珠海隧道超大直徑盾構(gòu)淺埋極軟地層施工關(guān)鍵技術(shù)*

廖文江,陳玉林

(1.廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司,廣東 廣州 510030; 2.隧道掘進(jìn)機(jī)及智能運(yùn)維全國重點(diǎn)實驗室,河南 鄭州 450001; 3.中鐵隧道局集團(tuán)有限公司大盾構(gòu)工程分公司,河南 鄭州 450000)

0 引言

伴隨城市規(guī)模的擴(kuò)張及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展,城市公路隧道向超大直徑、超長距離和隧道結(jié)構(gòu)功能多樣化的發(fā)展趨勢日益顯現(xiàn)[1-4]。超大直徑盾構(gòu)隧道具有眾多優(yōu)勢的同時,也對盾構(gòu)施工提出了眾多難題[5-8],如陳建等[6]結(jié)合南京長江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道和武漢地鐵8號線越江隧道工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn),總結(jié)了超大直徑泥水盾構(gòu)隧道穿越諸如淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、硬塑膨脹性黏土、粉細(xì)砂與礫砂復(fù)合等復(fù)雜地層時的關(guān)鍵技術(shù);蘇棟等[9]依托珠海市橫琴杧洲軟土地層大直徑盾構(gòu)隧道工程,研究偏轉(zhuǎn)力矩與盾構(gòu)機(jī)俯仰角之間的關(guān)系及盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化對地層變形的影響;李波等[10]針對三陽路隧道在施工過程中掘進(jìn)低效、刀具磨損、正面失穩(wěn)、泥餅淤積等問題,提出了刀盤刀具優(yōu)化措施;王發(fā)民等[11]依托汕頭海灣隧道工程,對泥水盾構(gòu)的刀盤刀具、沖刷系統(tǒng)、主驅(qū)動等進(jìn)行針對性設(shè)計以提高設(shè)備適應(yīng)性,并在孤石處理、刀具配置、掘進(jìn)參數(shù)、施工管理等方面采取針對性施工方案。

珠海隧道淺埋段埋深不超過1倍洞徑,最小埋深僅為0.68倍洞徑,穿越以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主的極軟地層,隧道施工過程中面臨著冒頂漏漿、管片結(jié)構(gòu)過量上浮、管片滲漏水、盾構(gòu)姿態(tài)控制等關(guān)鍵難題。本文依托珠海隧道,分析了淺埋極軟地層存在的重難點(diǎn)問題,并針對性提出了應(yīng)對措施,旨在解決海域段淺埋軟土地層中超大直徑盾構(gòu)施工過程中的掘進(jìn)控制難題,以保障珠海隧道的安全、高效施工。

1 工程概況

1.1 工程線路

珠海隧道位于珠海市香洲區(qū)、斗門區(qū)、金灣區(qū)三區(qū)交界,西起現(xiàn)狀珠海大道主線,向南轉(zhuǎn)向下穿新建輔道后轉(zhuǎn)入珠海大橋南側(cè),以盾構(gòu)段進(jìn)入磨刀門水道江中段,繼續(xù)向東下穿堤岸,至盾構(gòu)接收井。盾構(gòu)隧道設(shè)計為雙管單層結(jié)構(gòu),雙向6車道,設(shè)計時速80km/h,管片外徑14.5m、內(nèi)徑13.3m、環(huán)寬2m,管片混凝土強(qiáng)度等級C60,抗?jié)B等級P12。隧道采用2臺直徑15.01m超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

盾構(gòu)隧道穿越全斷面軟弱地層2 276m,占總長度的77.7%,基巖凸起侵入北線隧道長387m、侵入南線隧道長464m。地質(zhì)縱斷面如圖1所示。該區(qū)域水系發(fā)達(dá),地屬珠江流域。地下水類型屬潛水,地下水主要靠大氣降水和地表水徑流補(bǔ)給。

圖1 盾構(gòu)隧道線地質(zhì)縱斷面Fig.1 Geological cross-section of shield tunnel line

1.3 淺埋段情況

盾構(gòu)隧道里程RK0+870—RK1+044為淺埋段,該段起于始發(fā)井,連續(xù)延伸174m,淺埋段隧道埋深范圍9.93～14.5m,地表水深2.53～4.01m,最小埋深9.93m,約為0.68倍洞徑,淺覆土段地質(zhì)縱斷面如圖2所示。隧道頂自上而下依次為水及 ②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土;刀盤范圍地質(zhì)主要為 ②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及 ②2-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土;隧道底部以 ②2-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主。主要地層參數(shù)如表1所示。

