□文/王佩芬

軟土地區(qū)小間距盾構(gòu)施工技術(shù)

□文/王佩芬

文章針對水平逐漸接近的小間距隧道進(jìn)行研究，對先行隧道采取了一系列加固措施，在后行隧道施工過程中對先行隧道臺車支撐，隧道收斂，管片浮沉進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況優(yōu)化施工措施，順利通過了小間距段施工。

小間距；隧道；盾構(gòu)；軟土

1　工程概況

天津地鐵2號線建國道—天津站區(qū)間天津站接收段隧道間距從距離接收洞門處87m位置的6m，逐漸減少到接收洞門位置的0.98m。小間距區(qū)段的地層主要為粉質(zhì)粘土、粘土、粉土及粉細(xì)砂，局部為淤泥質(zhì)土。盾構(gòu)隧道穿越范圍內(nèi)的土層為51粉質(zhì)粘土、61粉質(zhì)粘土、72粉土層，距隧道下方2m左右存在一層厚度約10m的74粉砂層。

隧道左右線分別采用2臺海瑞克加泥式土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)，先施工左線后施工右線，盾構(gòu)機(jī)均在天津站明洞接收

2　小間距段加固措施

2.1水平凍結(jié)

采用“杯狀”凍結(jié)，凍結(jié)長度11m，前3m全斷面凍結(jié)加固，后8m環(huán)形凍結(jié)加固，見圖1。

圖1　冷凍加固布孔剖面

2.2小間距注漿

完成左線的接收后，需再次對小間距段進(jìn)行注漿加固（隧道內(nèi)進(jìn)行）并進(jìn)行洞門的注漿封堵工作，左線小間距段為最后20環(huán)管片，管片為特殊管片，每環(huán)注漿孔位16個。

2.3左線隧道輪式臺車[1]

先行隧道施工完成后采用支撐臺車對成型隧道進(jìn)行支撐并利用臨時支撐進(jìn)行完善。

1）支撐臺車。支撐臺車采用液壓系統(tǒng)，共計2套液壓站，單組滾壓缸φ100mm缸徑，行程180/200mm，環(huán)向6個，共96個油缸；組推缸φ180mm缸徑，行程450mm，在臺車連接處采用2組油缸2×2=4（個），φ100mm油缸頂推力8t，φ180mm油缸頂推力40t，見圖2和圖3。

圖2　輪式支撐臺車

圖3　輪式支撐臺車

實心橡膠輪直徑φ250mm、寬150mm、軸徑φ65mm、輪壓10t。一組4個，環(huán)向6組×4=24（個），共384個。盾構(gòu)推進(jìn)過程中系統(tǒng)液力控制在16 MPa，工作壓力12 MPa。

輪式支撐臺車滿足對小間距的支撐要求；可提前對管片施加一定的預(yù)頂力（10 kN），使支撐與管片緊密接觸，防止因支撐不到位導(dǎo)致管片發(fā)生錯動。

3　施工措施

3.1盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制措施

在冰凍體內(nèi)盾構(gòu)機(jī)糾偏較為困難，掘進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制，應(yīng)將盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)按照洞門實際測量軸線進(jìn)行掘進(jìn)。應(yīng)注意的是，由于凍結(jié)體下部融化的影響，一般將垂直方向的盾構(gòu)機(jī)偏差控制在比設(shè)計洞門高10～20mm。

3.2掘進(jìn)參數(shù)選擇及渣土改良技術(shù)措施

在后行盾構(gòu)隧道小間距施工過程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。掘進(jìn)過程中始終保證土倉壓力與作業(yè)面水土壓力的動態(tài)平衡，控制好盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)，刀盤掘進(jìn)時不能正對已成型隧道，保證盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)背離已成型隧道。后施工的隧道在掘進(jìn)時向土倉加注發(fā)泡劑等潤滑劑，減小刀盤所受扭矩，同時降低總推力。

3.3同步注漿的控制

后施工隧道在同步注漿施工時可適當(dāng)降低3、4號注漿管的設(shè)定注漿壓力0.05～0.07 MPa（主要依據(jù)為與之對應(yīng)的土壓力大小相當(dāng)）。同時考慮到地面沉降控制將存在很大難度，提高1、2號注漿管的設(shè)定注漿壓力，特別需要增大1號注漿管的注漿壓力使盾構(gòu)隧道頂部空隙填充滿，同步注漿壓力取土壓力的1.3倍即0.27～0.3 MPa之間，根據(jù)地面沉降和左線隧道姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

