柳麗瓊

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018）

1 工程概況

呼和浩特市軌道交通2號(hào)線一期工程百合路站-新店站區(qū)間為地下雙單線區(qū)間，盾構(gòu)區(qū)間起于百合路站，沿成吉思汗東街敷設(shè)，側(cè)穿科爾沁高架橋橋樁后進(jìn)入新店站。

本區(qū)間隧道全長(zhǎng)496.947m。區(qū)間隧道全線敷設(shè)于地下，采用盾構(gòu)法施工。區(qū)間線路出百合路站后，以2‰、10.6‰的坡度上坡，再以2‰的坡度下坡到達(dá)區(qū)間線路設(shè)計(jì)終點(diǎn)新店站，區(qū)間結(jié)構(gòu)頂部覆土厚度最淺處穿越科爾沁快速路高架橋。

2 水文地質(zhì)及工況分析

百合路站-新店站區(qū)間沿成吉思汗大街向東，地形較平緩，地面高程介于1086.85～1087.85m,地貌單元屬山前沖洪積傾斜平原。區(qū)間穿越地層主要為3-5細(xì)砂、3-6中砂、3-8礫砂、3-9圓礫層、3-10卵石層等。

下穿高架橋區(qū)域盾構(gòu)區(qū)間主要通過卵石層（含量約30%，粒徑60～300mm)、圓礫層（含量10%，粒徑20～200mm)。

科爾沁快速路高架橋?yàn)閯傁溥B續(xù)梁橋（剖面圖見圖1），基礎(chǔ)直徑為1200～1500mm的摩擦樁，樁長(zhǎng)為42m。區(qū)間在里程DK26+945.527～DK27+002.100 和DK26+946.830～DK26+995.951段下穿科爾沁快速路高架橋橋樁，盾構(gòu)區(qū)間結(jié)構(gòu)外側(cè)距離最近橋樁距離為4.94m,此里程盾構(gòu)覆土埋深5.948m。

3 盾構(gòu)技術(shù)方案及優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 盾構(gòu)選型

3.1.1 盾構(gòu)機(jī)整體選型

考慮到地層的適應(yīng)性以及高架橋施工風(fēng)險(xiǎn)，由于本項(xiàng)目工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的變化很大，在這種含有不穩(wěn)定地質(zhì)狀況下，選擇復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，先進(jìn)的刀盤及出碴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠有效地控制掌子面及地表沉降，減少刀盤、刀具及螺旋機(jī)的磨損[1]。

圖1 下穿高架橋剖面示意圖（單位：mm）

3.1.2 合理選用刀盤

1）合理設(shè)計(jì)刀盤，刀盤結(jié)構(gòu)采用Q690特種鋼板制作，刀盤的防磨損保護(hù)是通過在整個(gè)刀盤包裹LOVSUNS特種耐磨合金鋼板實(shí)現(xiàn)的。

2）本項(xiàng)目采用的刀盤在始發(fā)之前，經(jīng)過全面改造，刀盤開口率達(dá)42%，開口在整個(gè)盤面均勻分布，利于渣土流動(dòng)流暢及土壓傳遞更真實(shí)，不易形成刀盤泥餅。

3.1.3 設(shè)置獨(dú)立的渣土改良系統(tǒng)

在刀盤上設(shè)計(jì)有7個(gè)分別獨(dú)立控制的渣土改良噴嘴，用于對(duì)刀盤中心及各個(gè)容易結(jié)泥餅部位的沖洗和清理。這樣可以防止渣土在刀盤中心區(qū)域堆積（沖向開挖倉(cāng)底部），起到有效保護(hù)刀具的作用[2]。土艙內(nèi)配置6個(gè)渣土改良注入口，螺旋輸送機(jī)沿軸向均布4個(gè)渣土改良注入口，保證渣土從被刀盤切削下來直到排出均得到有效改良，并且有效降低螺旋輸送機(jī)卡死情況的發(fā)生。

3.2 下穿高架橋盾構(gòu)技術(shù)參數(shù)確定

3.2.1 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)確定

在進(jìn)入科爾沁快速路之前，選取50m設(shè)置試驗(yàn)段，為了能快速下穿快速路，在此范圍內(nèi)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，最大程度提高掘進(jìn)速度，減少掘進(jìn)速度慢對(duì)地層的長(zhǎng)時(shí)間擾動(dòng)。

