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        高速試車線盾構(gòu)推進(jìn)線型控制研究和實(shí)踐

        2019-12-24 02:48:56宋銜坤
        關(guān)鍵詞:線型試車粉質(zhì)

        宋銜坤

        南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

        1.工程概況

        1.1 概況

        南京地鐵4號(hào)線青龍車輛段試車線由高速試車線(正線)及聯(lián)絡(luò)線組成。試車線自車輛段東南側(cè)出發(fā),自南向北穿越車輛段內(nèi)部基地,下穿仙林大道與三環(huán)路,高速試車線。試車線正線分為明挖段和盾構(gòu)區(qū)間,其中盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)1774.5米,頂覆土為4.6m~10.3m,區(qū)間隧道設(shè)置1條平面曲線,轉(zhuǎn)彎半徑為R=1000m,自南向北以2‰坡度下坡,隧道內(nèi)凈空:φ5.5m,管片外徑φ6.2m,管片寬度1.2m。

        1.2 地質(zhì)概況

        隧道沿線地層分布從上往下主要為:①-1雜填土;②-1b4粉質(zhì)粘土;②-2b3-4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;②-3b2粉質(zhì)粘土夾粉土;②-4b2粉質(zhì)粘土;③-1b1-2粉質(zhì)粘土;③-2b2粉質(zhì)粘土夾粉土;③-3b1-2粉質(zhì)粘土;③-3b2粉質(zhì)粘土。

        隧道主要穿越地層及隧道埋深如表1。

        表1 區(qū)間圍巖分布表

        1.3 .水文特征

        1、地表水

        施工影響范圍有多條苗圃灌溉用水溝,橫縱錯(cuò)綜分布隧道上方,寬度約1m,深度約1~2m。

        2、地下水

        孔隙潛水賦存于2層以下淺軟弱土、砂性土孔隙中。

        1.4 周邊環(huán)境

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        1.5 盾構(gòu)機(jī)選型

        采用1臺(tái)863土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn),盾構(gòu)機(jī)相關(guān)參數(shù)如下表所示:

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        2.線型控制要求及技術(shù)難點(diǎn)

        2.1 隧道線型

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        南京地鐵四號(hào)線青龍車輛段試車線作為南京第一條地下高速試車線,建成后列車測(cè)試時(shí)速最高達(dá)120km/h,因此對(duì)成型隧道線型要求較高,施工難度大。

        2.2 技術(shù)難點(diǎn)

        2.2.1 隧道頂部覆土淺

        盾構(gòu)區(qū)間1~510環(huán)隧道頂部覆土4.6~6m,小于1倍盾構(gòu)直徑(6.34m),根據(jù)西南交通大學(xué)的肖明清等人的研究,在其他條件不變的情況下分別取覆土厚度h為8、10、12、15、20和30m共6種工況進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,相對(duì)覆土厚度h/D(D為隧道外徑)對(duì)地表位移和隧道上浮的影響如下圖所示。由圖可知,隨著覆土厚度的減少,地表隆起和隧道上浮都逐漸增大,對(duì)成型隧道線型控制非常不利。 易造成盾構(gòu)機(jī)冒頂、磕頭,地表沉降、塌方、隧道上浮等一系列問題。

        2.2.2 地質(zhì)原因

        根據(jù)南京地鐵三號(hào)線施工經(jīng)驗(yàn),穿越②-2b3-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層(該地層含水量大、開挖后易回彈),隧道均有較大上浮。且當(dāng)盾構(gòu)機(jī)從②層進(jìn)入③層或③層進(jìn)入②層時(shí),由于土質(zhì)上下差異較大,所受到的上、下阻力不均勻。

        2.2.3 推進(jìn)油缸反作用力

        隧道以2‰坡度下坡,推進(jìn)油缸始終對(duì)成型隧道有垂直向上的分作用力。

        尤其在②-2b3-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中掘進(jìn),土質(zhì)松軟,盾構(gòu)機(jī)頭部在管片拼裝過程中會(huì)下沉3~7mm,推進(jìn)過程中需加大底部推進(jìn)油缸油壓以防止盾構(gòu)機(jī)磕頭,對(duì)成型隧道的反作用力,可能造成隧道上浮。

