摘要：采用盾構(gòu)法技術(shù)在隧道淺覆土區(qū)域推進(jìn)施工，因考慮到土壓力設(shè)置及相關(guān)聯(lián)的地表沉降等諸多因素，給盾構(gòu)施工帶來(lái)了很大的難度。在淺覆土條件下穿越建構(gòu)筑物則更加困難，需考慮的不僅是盾構(gòu)推進(jìn)的控制、還增加了建構(gòu)筑物保護(hù)等多種因素。本文結(jié)合了武漢某地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工標(biāo)段的工程實(shí)例，針對(duì)盾構(gòu)機(jī)淺覆土地鐵隧道穿越大型雨污水箱涵施工的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行初步探索和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法 淺覆土 雨污水箱涵

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

引言：隨著盾構(gòu)法在城市地鐵建設(shè)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，在盾構(gòu)施工中遇到的各種工程環(huán)境也衍生出更多的施工問(wèn)題，當(dāng)兩種有難度的環(huán)境結(jié)合在一起，便產(chǎn)生了更加具有難度的新問(wèn)題。本文所研究的武漢某地鐵標(biāo)段就遇到了類(lèi)似問(wèn)題，盾構(gòu)區(qū)間在淺覆土條件下遭遇了地下箱涵。該雨污水箱涵為武漢市常青花園片區(qū)排水總管，水量充沛。箱涵底部和頂部為現(xiàn)澆混凝土，兩側(cè)墻為磚砌體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)下底至隧道設(shè)計(jì)洞頂距離僅0.49m，穿越難度和風(fēng)險(xiǎn)極大。在施工實(shí)踐中，技術(shù)上巧妙借鑒礦山法支護(hù)工藝，對(duì)箱涵進(jìn)行逐段支護(hù)，減小盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的箱涵變形。

1、工程情況描述

1.1、工程簡(jiǎn)述

隧道施工過(guò)程中，在區(qū)間隧道接收端車(chē)站端頭井外，盾構(gòu)機(jī)將穿越一條既有地下雨污水箱涵（后簡(jiǎn)稱(chēng)箱涵）。該箱涵是常青花園片區(qū)排水總管，為磚混結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生損壞或斷裂，勢(shì)必直接影響該片區(qū)的雨污水正常排放，造成不良社會(huì)影響，同時(shí)也將對(duì)隧道和盾構(gòu)機(jī)造成嚴(yán)重的損失。

箱涵為單孔結(jié)構(gòu)，管涵外尺寸為3.3m×5.4m（高×寬），施工中采用明挖后現(xiàn)澆50cm混凝土底板，側(cè)墻為24cm厚磚砌體，箱涵頂板為厚30cm鋼筋混凝土。箱涵走向與區(qū)間隧道夾角為91°，位于區(qū)間隧道763環(huán)～765環(huán)正上方。箱涵底標(biāo)高為+16.44m，盾構(gòu)機(jī)穿越箱涵時(shí)頂標(biāo)高為+15.89m，盾構(gòu)機(jī)外殼與箱涵間的凈距為0.45m左右。

1.2、地質(zhì)情況

穿越段土層主要為（1-1）層雜填土，松散由粘性土、砂土和磚塊、碎石、塊石、片石、爐渣等建筑及生活垃圾混成。該層連續(xù)分布，厚度一般為0.3～5.5m；（6-2）層粘土，可塑、軟塑，含少許氧化鐵及結(jié)核、云母片等物質(zhì)，光澤反應(yīng)強(qiáng)，層厚1.8～12.7m。

2、箱涵沉降分析

箱涵在穿越過(guò)程中主要沉降來(lái)自于管片脫出盾尾后，管片與土體之間建筑空隙壓縮產(chǎn)生的沉降，因盾構(gòu)同步注漿在此期間尚未固結(jié)，對(duì)箱涵的浮力要在周邊土體能把漿液嚴(yán)密包裹下才能實(shí)現(xiàn)，但在回填土情況下是很難實(shí)現(xiàn)的，因此箱涵在此階段沉降最大。

考慮到穿越期間為枯水期，箱涵水位為半滿狀態(tài)，水位高度約1.7m，土體模型選用摩爾-庫(kù)侖模型，盾構(gòu)管片、箱涵選取為彈性模型，經(jīng)模型模擬，得出箱涵頂面、底面沿箱涵方向沉降分布如下圖。

3、施工方案與主要控制措施

3.1、穿越區(qū)域劃分

盾構(gòu)穿越區(qū)域依次劃分為保護(hù)區(qū)1、箱涵區(qū)、保護(hù)區(qū)2，共3個(gè)區(qū)域。保護(hù)區(qū)1為盾構(gòu)機(jī)到達(dá)箱涵前5環(huán)，箱涵區(qū)為箱涵對(duì)應(yīng)的穿越區(qū)域，約5環(huán)，保護(hù)區(qū)2為穿越箱涵后的5環(huán)。