表1 地層參數(shù)取值Table 1 Values of stratum parameters

圖2 淺覆土段地質(zhì)縱斷面Fig.2 Geological cross-section of shallow overburden section

其中,考慮打撈沉船對地層擾動大,對最小埋深所在的32～68環(huán)范圍采取地層預(yù)加固措施。

2 超大直徑盾構(gòu)極軟淺覆土地層施工重難點(diǎn)分析

1)冒頂漏漿易發(fā) 刀盤范圍及頂部地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,修正后標(biāo)貫值僅0.8～1.4擊,地層較軟弱,掘進(jìn)過程在合理建壓條件下易擊穿刀盤頂部地層,導(dǎo)致泥漿逃逸、冒漿,泥水壓力失衡造成掌子面失穩(wěn)等施工風(fēng)險。

2)管片上浮 管片在地層中受地下水、注漿漿液、泥漿等包裹管片產(chǎn)生的向上浮力遠(yuǎn)大于管片自重,隧道開挖卸荷導(dǎo)致的地基回彈作用及上覆土層的反向壓縮,在軟弱地層中掘進(jìn)管片上浮控制難度更大;加上覆土埋深較小,隧道管片上部覆土質(zhì)量不足,導(dǎo)致管片脫出盾尾后受浮力作用產(chǎn)生上浮。

3)管片滲漏水 管片上浮后,造成止水條與管片粘貼產(chǎn)生移動或止水條發(fā)生錯位,導(dǎo)致止水條失效產(chǎn)生滲漏水,管片上浮嚴(yán)重時,使管片內(nèi)弧面產(chǎn)生裂紋或破損,引起管片滲漏水。

4)盾構(gòu)姿態(tài)控制困難 土體承載力不足,盾構(gòu)機(jī)本身頭重尾輕,盾構(gòu)掘進(jìn)過程中姿態(tài)控制難度大,極易導(dǎo)致“栽頭”的現(xiàn)象發(fā)生。

5)泥漿處理量大 淤泥地層主要為微細(xì)顆粒,掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的泥漿量大,分離設(shè)備處理困難,影響盾構(gòu)掘進(jìn)。

6)成型隧道穩(wěn)定性差 由于處于極軟地層,特別是淺覆土段,地層承載力不足,易發(fā)生沉降,成型隧道穩(wěn)定性差,運(yùn)營期成型隧道易發(fā)生位移和橢變。

3 淺埋段盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

針對淺埋極軟地層超大直徑盾構(gòu)施工中重難點(diǎn)問題,珠海隧道制定4種施工期管片上浮控制措施,具體如下。

1)10～31環(huán)(非加固段) ①采用同步厚漿,厚漿坍落度110mm±10mm;②主動降低盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài);③盾尾增加配重。

2)32～68環(huán)(加固段) ①保留措施1);②距離盾尾第3環(huán)管片頂部兩側(cè)開孔補(bǔ)注雙液漿,單環(huán)注漿量3m3/環(huán);③繼續(xù)增加配重。

3)69～103環(huán)(非加固段) ①同步注漿調(diào)整注漿分區(qū)比例:上部50%,中上部40%,中下部10%,底部不注漿;②保留其他措施。

4)104環(huán)及之后環(huán)(非加固段) ①保留措施3)中的分區(qū)注漿比例;②頂部啟用盾尾同步雙液漿注漿管路,控制注漿量為4～6m3/環(huán);③其他措施不變。

3.1 預(yù)加固處理

盾構(gòu)穿越淺埋段極軟地層時易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)“上漂”和“栽頭”姿態(tài)超限、泥水支護(hù)壓力擊穿致海面“冒漿”、管片上浮控制難度大等問題,為保證盾構(gòu)順利通過極軟淺覆土段,在埋深較小的淺覆土段(32～62環(huán))地層采用水上地層預(yù)加固處理技術(shù)。

3.1.1加固措施

根據(jù)陸域段高壓旋噴樁試樁結(jié)果,淤泥質(zhì)地層采用雙重管高壓旋噴樁加固效果欠佳,不能成樁,無法滿足設(shè)計要求,海域地層條件下高壓旋噴樁成樁質(zhì)量更難保證。