        2.2.4 穿越建(構(gòu))筑物及眾多管線

        區(qū)間沿線建(構(gòu))筑物及管線基本集中于里程SDK1+300~SKD2+174.5,具體如下表所示:

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        3.推進(jìn)過程控制措施

        3.1 控制盾構(gòu)的推進(jìn)速度

        穿越建筑物及重要管線時(shí),推進(jìn)速度不宜過快,盡量做到均衡施工,減少對(duì)周圍土體的擾動(dòng),避免在途中有較長(zhǎng)時(shí)間耽擱。如果推得過快則刀盤開口斷面對(duì)地層的擠壓作用相對(duì)明顯,地層應(yīng)力來不及釋放;推得過慢則刀盤的正反轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)地層擾動(dòng)作用相對(duì)明顯,容易造成建筑空隙,所以控制平均掘進(jìn)速度為30cm/min,合理設(shè)置土壓力,不得超挖、欠挖;

        3.2 加同步注漿質(zhì)量控制

        保證漿液稠度,加強(qiáng)注漿同步性、連續(xù)性,保證漿液足量;根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在隧道內(nèi)進(jìn)行針對(duì)性的二次注漿,確保管片及地面穩(wěn)定。現(xiàn)階段推進(jìn)每環(huán)注漿量約為3.5m3~4m3(為建筑空隙的169%~211%)。

        3.3 控制地層損失量

        對(duì)出土量和盾構(gòu)推進(jìn)速度進(jìn)行比較,確定盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)是否處于平衡狀態(tài),從而有效控制盾構(gòu)前方土體的隆起、沉降現(xiàn)象,可以將土層損失量嚴(yán)格控制在-0.5%~0。

        3.4 嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)和糾偏量

        盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)走低,盾尾垂直姿態(tài)保持在-20~30mm;加強(qiáng)盾尾間隙、超前量等測(cè)量,優(yōu)化管片選環(huán),及時(shí)緩慢糾偏;控制掘進(jìn)速度為30mm/min,均衡推進(jìn),減少推進(jìn)油缸對(duì)管片的反作用力。在確保盾構(gòu)正面沉降控制良好的情況下,使盾構(gòu)均衡勻速施工,盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過大、過頻。每隔5環(huán)檢查管片的超前量,隧道軸線和盾構(gòu)軸線折角變化不能超過0.4%。

        3.5 加強(qiáng)二次補(bǔ)壓漿的控制

        在管片出盾尾5環(huán)后,根據(jù)對(duì)建筑物或管線的監(jiān)測(cè)結(jié)果,可根據(jù)需要對(duì)管片的建筑空隙進(jìn)行二次注漿。二次注漿時(shí)必須指派專人負(fù)責(zé),對(duì)壓入位置、壓入量、壓力值均作詳細(xì)記錄,并根據(jù)地層變形監(jiān)測(cè)信息及時(shí)調(diào)整,確保壓漿工序的施工質(zhì)量。根據(jù)施工中的變形監(jiān)測(cè)情況,隨時(shí)調(diào)整注漿量及注漿參數(shù)。

        3.6 信息化施工

        實(shí)時(shí)對(duì)管片拱底沉降進(jìn)行測(cè)量,及時(shí)分析數(shù)據(jù)后優(yōu)化上述措施,合理進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。最終確保本區(qū)間成型隧道軸線偏差均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

        4.成型隧道線型成果

        1)經(jīng)測(cè)量,管片錯(cuò)臺(tái)與間隙均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,具體如下表所示:

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        管片錯(cuò)臺(tái)與間隙測(cè)量統(tǒng)計(jì)表

        2)隧道成型檢測(cè)及評(píng)定情況:隧道的中心線、水平與垂直偏差、成型管片橢圓度經(jīng)項(xiàng)目部測(cè)量以及測(cè)量中心復(fù)核,均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,成型隧道軸線偏差最大值如下表所示:

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