3.4加強(qiáng)對先行隧道的監(jiān)測

對先行隧道每天進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)存在軸線向后施工隧道方向產(chǎn)生偏移10mm以上時，則需在后施工隧道內(nèi)進(jìn)行二次注漿，二次注漿壓力取1.0～1.1倍的靜止水土壓力，最大不超過0.35 MPa。

4　監(jiān)測

4.1監(jiān)測方案[2]

對隧道凈間距＜3m的部位（420～440環(huán)）進(jìn)行針對性監(jiān)測。通過監(jiān)測和分析各種施工因素對地表變形的影響，提供改進(jìn)施工。及時掌握施工過程中，支撐臺車的內(nèi)力變化和右線盾構(gòu)推進(jìn)之間的關(guān)系。當(dāng)其超出設(shè)計最大值時，及時采取有效措施，以避免支撐臺車因受力過大而導(dǎo)致破壞，引起局部圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)乃至整個支護(hù)系統(tǒng)的破壞，結(jié)合工程需要，監(jiān)測項目見表1和圖4。

表1　監(jiān)測項目

圖4　監(jiān)測布點(diǎn)

支撐臺車內(nèi)力監(jiān)測通過鋼筋計的應(yīng)力計算來監(jiān)測，測量斷面選擇在支撐臺車3、9點(diǎn)方向的支撐臂上。施工過程中，根據(jù)儀器內(nèi)置鋼弦的頻率變化計算相應(yīng)受力。

4.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

左1～左8代表左線隧道遠(yuǎn)離右線隧道側(cè)測點(diǎn)，右1～右8代表左線隧道鄰近右線隧道側(cè)測點(diǎn)。

1）管片浮沉。正常盾構(gòu)區(qū)間測量數(shù)據(jù)顯示盾構(gòu)施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線隧道施工完成后受右線施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線間距為2.14m，累計沉降為1.98mm，進(jìn)入加固區(qū)后沉降略有減小?？傮w來看，右線隧道施工對左線隧道沉降影響很小，見表2。

表2　管片浮沉累計變化mm

2）隧道收斂。正常盾構(gòu)區(qū)間測量數(shù)據(jù)顯示盾構(gòu)施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線隧道施工完成后受右線施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線間距為2.14m，累計變化為1.5mm，進(jìn)入加固區(qū)后沉降略有減小?？傮w來看，右線隧道施工對左線隧道沉降影響很小，見表3。

表3　管片收斂累計變化mm

3）支撐臺車內(nèi)力。考慮采用的監(jiān)測手段，個別點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)存在偶然誤差，監(jiān)測數(shù)據(jù)基本上能夠反映在后行隧道施工過程中對先行隧道的影響規(guī)律，臺車支撐受力變化較為平緩且累計變化值遠(yuǎn)小于初始受力，見表4。

表4　支撐臺車內(nèi)力累計變化kN

5　結(jié)論及建議

1）在軟土地區(qū)平行小間距隧道施工時，通過對先行隧道注漿加固、臺車加固等措施，能夠有效降低后行隧道施工時對先行隧道的擾動，保證了工程順利實施。

2）小間距隧道若存在曲線段的情況，要先施工內(nèi)側(cè)隧道后施工外側(cè)隧道，同時控制好盾構(gòu)姿態(tài)，刀盤盡量背離既有隧道。

3）兩條隧道應(yīng)錯開施工，先行隧道注漿加固體等保護(hù)措施完成后，后行隧道才能施工。

4）后行隧道施工時及時進(jìn)行同步注漿、二次（或多次）注漿措施，有效減少由于近距離雙線隧道施工帶來的地面沉降。

5）對先行隧道每天進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)存在軸線向后施工隧道方向產(chǎn)生偏移4mm以上時，應(yīng)在后施工隧道內(nèi)進(jìn)行二次注漿，注漿位置為發(fā)生偏移處對應(yīng)的后行隧道管片注漿孔。

6）在后行盾構(gòu)隧道小間距施工過程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。

[1]方東明，李平安.小間距長距離上下重疊盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2010，30（3）：309-312.

[2]王啟耀，鄭永來，凌宇峰，等.近距離雙線盾構(gòu)隧道施工相互影響的監(jiān)測與分析[J].地下空間，2003，23（3）：229-233.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.020

□U455

□C

□1008-3197（2015）03-52-03

□2015-01-05

□王佩芬/女，1982年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事市政工程技術(shù)管理工作。