盾構(gòu)淺覆土段采用φ850@600雙軸攪拌樁進(jìn)行加固,水泥及固化料總摻量23%。加固區(qū)西起預(yù)填拋石東側(cè)邊線,東至隧道埋深為0.75倍隧道直徑處;北線加固長度68m,南線加固長度75m,加固寬度均為18.25m,隧道頂部3.0m至隧道結(jié)構(gòu)腰線以下1.0m范圍及隧道兩側(cè)約2m范圍采取強(qiáng)加固,強(qiáng)加固以上覆土范圍采取弱加固,水泥摻量8%,采用兩側(cè)對稱“門字塔”形式沿隧道結(jié)構(gòu)頂部加固。

3.1.2海上加固關(guān)鍵措施

1)針對海上攪拌樁施工受海水漲潮及風(fēng)向影響施工船晃動,導(dǎo)致船體不穩(wěn)、垂直度控制困難等難題,在施工時對船體進(jìn)行固定,并在攪拌樁機(jī)上安裝智能監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)測樁基垂直度。

2)受潮汐影響,海平面標(biāo)高時常變化,導(dǎo)致樁位定位困難,采用北斗樁機(jī)智能施工管理系統(tǒng),引導(dǎo)操作手進(jìn)行實時準(zhǔn)確的樁位校準(zhǔn)與打樁施工。

3)針對海上淤泥地層成樁困難問題,試樁試驗表明:固化劑和水泥比例為4∶6時成樁效果良好。

3.2 盾構(gòu)機(jī)針對性設(shè)計

3.2.1防刀盤結(jié)泥餅針對性設(shè)計

1)刀盤面板沖刷 常壓刀盤開口率低,特別是刀盤中心區(qū)域較大范圍內(nèi)無開口,在淤泥粉質(zhì)黏土地層中增大了泥餅形成概率,刀盤面板設(shè)置針對性沖刷。

2)刀盤中心面板橫向沖刷及刀盤開口沖刷 刀盤中心面板區(qū)域設(shè)置19路沖刷噴口,噴口方向為刀盤徑向方向,既不會對掌子面泥膜造成損壞,又能有效解決渣土滯留問題,減小刀盤中心區(qū)域面板結(jié)泥概率。

3)刀盤泥漿沖刷系統(tǒng) 刀盤設(shè)置的沖刷噴口分別為7路中心面板沖刷,6個朝向刀盤中心,1個朝向刀盤周邊;6路刀梁開口沖刷和12路刀梁沖刷,有效降低常壓刀盤中心結(jié)泥的概率。

4)倉底設(shè)置多種沖刷系統(tǒng) 在氣墊倉底部設(shè)置多道沖刷管路,對底部容易積渣區(qū)域進(jìn)行沖刷,加大沖刷流量,降低底部渣土堆積概率。

3.2.2同步雙液注漿系統(tǒng)

針對管片上浮及位移問題,在中盾盾殼頂部增加兩套同步雙液注漿系統(tǒng),本系統(tǒng)包含水泥漿、水玻璃及清洗管路,可實現(xiàn)水泥漿+水玻璃漿液同步注入,在拱頂進(jìn)行及時填充,控制管片上浮,在注漿結(jié)束后可對管路進(jìn)行沖洗,防止堵管。

3.2.3推進(jìn)油缸自由分區(qū)

1)配置了盾構(gòu)推進(jìn)油缸任意分組功能,每組分區(qū)油缸數(shù)量可自由調(diào)整,增強(qiáng)了盾構(gòu)姿態(tài)的控制能力。

2)每對推進(jìn)油缸都配置有液壓浮動支撐,在盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整時可以改善油缸與管片的受力,有利于姿態(tài)調(diào)整和管片保護(hù)。

3.3 盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定及分析

1)制定合理的掘進(jìn)參數(shù)。嚴(yán)格按審批方案設(shè)定掘進(jìn)參數(shù),確保盾構(gòu)掘進(jìn)穩(wěn)定、連續(xù)。

2)根據(jù)要求,特殊地段一環(huán)一交底,一般地段五環(huán)一交底,結(jié)合掘進(jìn)邊界條件進(jìn)行針對性交底。

3)一日一交班會議制度。對當(dāng)日盾構(gòu)掘進(jìn)施工組織、設(shè)備問題、參數(shù)設(shè)定等方面進(jìn)行匯總分析,安排專人處理、解決。

4)項目建立盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)管理四級分級響應(yīng)體系,明確各層級崗位及崗位職責(zé)。

