張乙
(貴州路橋集團有限公司,貴州貴陽550001)
超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關鍵技術研究
張乙
(貴州路橋集團有限公司,貴州貴陽550001)
就超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關鍵技術進行合理分析和探討,以促進隧道工程施工質(zhì)量進一步提高。
超大直徑;土壓平衡;盾構(gòu);隧道施工;關鍵技術
在城市的發(fā)展中,超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工占據(jù)著非常重要的地位,需要對其施工中的關鍵技術有一定了解,才能更好的促進施工質(zhì)量進一步提高。根據(jù)相關研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn),各種超大直徑盾構(gòu)進出洞技術的應用,都是結(jié)合利用加固、降水兩種方法,其中,加固方式有:(1)三軸攪拌法;(2)凍結(jié)法;(3)高壓旋噴樁結(jié)合法。在我國各種隧道建設中,上海中環(huán)上中路越江隧道在實際施工時,采用的超大直徑盾構(gòu)進出洞技術,是通過凍結(jié)法倆進行加固處理的。通常情況下,凍結(jié)法有著如下幾種特點:(1)環(huán)保性較好;(2)止水性較好;(3)安全性較好。但是,土層在凍結(jié)的時候,其可能出現(xiàn)融沉、凍脹等現(xiàn)象,從而影響工程的施工質(zhì)量,并且,土體解凍后的穩(wěn)定性不夠強、解凍時間與隧道變形情況等都有較大控制難度。因此,需要對上述凍結(jié)法進行一定改良,采用分區(qū)域進行強制解凍、注漿的方式,可以使其穩(wěn)定性、強度等大大提高,從而有效減少地面變形情況。與此同時,地層的穩(wěn)定時間也會縮短,即在很短的實踐內(nèi)容可以得到有效融沉,并且,隧道壁在采取注漿處理后,其穩(wěn)定性不會受到很大影響,對于縮短整個隧道工程的施工工期有著極大意義。
由此可見,加固處理如果采用三軸攪拌站、高壓旋噴樁相結(jié)合的方式,不但能很好的滿足超大型盾構(gòu)進出洞的相關要求,還能降低施工成本、縮短施工工期,從而在保證降水良好性、加固質(zhì)量等的基礎上,提高整個隧道工的施工安全性。
在盾構(gòu)施工過程中,開挖面具有的穩(wěn)定性,會給地表沉降情況帶來極大影響。根據(jù)相關研究發(fā)現(xiàn),超大直徑土壓平衡盾構(gòu)的開挖面具有的穩(wěn)定性,有著如下幾種特點:(1)開挖面穩(wěn)定控制機理方面。超大直徑型的在土壓平衡盾構(gòu)中不適用;(2)超大直徑土壓平衡盾構(gòu),使土體壓力的分布差異性很大,并且,可以在同一個斷面上切削土層,從而大大提高其開挖面穩(wěn)定性的控制難度。
超大直徑土壓平衡盾構(gòu)機的示意圖,在上述情況下,可以從如下幾個方面來加強開挖面穩(wěn)定控制:(1)開挖面支護土壓系數(shù)的確定,需要合理運用試掘進技術、試驗段,才能確保其調(diào)整與實際施工情況相符;(2)有效改良土倉內(nèi)的土體,以提高開挖面支撐介質(zhì)土砂的塑性和粘稠度,并降低其摩擦角和滲透率等。同時,土倉內(nèi)土壓力的波動范圍有效減少,可以使開挖面穩(wěn)定性提升,并且,壓力倉內(nèi)渣土流動性的提高,可以使盾構(gòu)總推力、刀盤扭矩等有效降低。(3)合理改制盾構(gòu),如土倉壓力監(jiān)控系統(tǒng)的完善、土體改良系統(tǒng)的增設等。
3.1 同步注漿單液漿施工技術的分析
根據(jù)以往膨潤土單液漿的應用情況來看,其如果是盾構(gòu)的同步注漿液,是不具備較好可硬性的,在將其注入到土層以后,漿液中的主要骨料、水會出現(xiàn)分離現(xiàn)象,從而出現(xiàn)水分大量流失的情況,最終增大隧道后期沉降的控制難度。因此,注重雙液型漿液的合理應用,通過水泥漿液、具有速凝劑作用的水玻璃的共同作用,可以大大減少初凝時間,并使早期強度、后期強度都增大,甚至縮小其固結(jié)后的體積。但是,這種施工技術的施工要求較高,必須加強施工控制,并且,注漿量非常大,會給周邊土體帶來極大擾動,從而影響漿液填充的均勻性。
與大直徑盾構(gòu)相比,超大直徑土壓平衡盾構(gòu)漿液流動的距離要長一些,因此,其對如下幾個方面的要求較高一些:(1)穩(wěn)定性;(2)填充性;(3)流動性;(4)粘稠度,才能實現(xiàn)盾尾間隙的有效填補,最終避免土體劈裂現(xiàn)象出現(xiàn)。目前,超大直徑土壓平衡盾構(gòu)漿液使用的骨料主要是砂,膠凝材料主要是粉煤灰、石灰,并將一定量膨潤土、外加劑添加進去,可以使?jié){液的性能發(fā)生很大變化。在實際施工過程中,上述漿液在利用漿液自身抗剪屈服強度的情況下,可以避免隧道出現(xiàn)極大變形情況。所以,新拌漿液的可泵性,是對坍落度進行檢測,并且,通過現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗后發(fā)現(xiàn),單液漿具有的泵送性更好,從而能獲得更好填充效果。
3.2 注漿壓力、注漿量雙控技術的分析
以往盾構(gòu)施工同步注漿技術的應用中,施工人員對注漿量控制比較看重,但對注漿壓力沒有給予高度重視,并且,隨著城市發(fā)展這種注漿技術已經(jīng)不能很好的滿足其需求。在這種情況下,注漿壓力、注漿量雙控技術的合理運用,通過嚴格按照相關標準執(zhí)行,可以更好的保證盾尾后方的壓力平衡性。同時,注重注漿量的有效控制,讓注漿率保持在110%和140%之間,可以獲得如下幾種效果: (1)地面后期的沉降有效減少;(2)后期沉降的穩(wěn)定時間有效減少;(3)盾尾后方的變形情況有效減少。
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1008-3383(2017)04-0164-01
2016-12-01
張乙(1976-),男,貴州安順人,高級工程師,研究方向:公路與橋梁工程。