地鐵盾構(gòu)隧道穿越錨管群施工技術(shù)

摘要：近年來，我國(guó)城市地鐵建設(shè)發(fā)展迅猛，盾構(gòu)法是目前應(yīng)用最為廣泛的地鐵施工方法。地鐵施工中如果遇到地下障礙物，尤其是盾構(gòu)隧道遇到障礙物會(huì)影響盾構(gòu)正常施工，甚至帶來安全隱患，必須提前處理。當(dāng)?shù)叵麓嬖诖笾睆健⒏邚?qiáng)度的錨管群侵入隧道限界時(shí)，如何利用盾構(gòu)快速、經(jīng)濟(jì)、高效地穿越錨管群影響區(qū)域成為盾構(gòu)施工面臨的一個(gè)亟待解決的問題。本文結(jié)合實(shí)際案例，介紹了一種利用旋挖鉆機(jī)清除大直徑、高強(qiáng)度錨管群的施工方法，為相關(guān)施工提供參考。

Abstract： In recent years， China's urban subway construction has developed rapidly， and the shield method is currently the most widely used subway construction method. If encounter underground obstacles during subway construction， especially when the shield tunnel encounters obstacles， it will affect the normal construction of the shield and even bring potential safety hazards， so it must be dealt with in advance. When a large-diameter and high-strength anchor pipe group invades the tunnel boundary， how to use the shield to quickly， economically and efficiently pass through the affected area of the anchor pipe group has become an urgent problem for shield construction. Based on actual cases， this article introduces a construction method of using a rotary drilling rig to remove large-diameter and high-strength anchor pipe groups， to provide reference for related construction.

關(guān)鍵詞：盾構(gòu);穿越;錨管群

Key words： shield;crossing;anchor pipe group

中圖分類號(hào)：TM75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）30-0117-02

1 ?工程概況

哈爾濱市軌道交通2號(hào)線一期工程土建工程中央大街站～尚志大街站區(qū)間為雙單洞單線隧道，全長(zhǎng)719.98m。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，左、右線均為6m外徑圓斷面隧道。

經(jīng)緯360大廈基坑按照1：0.20進(jìn)行放坡開挖，采用4層錨管垂直開挖面與水平方向成15°進(jìn)行支護(hù)，錨管按照間距2.5m梅花形布置，起始位置第一層埋深3.5m，第二層埋深6m，第三層埋深8.5m，第四層埋深11m。每層錨管長(zhǎng)度均為18m，直徑75mm，壁厚5.5mm，經(jīng)檢測(cè)材質(zhì)為Q345B鋼管。

從第440環(huán)位置開始，盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)入第四層錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為13.3m;從508環(huán)位置開始，盾構(gòu)機(jī)刀盤同時(shí)進(jìn)入第三層與第四層錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為11.4m;直至549環(huán)，盾構(gòu)機(jī)刀盤脫離錨管區(qū)域，隧道頂部覆土深度為10.5m，影響范圍約130m。侵入左線隧道范圍的第四層錨管共計(jì)53根，第三層錨管共計(jì)23根，合計(jì)76根。

2 ?施工方法

首先采用旋挖鉆機(jī)在隧道中線對(duì)應(yīng)地表位置縱向鉆孔探測(cè)，鉆孔按照Φ800@750咬合布置，以確定侵入隧道范圍的錨管具體位置，然后利用大功率并配備合金鉆頭的旋挖鉆，通過鉆頭的反復(fù)切削、旋轉(zhuǎn)將錨管切、扭斷并壓入隧道限界以下，然后采用M5低標(biāo)號(hào)砂漿對(duì)鉆孔進(jìn)行回填，確保地層回填密實(shí)。完成后鉆機(jī)移位，依次類推直至全部完成，達(dá)到清除隧道限界內(nèi)錨管群的目的。清除完成后，盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)通過該區(qū)域。

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 物探、走訪調(diào)查 ?①聘請(qǐng)具有專業(yè)資質(zhì)的物探單位對(duì)本工程地下錨管進(jìn)行詳細(xì)探查;②采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆探，鉆探深度以達(dá)到隧道底部為準(zhǔn)，探孔間距根據(jù)錨管設(shè)計(jì)間距而定;③要深入與建筑物原設(shè)計(jì)和施工單位負(fù)責(zé)人對(duì)接，主要了解建筑物的建筑年代、基坑支護(hù)形式、錨管材質(zhì)、布設(shè)間距等。