5)掘進(jìn)參數(shù)及監(jiān)測數(shù)據(jù)異常立即停機(jī),召開分析會,問題分析不明不掘進(jìn)。

3.3.2管片上浮及滲漏水控制

3.3.2.1管片上浮及滲漏水現(xiàn)狀

在對淺覆土段隧道頂部地層采用水泥攪拌樁加固的基礎(chǔ)上,北線盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)以來管片仍存在不同程度的上浮,32～62環(huán)管片上浮量波動較大,最大上浮量達(dá)107mm;該區(qū)域存在管片環(huán)間錯臺現(xiàn)象,錯臺量最大達(dá)19mm;管片脫出盾尾后出現(xiàn)管片環(huán)、縱縫滲漏水現(xiàn)象,滲水位置主要分布在隧道中上部區(qū)域,如圖3所示。

圖3 管片錯臺滲水示意Fig.3 Pipe segment misalignment leakage

3.3.2.2管片上浮原因分析

1)管片浮力因素 管片脫出盾尾后產(chǎn)生底部應(yīng)力釋放,管片所受地下水、同步注漿漿液浮力遠(yuǎn)大于其自重,即脫出盾尾管片就產(chǎn)生上浮。

2)地質(zhì)條件因素 掘進(jìn)地層主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,其標(biāo)貫值低、承載力差,盾構(gòu)在軟弱地層中掘進(jìn)較強(qiáng)度高地層,管片更容易產(chǎn)生上浮。

3)埋深及坡度因素 始發(fā)段覆土埋深淺,僅為9.48m,不足1倍洞徑,管片上方覆土不足以約束管片上浮浮力,覆土厚度越淺,管片上浮量越大。

4)同步漿液未及時凝固 同步注漿漿液初凝時間長,在富水軟土地層中漿液在初凝前容易被稀釋,凝結(jié)時間較長,未凝固漿液不僅無法對管片提供約束,反而提供了上浮力,同步注漿漿液不能達(dá)到初凝和一定的早期強(qiáng)度,管片可視為浸泡在液體之中,在浮力的作用下必然會產(chǎn)生上浮現(xiàn)象,漿液不能起到穩(wěn)固管片的作用。

5)注漿量不足 理論上講,漿液需 100%充填建筑總空隙,但由于漿液遇水易分散離析,漿液流失嚴(yán)重,導(dǎo)致管片壁后間隙充填不密實,產(chǎn)生空隙,為管片上浮提供了條件。

6)管片受到地基回彈作用 管片受到周圍土層的作用,對管片產(chǎn)生壓力,隧道開挖卸荷導(dǎo)致的地基回彈作用及上覆土層的反向壓縮,導(dǎo)致土層對管片產(chǎn)生浮力。

7)盾構(gòu)線路及盾構(gòu)姿態(tài)影響 始發(fā)段線路設(shè)計坡度為-4%,施工中盾構(gòu)管片受到頂進(jìn)千斤頂向上的反力,致使管片縱向發(fā)生向上運(yùn)動。

8)盾構(gòu)機(jī)本身構(gòu)造 盾構(gòu)的質(zhì)量主要集中在前盾,頭重尾輕,盾尾質(zhì)量較輕且盾尾自身抗浮不足,盾尾至后配套臺車間一段襯砌基本無壓載,管片脫出盾構(gòu)后失去了約束,產(chǎn)生管片上浮。

3.3.2.3管片上浮控制措施

1)同步注漿采用惰性漿液 同步注漿漿液采用石灰厚漿,厚漿具有以下特性:良好的充填性能;漿液在地下水環(huán)境中,有較好的吸水性和保水性,漿液注入地層后,不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象;漿液固結(jié)后體積收縮小,泌水率小;大密度、低坍落度、高稠度、高抗剪性,同時和易性和可注性高,不易堵管,雖然強(qiáng)度較低,但穩(wěn)定性極好。

2)漿液參數(shù)控制 嚴(yán)控厚漿坍落度在110mm±10mm,每環(huán)注漿量根據(jù)地層控制為理論注漿量的1.1～1.3倍。

3)注漿分區(qū)方式 采用分區(qū)分孔控制方式注漿。掘進(jìn)過程中上部6路注漿,底部2路不進(jìn)行注漿。注漿量按照頂部2路注入總量的50%,中上2路注入40%,中下2路注入10%進(jìn)行分配,注漿過程中根據(jù)掘進(jìn)速度調(diào)整注漿速率,左右均衡注漿;嚴(yán)格控制每個注漿泵注漿量。管片注漿分布如圖4所示。