經(jīng)過試驗(yàn)段的參數(shù)實(shí)施及調(diào)整，確定盾構(gòu)下穿高架橋期間盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)（主要有正面土壓力、千斤頂頂力、推進(jìn)速度、刀盤扭矩、排土量、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速、同步注漿壓力及注漿量等），使之對(duì)橋基影響控制在安全、可靠的要求范圍內(nèi)。

1）盾構(gòu)機(jī)正面土壓力上土壓力：0.8～0.9bar;

2）盾構(gòu)推進(jìn)速度控制：25～35mm/min;

3）盾構(gòu)機(jī)千斤頂總推力：7000～8500kN;

4）刀盤轉(zhuǎn)速：1.1～1.3r/min;

5）螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速：8～12r/min。

3.2.2 及時(shí)進(jìn)行壁后注漿和二次注漿

1）嚴(yán)格控制盾尾同步注漿量和漿液質(zhì)量，并及時(shí)進(jìn)行二次注漿。

2）盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，為防止圍巖松動(dòng)和下沉的同時(shí)管片漏水，達(dá)到管片環(huán)的早期穩(wěn)定以及防止隧道的蛇行，需對(duì)盾構(gòu)外徑及襯砌外徑間的空隙進(jìn)行同步注漿[3]，注漿壓力約0.2～0.3MPa,并根據(jù)盾構(gòu)推進(jìn)速度控制注漿量，穿橋期間實(shí)際注漿量采用理論值的150%～250%。

3）二次壓漿在管片出盾尾5環(huán)后進(jìn)行，二次注漿從隧道的兩腰開始，注完頂部再注底部，注漿壓力和注漿量雙控。

3.2.3 優(yōu)化渣土改良及效果

在土壓平衡式盾構(gòu)施工過程中，開挖面土體的流動(dòng)性十分重要，為提高開挖面土體的流動(dòng)性，通過對(duì)開挖出渣土進(jìn)行改良來滿足現(xiàn)場(chǎng)施工。

根據(jù)本工程穿河范圍內(nèi)的地質(zhì)特點(diǎn)，從試驗(yàn)段開始進(jìn)行泡沫的優(yōu)化，主要從泡沫劑的類型、注入?yún)?shù)等方面進(jìn)行了優(yōu)化。

選用進(jìn)口型巴斯夫泡沫劑，通過6路管路打進(jìn)土倉(cāng)及刀盤。其中中心一路配合高壓水槍沖洗刀盤背后，其余5路全部打入刀盤前方土體。

泡沫注入?yún)?shù)優(yōu)化調(diào)整如下：

1）膨脹率（FER)值：1：10～1：20，并根據(jù)刀盤刀具半徑進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2）泡沫流量：150～300L/min,根據(jù)出土情況及時(shí)調(diào)整注入?yún)?shù)。

經(jīng)過幾項(xiàng)措施的全面優(yōu)化，渣土改良效果明顯，排土順暢。

3.3 盾構(gòu)穿橋優(yōu)化措施

3.3.1 方案優(yōu)化的重要性

沉降要求標(biāo)準(zhǔn)高：承臺(tái)及樁基水平位移變形累計(jì)值為6mm,變化速率1mm/d;相鄰墩臺(tái)差異沉降累計(jì)值6mm;橋梁裂縫累計(jì)值0.2mm。

3.3.2 二次注漿向深孔注漿優(yōu)化

在右線DK26+957.404～DK27+003.904管片靠近橋樁的一側(cè)施作二次深孔加強(qiáng)注漿加固（采用16孔特殊管片，取代普通段落的二次注漿），二次深孔加強(qiáng)注漿加固采用水泥砂漿。注漿結(jié)束后，拆除注漿頭，用雙快水泥砂漿對(duì)注漿孔進(jìn)行封堵，帶上螺堵。

二次加強(qiáng)深孔注漿采用雙液漿，水灰比=1：1，水玻璃：水=1：1，水泥漿：水玻璃混合液=2：1，靜止?fàn)顟B(tài)下初凝時(shí)間控制在10～15s。每環(huán)的注入量為10包水泥、2桶水玻璃。

4 結(jié)語

綜上所述，以呼和浩特市軌道交通2號(hào)線一期工程百合路站-新店站區(qū)間為研究對(duì)象，通過上述工程實(shí)踐可得，砂卵石地層自穩(wěn)性差、土質(zhì)松散且下穿快速路區(qū)段隧道埋深淺，盾構(gòu)施工易造成地表沉降，一旦超挖或者注漿不密實(shí)，會(huì)極大影響地面交通正常運(yùn)行，因此在下穿期間控制超欠挖、控制土層壓力、及時(shí)注漿尤為重要。