小曲線半徑盾構(gòu)施工重難點(diǎn)及控制措施

中電建武漢建設(shè)管理有限公司 湖北 武漢 430000

地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中線路平面最小曲線半徑的取值標(biāo)準(zhǔn)為切入,指出曲線最小半徑的取值和地鐵線路的分類有關(guān),認(rèn)為其他行業(yè)對盾構(gòu)隧道的最小半徑取值標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定未基于實(shí)際使用服役環(huán)境工況,預(yù)測未來城市復(fù)雜環(huán)境下地下管廊基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)不可避免面臨更多的小半徑曲線盾構(gòu)隧道。結(jié)合工程實(shí)測數(shù)據(jù),對小半徑盾構(gòu)隧道管片行為進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)小半徑曲線段盾構(gòu)施工總推力與直線段存在明顯差異,認(rèn)為合理控制小半徑曲線段施工管片所承受的不平衡推力、保證管片與圍巖體之間開挖空隙的有效注漿填充及提高注漿體初凝強(qiáng)度應(yīng)成為預(yù)防管片病害的關(guān)鍵性技術(shù)。

1 工程概況

某軌道交通盾構(gòu)下穿降橋市場人行天橋?yàn)槔?。左線隧道與樁底豎向凈距約1．0m,右線隧道與樁底豎向凈距約0．6m,下穿地質(zhì)條件為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,且下穿段處于右轉(zhuǎn)450m的小半徑曲線上,施工風(fēng)險(xiǎn)極大。

2 施工難點(diǎn)分析

由調(diào)查顯示,天橋?yàn)樗目绲冉孛孢B續(xù)鋼箱梁,天橋橋墩采用異形橋墩造型,主梁基礎(chǔ)采用1．2m鉆孔灌注樁,樁長14m,梯道基礎(chǔ)則采用直徑為0．8m的鉆孔灌注樁,樁長10m。現(xiàn)場已經(jīng)發(fā)現(xiàn)橋梁伸縮縫滲水嚴(yán)重,上部結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件及墩臺底部混凝土剝落嚴(yán)重,鋼筋露出、銹蝕嚴(yán)重。右線隧道盾構(gòu)穿越時(shí)距天橋樁基底部僅0．6m(刀盤約0．46m),且處于450m小半徑的曲線上,如果盾構(gòu)穿越過程中控制不當(dāng),那就有可能造成天橋發(fā)生不均勻沉降,導(dǎo)致天橋裂縫發(fā)育,危及天橋及盾構(gòu)。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)措施

3．1 超前控制措施

3．1．1 斜管注漿 對天橋樁側(cè)土體采用袖閥管進(jìn)行斜管預(yù)注漿加固。注漿采用低壓慢注,于樁基兩側(cè)對稱同步注漿。根據(jù)現(xiàn)場周邊管線情況布設(shè)袖閥管并調(diào)整埋設(shè)角度。注漿過程中對天橋及周邊重要管線進(jìn)行直接監(jiān)測,嚴(yán)格控制注漿對天橋及管線的影響。

3．1．2 型鋼支撐 盾構(gòu)穿越過程臨時(shí)封閉天橋,對盾構(gòu)下穿橋墩處采用型鋼支架支托措施,型鋼支架頂部安裝千斤頂,如盾構(gòu)穿越天橋時(shí)不均勻沉降超過5mm,應(yīng)采用千斤頂于天橋支座處對橋梁主體進(jìn)行頂升至不均勻沉降小于5mm,并在其支座處加人橡膠支座墊片。型鋼支架待天橋樁基沉降穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)確認(rèn)安全后方可拆除。

3．1．3 特殊管片 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí),將在盾構(gòu)隧道位于橋樁下方位置安裝預(yù)制鋼管片,為天橋的結(jié)構(gòu)安全及盾構(gòu)的順利施工創(chuàng)造條件。

3．1．4 監(jiān)控量測 盾構(gòu)掘進(jìn)距離人行天橋樁基礎(chǔ)20m前,即對人行天橋樁基礎(chǔ)及周邊土體進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。

1)施工全過程安排測量人員24h監(jiān)測巡視。

2)沉降監(jiān)測 橋墩沉降監(jiān)測點(diǎn)直接設(shè)置于橋墩上并進(jìn)行保護(hù),具體布置位置及數(shù)量由現(xiàn)場確定。