圖4 管片注漿分布示意Fig.4 Grouting distribution for pipe segment

4)注漿壓力控制 注漿壓力是施工過程中管片所受到的主要施工荷載。若該壓力過大,會造成管片變形和錯臺,引起管片上浮。施工過程中對注漿壓力的控制顯得尤為重要,應(yīng)提高頂部注漿壓力,減少底部注漿壓力。同時根據(jù)管片裂縫出現(xiàn)的位置、數(shù)量動態(tài)調(diào)整砂漿的泵擊次數(shù),可以對管片裂縫起到有效控制。

5)采用同步雙液注漿 同步雙液漿注入盾尾后與同步厚漿匯合,一定程度上縮短了管片頂部同步厚漿凝結(jié)時間,能有效抑制管片上浮。雙液漿采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥,水灰比1∶1,水玻璃∶水=1∶4;稀釋后水玻璃∶水泥漿=1∶1;控制雙液漿初凝時間為120～180s,注漿壓力控制在0.5～0.6MPa,每環(huán)方量控制在6～8m3。

6)控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 不得過急過猛地糾正盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)偏差,糾偏數(shù)值不得超過操作規(guī)程的規(guī)定值,每一循環(huán)盾構(gòu)的糾偏,水平方向和豎直方向都不能過量,避免油壓差過大加劇管片上浮的趨勢,應(yīng)根據(jù)管片設(shè)計的楔形量調(diào)整油缸行程和盾尾間隙,使盾構(gòu)姿態(tài)和管片軸線盡量保持一致,以減小油缸行程差,油缸行程差和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)趨勢要對應(yīng),避免管片在油缸反力作用下產(chǎn)生向上的力。

7)配重反壓 在盾尾至拖車臺架區(qū)段(管片上浮量最大區(qū)段),對管片進(jìn)行配置反壓,減少上浮力差;在已拼裝完成管片處堆放2塊管片(30t),在盾尾區(qū)域1號拖車范圍增加水玻璃筒、刀筒及管片螺栓進(jìn)行配重(配重增加至80t)。

8)控制管片姿態(tài) 根據(jù)管片上浮情況,主動降低盾構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài),抵消管片上浮量,避免成型管片姿態(tài)超限,同時規(guī)避后期內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工超設(shè)計軸線的問題。

9)保持盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn) 黏土、砂土等軟弱地層中極易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)磕頭、盾尾上翹現(xiàn)象,在停機(jī)時更是如此。掘進(jìn)不連續(xù)易造成管片不均勻上浮,從而引起管片錯臺、破損和漏水,應(yīng)盡可能減少停機(jī)次數(shù),保證掘進(jìn)的連續(xù)性,避免產(chǎn)生不均勻上浮。

10)管片螺栓復(fù)緊 管片拼裝完畢后,要求進(jìn)行3次復(fù)緊,否則會導(dǎo)致螺栓與管片間隙有一定的富余度,導(dǎo)致管片在盾尾脫出后受到千斤頂及浮力作用,管片間出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象,加強(qiáng)螺栓復(fù)緊是保證管片連接緊密,避免管片上浮、錯臺及滲漏水的有效措施。管片螺栓3次復(fù)緊即拼裝完成、拖入加強(qiáng)環(huán)、拖入盾尾3個階段。

3.3.2.4管片滲漏水控制

1)管片上浮控制 管片滲漏水的主要原因為管片上浮,應(yīng)首先解決管片上浮問題。

2)保持盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn),避免不均勻上浮:盾構(gòu)施工不連續(xù),停機(jī)前掘進(jìn)的管片同步注漿漿液凝固,恢復(fù)掘進(jìn)后,后部管片不上浮,新掘進(jìn)管片上浮,就會產(chǎn)生不均勻上浮,產(chǎn)生錯臺和漏水;由于前后管片所受的向上浮力不同,造成管片間螺栓連接位置產(chǎn)生較大上浮力,引起管片裂縫漏水。

3)防水體系優(yōu)化 在原防水體系上增加1道遇水膨脹止水條(未對管片模具進(jìn)行改造),同時加寬角部膩?zhàn)悠皳跎皸l。在確保管片本身質(zhì)量的情況下,取消縱縫軟木襯墊,提高縱縫三元乙丙橡膠止水帶擠壓能力,如圖5所示。

圖5 防水體系優(yōu)化設(shè)計Fig.5 Optimized design of waterproofing system

4)控制掘進(jìn)速度 為使?jié){液及時有效地固結(jié),管片滲漏水期間盾構(gòu)掘進(jìn)速度≤25mm/min,保證掘進(jìn)過程中同步注漿量,使?jié){液及時有效地固結(jié),減少脫出盾尾未凝固漿液的管片。

