盧曉慧

在地鐵施工技術(shù)不斷發(fā)展的今天,盾構(gòu)法越來越多地被國內(nèi)地鐵界所接受,目前我國各大城市地鐵修建均在采用此方法施工,以確保安全、如期、優(yōu)質(zhì)地完成各項工程。盾構(gòu)到達(dá)接收是盾構(gòu)法施工的最后一道“關(guān)檻”,是盾構(gòu)法施工的重點和難點之一。本文以沈陽地鐵一號線云沈盾構(gòu)區(qū)間施工為背景,詳細(xì)介紹了土壓平衡盾構(gòu)到達(dá)接收的施工技術(shù),以期對其他類似工程提供參考。

1 工程概況

沈陽地鐵一號線云沈區(qū)間為雙線隧道,單線斷面為圓形,覆土厚度約11.08 m～22.42 m,線間距約13 m～18 m,采用兩臺盾構(gòu)機雙線同向施工。根據(jù)地質(zhì)水文條件、現(xiàn)場施工環(huán)境、施工工期及成本等因素綜合考慮,本工程選用了沈重集團(tuán)生產(chǎn)的直徑6 280 mm土壓平衡盾構(gòu)機。盾構(gòu)襯砌采用C50S10鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成,管片內(nèi)徑5 400 mm,厚度300 mm,環(huán)寬1 200 mm,采用錯縫拼裝。

2 盾構(gòu)到達(dá)施工

2.1 盾構(gòu)到達(dá)工作內(nèi)容及流程

盾構(gòu)機到達(dá)施工指從盾構(gòu)機到達(dá)接收井前50 m,到盾構(gòu)機進(jìn)入車站接收井上接收基座的整個施工過程(見圖1)。

2.2 端頭加固

地層加固處理一般采取攪拌樁、旋噴樁、注漿、SMW工法等,根據(jù)接收端頭地質(zhì)情況及周邊環(huán)境,采取了水平旋噴樁加固方案。水平加固長度為4 m,寬度為隧道左右外邊緣以外3 m(中間盾構(gòu)掘進(jìn)范圍內(nèi)空鉆),加固高度為隧道拱底以下3 m至拱頂以上3 m(中間盾構(gòu)掘進(jìn)范圍內(nèi)空鉆)。在鑿除洞門之前首先對旋噴加固樁進(jìn)行鉆芯取樣檢查,同時做超前探,判斷地下水的滲透情況,以決定是否需要重新加固或采取降水輔助措施。

2.3 端頭降水

在左線隧道外緣打設(shè)了3口深36 m降水井(見圖2),下80 m3/h的潛水泵開始提前降水。右線隧道外緣為地下出站廳,無法打設(shè)降水井,因此在兩線中間增打了1口36 m深降水井,同時利用車站明挖主體結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)的降水井一起降水。

2.4 盾構(gòu)機定位及接收洞門位置復(fù)核測量

2.4.1 人工復(fù)核測量

在盾構(gòu)推進(jìn)至盾構(gòu)到達(dá)范圍時,對盾構(gòu)機的位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量,在到達(dá)前200 m進(jìn)行聯(lián)系測量,到達(dá)前50 m加強盾構(gòu)姿態(tài)及隧道線形測量,同時對接收洞門位置進(jìn)行復(fù)核測量,確定盾構(gòu)機的貫通姿態(tài)及糾偏計劃。盾構(gòu)貫通前25環(huán)最后一次導(dǎo)站時,充分利用貫通前線路復(fù)測的結(jié)果,用測量二等控制點的辦法精確測量測站、后視點的坐標(biāo)和高程,每一測量點的測量不少于6個測回。

2.4.2 盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整

根據(jù)人工復(fù)核測量結(jié)果,制定盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整方案,并逐漸將盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整至計劃的位置。確定盾構(gòu)貫通姿態(tài)時,盾構(gòu)機姿態(tài)必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)(平面不大于±20 mm,高程不大于±20 mm,水平偏航角不大于±3 mm/m,垂直偏航角不大于3 mm/m),避免出現(xiàn)俯角姿態(tài)。根據(jù)實測洞門位置調(diào)整隧道貫通時刀盤位置,避免刀盤卡在洞口。

2.5 到達(dá)段50 m掘進(jìn)