2.1.2 管線遷改、交通導(dǎo)改 ?①利用人工探坑方式探明錨管區(qū)域的地下管線走向和埋深，與管線產(chǎn)權(quán)單位確定管線遷改方案和遷改時(shí)間;②向交通管理部門上報(bào)施工圍蔽范圍示意圖，確定交通改行方案和時(shí)間，向建設(shè)主管部門申領(lǐng)施工許可證。

2.1.3 施工圍蔽、設(shè)備進(jìn)場(chǎng) ?①按照經(jīng)批準(zhǔn)的施工圍蔽方案進(jìn)行圍蔽，安排專人配合交通管理部門疏導(dǎo)路面交通，懸掛臨時(shí)交通導(dǎo)行方案公示牌;②按照施工先后順序有序組織設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，臨時(shí)用電和用水接入施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.1.4 鉆孔設(shè)計(jì) ?首先在隧道中線位置縱向布置單排咬合鉆孔，孔位按照Φ800@750咬合布置，防止遺漏錨管并確定錨管具體位置，然后按照縱向確定的錨管具體位置，橫向以Φ800@1000原則布置清障孔。

2.2 旋挖鉆鉆孔施工

2.2.1 測(cè)量放線 ?鉆孔施工前，應(yīng)首先做好管線探測(cè)和交通疏解工作，地表以下3m范圍內(nèi)嚴(yán)禁采用機(jī)械開挖，以保護(hù)不明管線。施工放線時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)放出隧道中線、邊線，按照清障鉆孔設(shè)計(jì)圖放出相應(yīng)孔位，以確保清障范圍滿足盾構(gòu)掘進(jìn)要求。

2.2.2 成孔順序 ?為防止旋挖鉆施工時(shí)相鄰兩孔施工距離太近或間隔時(shí)間太短，造成塌孔，采取分批跳孔施作，縱向旋挖鉆清障施工時(shí)按四系成孔，成孔順序?yàn)?1→5→9，2→6→10，依次循環(huán)，如圖1所示。

2.2.3 泥漿制備 ?采用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁。泥漿比重應(yīng)控制在1.1～1.3，膠體率不低于95%。含砂率不大于5%。

2.2.4 埋設(shè)護(hù)筒 ?護(hù)筒采用板的厚度為4～6mm左右的鋼板焊接，直徑1.0m，護(hù)筒長(zhǎng)度1.8～2.0m，埋深大于1.5m，且高出原地面30cm。人工開挖，挖坑的直徑要比護(hù)筒大0.2～0.4m，坑底的深度與護(hù)筒底一樣高且平整。護(hù)筒上設(shè)2個(gè)溢水口。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，護(hù)筒中心與成孔中心重合在一起，其偏差要小于20mm。并且嚴(yán)格保持護(hù)筒的垂直度偏差小于1%，與此同時(shí)它的頂部應(yīng)高出地面0.3m。

2.2.5 鉆進(jìn)成孔 ?成孔直徑為0.8m，鉆進(jìn)得時(shí)候，需要一邊鉆進(jìn)一邊注入泥漿護(hù)壁，并且保持泥漿面從始至終不低于護(hù)筒頂下0.5m，在鉆進(jìn)的過程中要隨時(shí)檢測(cè)垂直度，并要隨時(shí)調(diào)整。成孔后泥漿比重控制在1.25以內(nèi)，成孔時(shí)需要做好記錄。

2.2.6 錨管清除 ?利用大功率并配備合金鉆頭的旋挖鉆，通過鉆頭的反復(fù)切削、旋轉(zhuǎn)將錨管切、扭斷，由于錨管剛度大，無法纏繞在旋挖鉆鉆頭上，旋挖鉆機(jī)直接取出難度大，利用旋挖鉆機(jī)將切斷后的短截錨管壓入隧道底部以下。

2.2.7 回填砂漿 ?將障礙物清除后，采用M5砂漿回填，并加入早強(qiáng)劑，回填時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①導(dǎo)管壁厚最好不要小于8mm，直徑為273mm，直徑制作偏差最好不要超過2mm，采用無縫鋼管制作。導(dǎo)管的長(zhǎng)度需要按工藝要求確定，兩管之間需用法蘭接頭，底管長(zhǎng)度大于6m。②回填前儲(chǔ)料斗內(nèi)必須有足以將導(dǎo)管的底端一次性埋入砂漿中1.5m以上深度的砂漿儲(chǔ)存量。③隨著砂漿的上升，要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管底端埋入砂漿面以下一般保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1.5m。④在砂漿回填的過程中，需要有專人測(cè)量導(dǎo)管埋深，并且需要填寫好砂漿回填記錄表。⑤砂漿回填需要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。因此，回填前應(yīng)有嚴(yán)密的施工組織設(shè)計(jì)和輔助設(shè)施，一旦發(fā)生機(jī)具故障或停水停電以及導(dǎo)管堵塞進(jìn)水等事故時(shí)，應(yīng)立即采取有效措施，并同時(shí)作好記錄。⑥回填完成后，鉆機(jī)移位，繼續(xù)施工。

