沈志強(qiáng)

（上海市交通建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站 上海 200030）

1 土壓平衡盾構(gòu)法優(yōu)點(diǎn)分析

盾構(gòu)法隧道分為土壓平衡盾構(gòu)和泥水平衡盾構(gòu)兩種類型。在沉降控制要求高、施工場地狹小的背景下，土壓平衡盾構(gòu)法施工憑借其對(duì)地面影響小、施工效率高、無需設(shè)置泥水處理站、環(huán)保效應(yīng)好、已形成了成熟的施工工藝等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于地下隧道工程建設(shè)中。并且諸光路通道新建工程首次采用全預(yù)制拼裝技術(shù)，PC率達(dá)到90%以上，極大地改善了隧道施工環(huán)境，展現(xiàn)出了真正的綠色施工。

2 工程概況

2.1 工程簡介

諸光路通道新建工程位于閔行、青浦境內(nèi)，地下道路北起北青公路接地點(diǎn)，南至崧澤高架路南側(cè)會(huì)展環(huán)路接地點(diǎn)，長約2.8km，采用盾構(gòu)和明挖施工，如圖1所示。

盾構(gòu)施工采用φ14450mm的土壓平衡盾構(gòu)。盾構(gòu)段全長1390m，共695環(huán)。隧道襯砌結(jié)構(gòu)外徑14000mm，內(nèi)徑12800mm，環(huán)寬2000mm，厚600mm，盾構(gòu)隧道主線最大縱坡為-48‰，平面軸線最小曲率半徑為R700m。

2.2 工程地質(zhì)

諸光路隧道段埋深為8.54～33.17m，線路縱斷面呈“V”字形，根據(jù)地質(zhì)資料本區(qū)段推進(jìn)沿線主要土質(zhì)分布為：④灰色粘土、⑤1灰色粉質(zhì)粘土、⑤3灰色粉質(zhì)粘土夾砂土、⑥暗綠色粉質(zhì)粘土、⑦1黃～灰色砂質(zhì)粉土夾粘土、⑦1T灰色粉質(zhì)粘土夾粉砂。

工程承壓（微承壓）水源于深部粉（砂）性土層，分布在⑦1、⑦2、⑧2層，該3層大部分聯(lián)通，承壓水位一般低于潛水位，呈周期性變化，埋深3～12m。地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表見表1。

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)表

3 超大直徑盾構(gòu)法隧道施工

3.1 盾構(gòu)選型

選型原則：盾構(gòu)機(jī)選型主要按照適應(yīng)性、可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的原則進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)選型。為實(shí)施該工程，盾構(gòu)機(jī)選型滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）滿足本項(xiàng)目復(fù)雜的地質(zhì)條件、隧道參數(shù)的施工要求；

（2）適應(yīng)本項(xiàng)目復(fù)雜周邊環(huán)境，確保工程安全；

（3）盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)、加工工藝及其配置滿足工期要求；

（4）盾構(gòu)最深穿越⑦1層，盾構(gòu)推進(jìn)過程中不需換刀；

（5）盾構(gòu)設(shè)備購置成本最低化；

（6）施工工期。

綜合考慮以上因素，施工中選用了φ14.45m土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，總長約89m，由德國海瑞克公司制造。該臺(tái)盾構(gòu)機(jī)曾用于新西蘭Waterview連接線工程，并為適應(yīng)上海富含水軟弱地層，服務(wù)于諸光路通道新建工程，進(jìn)行了針對(duì)性改造。盾構(gòu)機(jī)剖面圖見圖2。泥水平衡盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表2。

圖2 盾構(gòu)機(jī)剖面圖

表2 盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖1 諸光路隧道平面圖

3.2 盾構(gòu)進(jìn)出洞

諸光路通道新建工程盾構(gòu)進(jìn)出洞均采用三軸深層攪拌樁加高壓旋噴樁止水帷幕型式（見圖3），施工過程中輔助井點(diǎn)降水。加固區(qū)沿軸線方向長15m，深度為地面以下29m，底標(biāo)高低于底板3m。此外，設(shè)計(jì)加固土28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥0.8MPa[1]。

圖3 盾構(gòu)進(jìn)出洞地基加固

3.3 盾構(gòu)推進(jìn)施工

3.3.1 淺覆土段推進(jìn)

盾構(gòu)機(jī)出加固區(qū)后，隧道頂最小覆土僅為9m，位于蟠龍港河底部覆土為0.62D，屬淺覆土施工，給地面沉降控制增加了難度，同時(shí)盾構(gòu)始發(fā)段施工為4%的坡度推進(jìn)，成環(huán)隧道極有可能出現(xiàn)“上浮”現(xiàn)象。此外隧道上部覆土中含有可液化的②3a灰黃～灰色砂質(zhì)粉土夾粘土及土質(zhì)較差的暗浜①3浜填土，在盾構(gòu)施工過程中對(duì)土層的擾動(dòng)易造成地面沉降及管片上浮[2]。

