞

諸光路通道新建工程盾構進出洞均采用三軸深層攪拌樁加高壓旋噴樁止水帷幕型式（見圖3），施工過程中輔助井點降水。加固區(qū)沿軸線方向長15m，深度為地面以下29m，底標高低于底板3m。此外，設計加固土28d無側限抗壓強度qu≥0.8MPa[1]。

圖3 盾構進出洞地基加固

3.3 盾構推進施工

3.3.1 淺覆土段推進

盾構機出加固區(qū)后，隧道頂最小覆土僅為9m，位于蟠龍港河底部覆土為0.62D，屬淺覆土施工，給地面沉降控制增加了難度，同時盾構始發(fā)段施工為4%的坡度推進，成環(huán)隧道極有可能出現(xiàn)“上浮”現(xiàn)象。此外隧道上部覆土中含有可液化的②3a灰黃～灰色砂質粉土夾粘土及土質較差的暗浜①3浜填土，在盾構施工過程中對土層的擾動易造成地面沉降及管片上浮[2]。

因此為了保證盾構推進的穩(wěn)定性，需采取如下措施：

（1）始發(fā)段對地面沉降監(jiān)測點加密布置，并且核準每環(huán)隧道推進時的里程、覆土厚度，確保施工中可以及時地反映土體的變形情況，及時調整施工參數(shù)。

（2）為防止淺隧道上浮，拼裝管片時設置剪力銷，并在盾構車架均勻配重。

（3）同步注漿量應≥120%的建筑空隙，24.1m3。如注漿效果不佳，考慮在漿液中加入水泥，加快其凝結速度提高強度。

（4）深化信息化動態(tài)施工，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調整施工參數(shù)，必要時采取地面跟蹤注漿措施。3.3.2穿越蟠龍港河推進

盾構始發(fā)后在45～65環(huán)要穿越蟠龍港和蟠龍港防汛墻及樁基。河底與隧道頂最小凈距為7.93m，并且閔行側防汛墻下方有混凝土方樁，與隧道頂最小凈距為4.92m。如果盾構掘進過程中各參數(shù)控制不到位，將會發(fā)生盾尾泄漏、河底大量冒漿、河底土層沉降較大等突發(fā)事件。因此，為保證盾構順利穿越蟠龍港，采取了如下系列措施：

（1）土壓力：原則上根據(jù)土壓力計算值進行設定（考慮到隧道上部覆土厚度和荷載變化，需計算每環(huán)平衡土壓力值），并且根據(jù)已施工的樁基沉降監(jiān)測進行適當調整。

（2）推進速度：此階段推進速度控制在10～20mm/min。

（3）密切控制螺旋機的出土量和土倉壓力，防止超挖或欠挖現(xiàn)象發(fā)生。

（4）過河段將刀盤前方注入泡沫管路改為注入膨潤土+HS-2（堵漏材料）材料，改善開挖面穩(wěn)定性的同時防止河道淺覆土段冒頂。

（5）加強盾尾油脂壓注工作，防止發(fā)生盾尾泄漏。水域段增加盾尾油脂壓注量。

（6）加強同步注漿管理，做到注漿壓力與注漿量雙控，及時填充盾尾推出后的建筑空隙。

（7）隧道結構在施工期間需采取抗浮措施。除盾構車架配重外，還通過機車軌道、π形件及兩側混凝土填充，另外過河段全部采用剪力銷襯砌環(huán)，以提高隧道整體穩(wěn)定性。

3.3.3 穿越西厙里港橋推進

盾構在推進至456～470環(huán)穿越西厙里港、防汛墻和西厙里港橋樁基，樁尖與隧道頂最小凈距約1.92m。穿越前在西厙里港橋布置監(jiān)測點，進行實時垂直位移及水平位移監(jiān)測，以便及時調整盾構掘進參數(shù)。

穿越西厙里港橋時除了與穿越蟠龍港河采取的7條措施相同外，還在穿越段全段設置了剪力銷，以加強管片剛度；同時在管片上增加了注漿孔，在盾構穿越后根據(jù)監(jiān)測情況對隧道外進行注漿。施工過程中還需加強江面巡視，如發(fā)現(xiàn)江面有大量水泡則可能發(fā)生諸如冒頂?shù)入U情，需及時調整施工參數(shù)并采取應急措施。

3.4 出土系統(tǒng)

盾構出土系統(tǒng)采用皮帶機從螺旋機輸送至地面集土坑，通過長臂挖機裝至土方車，土方車外運至棄土點。皮帶機由1#、2#和3#皮帶機組成，其中1#、2#位于盾構車架上。每推進一環(huán)需出土約330m3，盾構推進速度按3cm/min計算，每環(huán)推進需時約70min，因此水平皮帶機連續(xù)運輸能力考慮適當?shù)母辉Ｏ禂?shù)，應達到800m3/h，即可滿足要求。

4 結束語

綜上所述，文章通過應用超大直徑土壓平衡盾構施工關鍵技術，在改善隧道施工環(huán)境的同時，提高了施工效率，滿足了施工要求，環(huán)保效果良好，對促進綠色施工的發(fā)展有著重要的意義，值得推廣應用。

[1]王懷志.富水砂層土壓平衡盾構施工關鍵技術研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[2]戴仕敏.超大直徑土壓平衡盾構隧道施工關鍵技術[J].施工技術，2011（18）：1～5+17.