2.3 場(chǎng)地恢復(fù)

清障施工完成后，必須及時(shí)對(duì)樁孔進(jìn)行回填處理，所用材料為M5砂漿。再平整、壓實(shí)基面，最后鋪筑瀝青恢復(fù)道路交通。

2.4 盾構(gòu)機(jī)通過

錨管區(qū)域地面清障工作完成后，盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)通過該區(qū)域。

①在穿越范圍內(nèi)應(yīng)該強(qiáng)化施工管理，這其中包括施工參數(shù)的控制、盾構(gòu)設(shè)備的維修保養(yǎng)、應(yīng)急材料的準(zhǔn)備以及相關(guān)人員的配備等。

②掘進(jìn)模式選擇。采用土壓平衡模式，利用土倉(cāng)內(nèi)的土壓來平衡開挖面的土壓及地下水壓力，以避免掌子面坍塌、失穩(wěn)。

③掘進(jìn)參數(shù)選擇。

1）刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為1.0～1.3rpm。

2）掘進(jìn)速度應(yīng)控制在15～30mm/min之間，掘進(jìn)過程中應(yīng)結(jié)合土倉(cāng)壓力及出碴情況適當(dāng)控制掘進(jìn)速度，以減小對(duì)土體的擾動(dòng)。

3）刀盤扭矩不超過2000kN·m。

4）總推力不大于1500T。

5）頂部土倉(cāng)壓力保持穩(wěn)定，并隨著隧道埋深減少而降低。

④在盾構(gòu)穿越過程中嚴(yán)格控制出土量，避免超挖。盾構(gòu)掘進(jìn)每環(huán)理論出土量=π×R2×L，砂層地段每環(huán)理論出土量乘上松散系數(shù)（1.05～1.10）。出土量由盾構(gòu)操作手、渣土管理員、龍門吊司機(jī)三個(gè)不同崗位的人員共同控制。施工中將出土量控制在98～100%，保證不超挖。

⑤嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，通過同步注漿及時(shí)充填建筑空隙，減少施工過程中的土體變形。根據(jù)隧道所處地層，注漿壓力應(yīng)控制在0.3～0.5MPa，注漿量應(yīng)為理論注漿量的140～180%。

⑥根據(jù)地面監(jiān)測(cè)情況，必要時(shí)進(jìn)行二次注漿，漿液為雙液漿。根據(jù)施工中的變形監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)調(diào)整注漿量及注漿參數(shù)，從而使地層變形量減至最小。

⑦掘進(jìn)過程中，若盾構(gòu)機(jī)刀盤絞入未清除徹底的錨管，造成刀具磨損嚴(yán)重，掘進(jìn)參數(shù)異常，甚至無法正常掘進(jìn)，則編制《開倉(cāng)作業(yè)專項(xiàng)施工方案》，進(jìn)行開倉(cāng)作業(yè)，將絞入刀盤的錨管取出，并將磨損嚴(yán)重的刀具進(jìn)行更換，完成后，盾構(gòu)機(jī)恢復(fù)掘進(jìn)。

3 ?結(jié)語

本施工技術(shù)解決了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越超厚富水砂層錨管群安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工難度大等諸多難題，減少了明挖法大量管線遷改、交通導(dǎo)改和土方開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響，降低了盾構(gòu)直接穿越錨管群刀盤刀具磨損嚴(yán)重，帶壓開倉(cāng)換刀、割取錨管所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免了盾構(gòu)直接掘進(jìn)導(dǎo)致錨管纏繞盾構(gòu)刀盤引起土體擾動(dòng)，導(dǎo)致地面塌陷、建筑物破壞等重大事故的發(fā)生，具有十分廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：劉長(zhǎng)迪（1979-），男，滿族，遼寧大連人，本科，工程師，中國(guó)電建集團(tuán)鐵路建設(shè)有限公司哈爾濱地鐵2號(hào)線工程指揮部市場(chǎng)部主任，研究方向?yàn)楣こ碳夹g(shù)。