因此為了保證盾構(gòu)推進(jìn)的穩(wěn)定性，需采取如下措施：

（1）始發(fā)段對(duì)地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密布置，并且核準(zhǔn)每環(huán)隧道推進(jìn)時(shí)的里程、覆土厚度，確保施工中可以及時(shí)地反映土體的變形情況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

（2）為防止淺隧道上浮，拼裝管片時(shí)設(shè)置剪力銷，并在盾構(gòu)車架均勻配重。

（3）同步注漿量應(yīng)≥120%的建筑空隙，24.1m3。如注漿效果不佳，考慮在漿液中加入水泥，加快其凝結(jié)速度提高強(qiáng)度。

（4）深化信息化動(dòng)態(tài)施工，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，必要時(shí)采取地面跟蹤注漿措施。3.3.2穿越蟠龍港河推進(jìn)

盾構(gòu)始發(fā)后在45～65環(huán)要穿越蟠龍港和蟠龍港防汛墻及樁基。河底與隧道頂最小凈距為7.93m，并且閔行側(cè)防汛墻下方有混凝土方樁，與隧道頂最小凈距為4.92m。如果盾構(gòu)掘進(jìn)過程中各參數(shù)控制不到位，將會(huì)發(fā)生盾尾泄漏、河底大量冒漿、河底土層沉降較大等突發(fā)事件。因此，為保證盾構(gòu)順利穿越蟠龍港，采取了如下系列措施：

（1）土壓力：原則上根據(jù)土壓力計(jì)算值進(jìn)行設(shè)定（考慮到隧道上部覆土厚度和荷載變化，需計(jì)算每環(huán)平衡土壓力值），并且根據(jù)已施工的樁基沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（2）推進(jìn)速度：此階段推進(jìn)速度控制在10～20mm/min。

（3）密切控制螺旋機(jī)的出土量和土倉壓力，防止超挖或欠挖現(xiàn)象發(fā)生。

（4）過河段將刀盤前方注入泡沫管路改為注入膨潤土+HS-2（堵漏材料）材料，改善開挖面穩(wěn)定性的同時(shí)防止河道淺覆土段冒頂。

（5）加強(qiáng)盾尾油脂壓注工作，防止發(fā)生盾尾泄漏。水域段增加盾尾油脂壓注量。

（6）加強(qiáng)同步注漿管理，做到注漿壓力與注漿量雙控，及時(shí)填充盾尾推出后的建筑空隙。

（7）隧道結(jié)構(gòu)在施工期間需采取抗浮措施。除盾構(gòu)車架配重外，還通過機(jī)車軌道、π形件及兩側(cè)混凝土填充，另外過河段全部采用剪力銷襯砌環(huán)，以提高隧道整體穩(wěn)定性。

3.3.3 穿越西厙?yán)锔蹣蛲七M(jìn)

盾構(gòu)在推進(jìn)至456～470環(huán)穿越西厙?yán)锔?、防汛墻和西厙?yán)锔蹣驑痘?，樁尖與隧道頂最小凈距約1.92m。穿越前在西厙?yán)锔蹣虿贾帽O(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)垂直位移及水平位移監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

穿越西厙?yán)锔蹣驎r(shí)除了與穿越蟠龍港河采取的7條措施相同外，還在穿越段全段設(shè)置了剪力銷，以加強(qiáng)管片剛度；同時(shí)在管片上增加了注漿孔，在盾構(gòu)穿越后根據(jù)監(jiān)測(cè)情況對(duì)隧道外進(jìn)行注漿。施工過程中還需加強(qiáng)江面巡視，如發(fā)現(xiàn)江面有大量水泡則可能發(fā)生諸如冒頂?shù)入U(xiǎn)情，需及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)并采取應(yīng)急措施。

3.4 出土系統(tǒng)

盾構(gòu)出土系統(tǒng)采用皮帶機(jī)從螺旋機(jī)輸送至地面集土坑，通過長臂挖機(jī)裝至土方車，土方車外運(yùn)至棄土點(diǎn)。皮帶機(jī)由1#、2#和3#皮帶機(jī)組成，其中1#、2#位于盾構(gòu)車架上。每推進(jìn)一環(huán)需出土約330m3，盾構(gòu)推進(jìn)速度按3cm/min計(jì)算，每環(huán)推進(jìn)需時(shí)約70min，因此水平皮帶機(jī)連續(xù)運(yùn)輸能力考慮適當(dāng)?shù)母辉Ｏ禂?shù)，應(yīng)達(dá)到800m3/h，即可滿足要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章通過應(yīng)用超大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)，在改善隧道施工環(huán)境的同時(shí)，提高了施工效率，滿足了施工要求，環(huán)保效果良好，對(duì)促進(jìn)綠色施工的發(fā)展有著重要的意義，值得推廣應(yīng)用。

[1]王懷志.富水砂層土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[2]戴仕敏.超大直徑土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011（18）：1～5+17.