3.2、施工主要控制措施

①土壓力設(shè)定

⑴箱涵自重產(chǎn)生的側(cè)向土壓力P1

假設(shè)箱涵滿水狀態(tài)，混凝土密度為2.5t/m3，箱涵每米混凝土自重M1=（0.5*4.4+4.4*0.35）×2.5+1.7*0.5*2*1.7=12.24t

水自重為M2=3.4×2=6.8t

則箱涵產(chǎn)生的側(cè)向土壓力為P1= K0×（M1+M2）×9.8/9.6=19.43kPa。

⑵盾構(gòu)上覆土產(chǎn)生土壓力P2

盾構(gòu)與箱涵之間凈距約為0.45m，箱涵上覆土2m，盾構(gòu)中心至盾構(gòu)頂部距離3.12m，這三段距離相加即可求出覆土帶來(lái)的側(cè)向土壓力值。

P2=K0×γ×z=0.91×18×（0.45+2+3.12）=91.26kPa

P=P1+P2=113.7kPa。

②同步注漿

根據(jù)計(jì)算理論值、及前期推進(jìn)沉降控制效果經(jīng)驗(yàn)值，穿越階段同步注漿量暫定為5.2～6.5m3，注漿壓力控制在0.06～0.12MPa。穿越過(guò)程中，以箱涵監(jiān)測(cè)報(bào)表為依據(jù)，對(duì)注漿量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

③盾構(gòu)姿態(tài)控制

在盾構(gòu)進(jìn)入箱涵影響范圍內(nèi)之前，盾構(gòu)姿態(tài)需盡可能地保持良好的姿態(tài)穿越箱涵。在穿越箱涵過(guò)程中，保證盾構(gòu)勻速、直線通過(guò)，減少盾構(gòu)糾偏量和糾偏次數(shù)。穿越過(guò)程中，不得開(kāi)啟超挖刀。

④推進(jìn)速度控制

在穿越施工過(guò)程中，盡量保持推進(jìn)速度穩(wěn)定，盾構(gòu)按照1～1.5cm/min速度掘進(jìn)。每推進(jìn)25cm左右，停頓15分鐘，進(jìn)行應(yīng)力釋放，然后再繼續(xù)推進(jìn)。確保盾構(gòu)均衡、勻速地穿越箱涵，以減少對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，以免對(duì)箱涵產(chǎn)生不利影響。

⑤二次補(bǔ)壓漿

⑴施工區(qū)域

二次注漿施工區(qū)域主要為處于箱涵影響范圍內(nèi)的763-767環(huán)。

⑵注漿布孔

當(dāng)管片露出盾尾后，根據(jù)實(shí)際情況在管片的下部和中部注漿孔布置4根6分注漿管，中部注漿管超出管片外徑約0.2m，下部注漿管超出管片外徑約0.5m。

⑶注漿

按照先注下部注漿孔，后注中部注漿孔的次序依次注漿。注漿量按照壓力來(lái)控制，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)置上限就停止注漿。

⑷注漿技術(shù)參數(shù)

1）雙液漿配比

A液： 水（重量比為0.48） 水泥（重量比為0.6）

B液： 水玻璃（重量比為0.27）

2）注漿量：每根注漿管原則上一次注入0.2～0.5 m3雙液漿。（根據(jù)箱涵沉降量決定）

3）注漿壓力：0.06～0.12MPa

4）注漿流量：10～15L/min

4、應(yīng)用實(shí)效及結(jié)論

該工程盾構(gòu)區(qū)間左、右線兩次穿越雨污水箱涵，左線最終沉降-5.7mm，右線箱涵最終沉降-4.4mm?；緦?shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)。

盾構(gòu)機(jī)在覆土4.5m情況下，成功將凈距僅45cm的大型雨污水箱涵沉降控制在6mm以內(nèi)。理論解析及實(shí)踐表明，在淺覆土條件下的盾構(gòu)法施工中，必要的注漿措施是至關(guān)重要的。同步注漿漿液的配合比要因工程而異，本工程中的漿液配合比是在綜合地質(zhì)、試驗(yàn)、實(shí)際施工多方面因素而選定的，這對(duì)淺覆土條件盾構(gòu)區(qū)間施工是適用的；在淺覆土區(qū)域內(nèi)同步注漿量不能過(guò)大，最好控制在理論孔隙的120～150%之間，否則隧道管片容易產(chǎn)生上浮，這一點(diǎn)與盾構(gòu)法中常規(guī)采用的的150～200%不同。

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