5)管片拼裝質(zhì)量控制 值班工程師對管片防水材料粘貼質(zhì)量進(jìn)行檢查和管控;嚴(yán)格執(zhí)行盾尾底部積渣逐環(huán)清理制度,嚴(yán)禁不清理直接拼裝底部管片;嚴(yán)格控制管片拼裝精度、整圓度、控制止水條張開量和錯縫量,防止接縫張開漏水;嚴(yán)格落實F塊管片止水條涂刷潤滑劑,避免安裝時止水條產(chǎn)生過大摩擦導(dǎo)致止水條脫膠失效;管片螺栓3次復(fù)緊,擰緊螺栓的扭矩,能夠使止水條達(dá)到擠壓的效果。

6)管片上浮及滲漏水控制效果 通過采取以上措施,管片上浮及滲漏水得到明顯控制,管片上浮可控制在50mm以內(nèi),環(huán)間及環(huán)內(nèi)錯臺可控制在8mm以內(nèi),基本無滲水。

3.3.3盾構(gòu)姿態(tài)控制

隧道穿越地層80%以上為流塑狀淤泥,盾構(gòu)掘進(jìn)過程中姿態(tài)控制難度大,特別是豎直方向,因盾構(gòu)機(jī)本身前重后輕以及淤泥層承載力低、觸變和震陷的特性,盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中由于刀盤對淤泥層的擾動,極易導(dǎo)致“栽頭”的現(xiàn)象發(fā)生。因此豎向糾偏在掘進(jìn)過程中是常態(tài)。

1)根據(jù)盾構(gòu)姿態(tài)變化趨勢調(diào)整各組油缸壓力向設(shè)計軸線掘進(jìn)。

2)盾構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài)盡量避免“低頭”趨勢。

3)糾正盾構(gòu)姿態(tài)遵循“少糾、勤糾”的原則,單環(huán)糾偏量垂直姿態(tài)≤8mm,滾動角控制在10mm/m以內(nèi),油缸行程差≤15cm。

4)根據(jù)管片上浮情況,提前下調(diào)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài),用于抵消管片上浮量,避免成型管片姿態(tài)超限,淺覆土地層掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài)基本保持在-50mm左右。

5)自動化導(dǎo)向免搬站系統(tǒng)應(yīng)用。自動化導(dǎo)向系統(tǒng)有效解決了固定測站導(dǎo)向系統(tǒng)所存在的搬站時需要停機(jī)、影響生產(chǎn)進(jìn)度、測量人員多、工作量大以及盾構(gòu)與全站儀之間的相對移動造成儀器損壞等問題。

4 結(jié)語

4.1 結(jié)論

1)同步注漿采用厚漿,嚴(yán)格控制坍落度和厚漿質(zhì)量,可有效控制管片上浮,坍落度控制是關(guān)鍵。

2)通過在盾構(gòu)頂部增加同步雙液注漿系統(tǒng),實現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)同步注雙液漿的措施,頂部漿液初凝時間短、強(qiáng)度增長快,可有效解決管片上浮及滲漏水問題。同步雙液注漿時應(yīng)做好施工組織和籌劃,避免堵管或反漿。

3)管片滲漏水控制的關(guān)鍵是控制管片上浮,避免不均勻上浮的發(fā)生。

4.2 思考

4.2.1同步雙液注漿系統(tǒng)

1)智能化控制方面欠缺,目前注入方量及壓力無法在上位機(jī)上顯示,需要通過人工核算,如有同步雙液注漿需求在設(shè)備制造階段可向設(shè)備廠商要求增加。

2)目前管路采用清水沖洗,雖設(shè)計了清洗回路,但雙液漿容易堵管,堵管后不易疏通,疏通時風(fēng)險比較高。

4.2.2管片上浮控制

1)拖車靠前布置,盡量縮短與盾尾的距離,利用拖車自重減少管片浮力差,該區(qū)段是管片上浮的激增區(qū),但同時又是無盾構(gòu)拖車壓重段。

2)同步注漿漿液采用砂漿+水玻璃進(jìn)行試驗,在控制管片上浮方面有較好的效果。

3)設(shè)計移動可拆卸式盾尾配重裝置,可實現(xiàn)安拆自由。

4)目前管片上浮在施工過程中屬常見且較復(fù)雜的問題,還需持續(xù)研究不同地層條件下導(dǎo)致管片上浮的因素和控制措施。