3)傾斜監(jiān)測 使用投影法計(jì)算傾斜角進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

4)裂縫監(jiān)測 在監(jiān)測建筑物上設(shè)置裂縫監(jiān)測點(diǎn),對裂縫使用布設(shè)鐵皮的方法進(jìn)行監(jiān)測。

3．2 掘進(jìn)過程控制

3．2．1 參數(shù)控制 1)嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài),在盾構(gòu)到達(dá)下穿天橋前10環(huán)內(nèi)將姿態(tài)控制在適宜范圍內(nèi)。2)嚴(yán)格控制土倉土壓,防治土體因超挖量過大造成的塌陷。3)控制驅(qū)動速度控制在30～40mm/min,刀盤轉(zhuǎn)數(shù)1．2～1．6r/min。4)同步注漿壓力小于0．3MPa,注漿量至少保證理論注漿量的120%～150%。

3．2．2 盾構(gòu)姿態(tài)控制 下穿人行天橋時(shí),盾構(gòu)處在右轉(zhuǎn)450m小半徑曲線段,為了確保隧道的最終控制軸線在技術(shù)規(guī)范允許的范圍內(nèi)的偏差,同時(shí)保證天橋的安全,提前將盾體前端水平姿態(tài)控制在＋10～30mm,前點(diǎn)姿態(tài)控制在－20～0mm。

4 參數(shù)現(xiàn)場施工控制措施

4．1 掘進(jìn)參數(shù) 為保安全快速的下穿天橋;根據(jù)以往掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及該段的相關(guān)理論依據(jù)。盾構(gòu)在實(shí)際掘進(jìn)過程中,速度控制在驅(qū)動速度控制在30～40mm/min,推力控制在1200～1500t,刀盤轉(zhuǎn)速控制在1．2～1．6r/min,扭矩控制在2600～3200k Nm,螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)掘進(jìn)速度與土倉壓力的變化來控制;由于該段轉(zhuǎn)彎半徑較小,采用短行程多循環(huán)的掘進(jìn)方法,也就是說,在推進(jìn)過程中,每隔400～500mm適當(dāng)收縮千斤頂,不但可以釋放千斤頂與管片的不均勻應(yīng)力,而且有助于調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)的方向,同時(shí)水平油缸壓力差值不宜過大,差值應(yīng)不大于40bar,以避免推進(jìn)時(shí)壓力過大對管片造成損傷。

4．2 渣土改良 盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中向掌子面和土倉內(nèi)適當(dāng)注入泡沫劑能有效降低泥巖強(qiáng)度以利于開挖,降低了刀盤扭矩,減小了刀具磨損,同時(shí)減小了渣土透水性。發(fā)泡劑的使用量參數(shù)主要取決于3個(gè)參數(shù):稀釋液濃度(x)、發(fā)泡倍率(FER)和注入率(FIR),根據(jù)計(jì)算每環(huán)泡沫劑用量為48L。實(shí)際施工過程中根據(jù)出土的流塑性、刀盤扭矩、推力來調(diào)整泡沫劑的比值和注入量,實(shí)際用量約為60～70L/環(huán)。

4．3 出土量控制 對出土量進(jìn)行三控,即體積、重量、實(shí)測。1)體積根據(jù)土箱體積計(jì)算。2)重量根據(jù)龍門吊稱重系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。3)實(shí)測根據(jù)天然狀態(tài)下泥巖地質(zhì)密度及每環(huán)加水量然后經(jīng)過實(shí)測出渣土的密度反算出每環(huán)出土量是否與實(shí)際匹配來判斷超挖并采取相應(yīng)措施。掘進(jìn)過程中可通過掘進(jìn)300mm出渣0．7斗,每斗容積為17方來控制。

4．4 注漿控制 根據(jù)下穿天橋處地質(zhì)情況,在實(shí)際施工過程中,同步注漿方量按照理論注漿方量的130%～150%控制,即5．3～6．0m3/環(huán),管片寬度1．5m。同時(shí),在隧道與天橋樁基礎(chǔ)交匯區(qū)及前后10m范圍進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿,充填管片背后的空腔。注漿過程中根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)反饋,實(shí)時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述,本工程小曲線半徑土壓平衡盾構(gòu)超近距離下穿橋梁施工難點(diǎn)及特點(diǎn)鮮明,技術(shù)措施效果明顯,可參考性強(qiáng),對其它類似工程可以起到參考和借鑒作用。