1)盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)段后,以“小推力、低刀盤轉(zhuǎn)速,減小擾動”為原則,結(jié)合理論計算及經(jīng)驗調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),掘進(jìn)時頂部土壓 p控制在0.6 bar～0.8 bar,停機狀態(tài)保證 p≥0.8 bar。若停機時間較長,p≤0.8 bar時,需適當(dāng)推進(jìn)油缸將土壓提升,以免地面發(fā)生較大的沉降。掘進(jìn)速度控制在35 mm/min以內(nèi),避免因速度過快造成注漿不飽滿;掘進(jìn)推力控制在18 000 kN以內(nèi),各組油缸推力差不宜過大;刀盤轉(zhuǎn)速在0.9 r/min左右;泡沫劑用量為20 L/環(huán)～25 L/環(huán),視地質(zhì)變化及出渣效果酌情增減;出渣量控制在45 m3/環(huán)～48 m3/環(huán);注漿量要保證不少于3.5 m3/環(huán),同時進(jìn)行二次補漿,以充分填充管片背部間隙,減小對周圍土體的擾動。2)在盾構(gòu)刀盤距圍護(hù)樁10 m時,將掘進(jìn)速度控制在15 mm/min左右,控制出土量并逐步減小土倉壓力,在最后兩環(huán)采用趨于零土壓的掘進(jìn)模式。3)在盾構(gòu)刀盤距圍護(hù)樁5 m時,利用二次注漿孔對盾尾管片進(jìn)行環(huán)箍注漿,以阻止盾構(gòu)后部的水流向洞口。4)在盾構(gòu)刀盤距圍護(hù)樁2 m左右時,在洞門中心鑿一個300 mm直徑的孔以較準(zhǔn)確確定盾構(gòu)與洞門的相對位置。5)最后一環(huán)掘進(jìn)時,要注意減少注漿量,控制在前半環(huán)推進(jìn)時將砂漿注完,后半環(huán)改膨潤土單液注入,防止堵塞注漿管。6)進(jìn)入到達(dá)段后,地面監(jiān)控人員要注意跟蹤監(jiān)測車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻及地表情況,發(fā)現(xiàn)異常時及時與相關(guān)人員聯(lián)系。

2.6 管片拼裝

隧道貫通后,盾構(gòu)前方?jīng)]有了反推力,將造成管片之間環(huán)縫連接不緊密,易滲漏,因此將靠近洞口的10環(huán)管片用型鋼焊接連接縱向拉緊,保證管片間的防水條壓縮到位。

管片安裝完畢后,用風(fēng)動扳手?jǐn)Q緊環(huán)向及縱向螺栓,且在下一環(huán)掘進(jìn)完畢后二次緊固螺栓。

2.7 洞門鑿除

刀盤頂樁后停止掘進(jìn),鑿除洞口圍護(hù)樁。為減小破樁振動對端頭的影響,采用人工風(fēng)鎬破除。根據(jù)以往破樁經(jīng)驗,采用兩端破除截斷,中間整體吊出的方法。

2.8 洞門密封裝置安裝

首先,對洞圈預(yù)埋鋼環(huán)上雙頭螺栓孔進(jìn)行攻絲清理,上緊雙頭螺栓后,再點焊固定。其次,洞門鑿除完成后,清理渣土,一次性安裝完防水密封裝置,并穿好鋼絲繩,暫且不拉緊。密封裝置安裝順序為:簾布橡膠板→圓環(huán)板→鋼翻板→墊圈→螺母。防水裝置翻板上鋼絲繩在盾構(gòu)出洞時要拉緊一次,等到盾尾拖出之后簾布橡膠板落到管片上時,再完全拉緊翻板上的鋼絲繩,以保證洞門密封效果,防止水土流失造成洞門坍塌(見圖3)。

2.9 接收基座安裝

1)洞門鑿?fù)旰?按照預(yù)計盾構(gòu)姿態(tài)對接收基座進(jìn)行初步定位,做好加固材料準(zhǔn)備。

2)盾構(gòu)貫通后根據(jù)盾構(gòu)機實際姿態(tài)對接收基座進(jìn)行準(zhǔn)確定位,加固接收基座。盾構(gòu)機標(biāo)高宜高出接收架的滑軌面標(biāo)高20 mm～30 mm。

2.10 盾構(gòu)主機出洞

盾構(gòu)主機長9.62 m,盾尾能容納兩環(huán)管片,當(dāng)管片拼裝到設(shè)計洞門范圍內(nèi),需要利用千斤頂?shù)耐屏Π讯軜?gòu)主機推出洞口,此時在底部臨時安裝兩塊管片作為千斤頂?shù)闹c,通過導(dǎo)軌把盾構(gòu)引上接收基座。

3 結(jié)語

1)在盾構(gòu)施工過程中要嚴(yán)格按照監(jiān)測流程進(jìn)行監(jiān)測,及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測,并在第一時間反饋給施工現(xiàn)場指揮,以便指導(dǎo)施工。

2)在整個盾構(gòu)到達(dá)掘進(jìn)過程中,依據(jù)洞門鋼環(huán)橢圓度實測情況,重點控制盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài),確保盾構(gòu)順利從鋼環(huán)內(nèi)鉆出。

3)無水作業(yè)是盾構(gòu)到達(dá)接收的前提,可通過旋噴注漿與降水結(jié)合來實現(xiàn),若實探旋噴效果不佳,短時間內(nèi)可及時補打或利用車站降水井進(jìn)行區(qū)域降水,實現(xiàn)盾構(gòu)接收條件。

4)若接收端頭地質(zhì)情況較好且水位降至隧道底1 m以下,可考慮不安裝洞門密封裝置,以便節(jié)約成本,減小工作量。

[1] 劉建航,候?qū)W淵.盾構(gòu)法隧道[M].北京:中國鐵道出版社,1991.

[2] 施仲衡.地下鐵道設(shè)計與施工[M].西安:陜西科技出版社,1997.

[3] 朱合華,傅德明,張鳳祥.盾構(gòu)隧道[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 張鳳祥,項兆池,楊國祥.盾構(gòu)隧道施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2005.