土壓平衡盾構機小半徑曲線斜切排樁施工技術

馮飛

摘? ? 要：盾構小半徑曲線斜切排樁施工不同于正常掘進，應充分考慮磨樁施工時盾構姿態(tài)控制，以及地質水文條件對盾構磨樁施工過程造成的影響。文章結合鄭州市軌道交通4號線會展中心站～商鼎路站區(qū)間的盾構施工，系統(tǒng)闡述利用土壓平衡盾構機小半徑曲線斜切排樁的施工工藝和施工參數。首先結合鄭州軌道交通地質條件，分析了磨樁施工過程中存在風險，在此基礎上，提出了針對鄭州軌道交通地質條件的磨樁施工技術，包括盾構機改造、掘進速度、盾構機姿態(tài)、磨樁過程中的輔助措施等。

關鍵詞：土壓平衡盾構機;小半徑曲線;斜切排樁施工

1? 前言

隨著城市基礎建設設施的持續(xù)建設，軌道交通呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，但受到原先城市規(guī)劃的制約，新的地鐵隧道在施工過程中將不可避免地會部分穿越大型建（構）筑物樁基群、廢樁群等?，F(xiàn)有國內盾構施工中樁基處理普遍采用樁基托換加人工挖孔樁破除侵限樁基以及拔樁等方法，這些方法存在著施工難度大、風險大、費用高、工期長等問題。

2? 工程概況

鄭州市軌道交通4號線工程土建施工07合同段會展中心站～商鼎路站盾構區(qū)間下穿商鼎路福元路頂管隧道沈莊工作井及明挖暗埋段基坑圍護結構排樁。盾構區(qū)間在斜切排樁過程中曲線半徑為500m。樁基形式包括玻璃纖維筋鉆孔灌注樁及鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，由于基坑圍護樁基緊貼既有商鼎路福元路隧道襯砌結構，且周邊車流量較大，不具備樁基預處理條件，最終采用盾構機磨樁施工。

3? 地質水文情況

商鼎路站～會展中心站區(qū)間隧道埋深：16.4m～26.8m，潛水水位埋深9.2m～11.7m;承壓水水位埋深18.00m～22.20m，承壓水頭5m。盾構在斜切排樁過程中穿越的地層為②23層粉質黏土、②34層粘質粉土。

4? 風險評估

（1）盾構掘進線路曲線半徑為500m，盾構姿態(tài)控制存在一定難度。同時盾構斜切排樁，存在軟硬不均現(xiàn)象，使得盾構掘進姿態(tài)更加難以控制。

（2）盾構機斜切排樁過程中如果掘進速度過快，容易造成刀盤卡死。磨樁過程中，玻璃纖維筋及鋼筋將進入盾構機的螺旋輸送機，造成裸機卡死，無法正常掘進。

（3）磨樁過程中外排鋼筋不易磨斷，鋼筋易纏繞刀盤，造成刀盤開口率減小，為后續(xù)盾構掘進帶來困難。

（4）盾構機磨樁過程中，刀具可能發(fā)生嚴重損壞，影響刀盤切削能力，造成后期盾構掘進能力低下。

5? 斜切排樁施工技術

5.1? 磨樁掘進前盾構機改造

（1）刀盤采用復合式。刀盤中心刀采用滾刀;刀盤面板采用滾刀與撕裂刀間隔配置方案（撕裂刀占2/3、滾刀占1/3），同一軌跡配備1把滾刀、1把撕裂刀;邊刀采用一半滾刀一半撕裂刀配置方案。滾刀刀高應高于撕裂刀刀高，以利于更好的切磨樁體。

（2）配備泡沫發(fā)生系統(tǒng)。設備配置泡沫口4個，膨潤土口2個。可向刀盤、土倉、螺旋輸送機內注入泡沫劑、分散劑、膨潤土等，以達到渣土改良效果，從而確保推進安全順利。

5.2? 斜切排樁施工過程控制

（1）掘進參數設置。在盾構機磨樁之前設置100米試驗段，并通過理論計算設置掘進參數。通過地面監(jiān)控量測數據，分析刀盤到達前、刀盤到達、盾尾通過前、盾尾通過后地表沉降情況，從而進一步調整土倉壓力、出渣量、同步注漿量的關鍵技術指標。土倉壓力設置較理論計算值大0.02MPa。盾構機磨樁施工過程中嚴格控制出土量，考慮土層的松散系數1.1，出土體積控制在55m?。盾構機在磨樁過程中速度控制在10mm/min，刀盤轉速控制在1.5r/min。注漿量控制在6m?/環(huán)，注漿壓力為0.32MPa。

（2）盾構機姿態(tài)控制。在小半經曲線隧道掘進過程中，設置預偏量20～30mm。施工中通過對小半徑段隧道偏移監(jiān)測，適當調整預偏量。滾動角通過刀盤正反轉調整。在軟土地層中斜切排樁，存在左右軟硬不均，可適當增加局部千斤頂推力，并充分利用鉸接油缸，使盾構姿態(tài)與設計線路更加吻合。

（3）盾構磨樁過程中輔助措施。利用盾構機上的泡沫發(fā)生系統(tǒng)，向刀盤、土倉或者螺旋機內注入一定量的泡沫劑、分散劑或者其他高分子聚合物，掘進期間對渣溫進行監(jiān)測，防止產生“燒磚”、結“泥餅”現(xiàn)象，或者發(fā)生噴涌事件。

（4）成型隧道保護。盾構在小曲線半徑磨樁過程中，油缸左右推力偏差較大。為防止管片錯臺，在管片安裝過程中需進行三環(huán)復緊，同時對曲線段管片設置拉緊裝置。

（5）加強地表及建構筑監(jiān)測。設置地面沉降及建構筑物位移監(jiān)測點，盾構掘進過程中，增加監(jiān)測頻率到4次/天。監(jiān)測數據及時反饋，以便更好的指導現(xiàn)場施工及時調整掘進參數。

6? 結論

會展中心站～商鼎路站盾構區(qū)間小半徑曲線斜切排樁于2018年10月12日～2018年10月17日順利完成。過程中，既有結構累計沉降最大為-11.33mm，盾構機水平偏差最大為25mm，管片錯臺最大為6mm。通過盾構機改造及控制措施，很好的實現(xiàn)了復雜地層小半徑曲線盾構斜切排樁施工，擴大了盾構隧道的施工范圍。

參考文獻：

[1] 白枝奉.土壓平衡盾構機磨樁施工技術[J].施工技術與測量技術，2015（2）：232～233.