鄭光輝,李結(jié)元,王 攀,劉孟陽(yáng),陳 健

(1.武漢地鐵集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430030;2.華中科技大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,湖北 武漢 430074;3.華中科技大學(xué)國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,湖北 武漢 430074)

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2021年,我國(guó)共計(jì)有40多個(gè)城市開(kāi)通了地鐵線(xiàn)路,總里程達(dá)7 209.7km,全國(guó)共有在建線(xiàn)路256條(段),在建線(xiàn)路里程6 096.4km。盾構(gòu)法以其安全、高效等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外隧道工程建設(shè)中應(yīng)用越來(lái)越多［1］。伴隨著地下工程的不斷建設(shè),增加了地質(zhì)條件的復(fù)雜程度,新建隧道時(shí)常靠近既有建筑物樁基、深基坑或者既有隧道線(xiàn)路,當(dāng)施工與既有建(構(gòu))筑物間距減少到一定程度時(shí),可能影響既有建(構(gòu))筑物的運(yùn)營(yíng)和使用安全。為保證既有建(構(gòu))筑物安全,盾構(gòu)參數(shù)的選擇對(duì)于盾構(gòu)施工安全控制極為關(guān)鍵。王凱等［2］以汕頭蘇埃通道超大直徑泥水盾構(gòu)為背景,建立了泥水阻力與盾構(gòu)埋深的關(guān)系、總推力與摩擦阻力的關(guān)系,結(jié)合基巖段和軟土段TPI和FPI顯著的差異性,提出了判別盾構(gòu)在基巖段和軟土段的方法。王福周等［3］以太原某盾構(gòu)區(qū)間施工為例,研究注漿比例系數(shù)、注漿壓力和漿液彈性模量對(duì)地表沉降的影響規(guī)律,并對(duì)注漿參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。肖超等［4］統(tǒng)計(jì)分析了大直徑泥水盾構(gòu)穿越地層裂隙密集帶的掘進(jìn)參數(shù),并從理論方面分析參數(shù)變化的原因,最后對(duì)盾構(gòu)穿越地層裂隙密集帶掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行了控制。Zhou等［5］提出了一種對(duì)盾構(gòu)隧道性能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和分析的方法,旨在將高維數(shù)據(jù)挖掘和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)方法整合在一起進(jìn)行盾構(gòu)性能評(píng)估。徐汪豪等［6-7］通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法分析了大直徑泥水盾構(gòu)不同地層的掘進(jìn)參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)穿越不同地層掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制。因此,在這種背景下,如何確定合理的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)以減小對(duì)既有地鐵線(xiàn)的影響成為控制的關(guān)鍵。

本文以某市新建隧道左線(xiàn)下穿既有隧道為研究背景,利用項(xiàng)目左線(xiàn)選擇與下穿類(lèi)似地層段進(jìn)行試驗(yàn)掘進(jìn),現(xiàn)場(chǎng)間隔10m共設(shè)置3個(gè)與既有線(xiàn)隧道底同深度的深層監(jiān)測(cè)點(diǎn),總結(jié)適合下穿既有地鐵線(xiàn)黏性土夾碎石地層的合理掘進(jìn)參數(shù),研究結(jié)果可供同類(lèi)工程參考。

1 工程概況

某市既有地鐵線(xiàn)為已經(jīng)通車(chē)運(yùn)營(yíng)的線(xiàn)路,線(xiàn)路從某大道下方穿過(guò),新建地鐵線(xiàn)盾構(gòu)區(qū)間與該既有地鐵線(xiàn)接近90°垂直交叉下穿,下穿既有線(xiàn)直徑6m,埋深9.92m,處于黏性土夾碎石中;新建地鐵線(xiàn)直徑6.2m,埋深18.62m,處于黏性土夾碎石和中風(fēng)化白云巖地層中,兩隧道最小凈距約2.7m。在下穿既有地鐵線(xiàn)范圍主要穿越地層分為全斷面黏性土夾碎石地層及黏性土夾碎石和中風(fēng)化白云巖上軟下硬地層。新建盾構(gòu)隧道與既有線(xiàn)位置關(guān)系斷面如圖1所示。

圖1 新建盾構(gòu)隧道與既有線(xiàn)平面位置關(guān)系示意Fig.1 The relationship between the new shield tunnel and the existing line

下穿既有地鐵線(xiàn)特點(diǎn)如下：①下穿土層上軟下硬,盾構(gòu)姿態(tài)不易控制,容易出現(xiàn)抬頭,且距既有線(xiàn)凈距只有2.7m,容易對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道造成影響;②通過(guò)對(duì)既有隧道的現(xiàn)場(chǎng)勘查,在下穿影響范圍內(nèi)部分管環(huán)收斂超70mm,既有隧道對(duì)沉降、變形等擾動(dòng)較敏感;③既有地鐵線(xiàn)是某市地鐵客運(yùn)量最大(每日近100萬(wàn)客流量)的線(xiàn)路,一旦有運(yùn)營(yíng)問(wèn)題,社會(huì)影響大。為保證下穿安全,原設(shè)計(jì)方案中在既有線(xiàn)與新建線(xiàn)隧道之間在某大道站沿新建線(xiàn)方向單條隧道設(shè)置29根,共計(jì)58根60m長(zhǎng)、直徑159mm超前管棚進(jìn)行預(yù)加固及隔離,防止在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中因圍巖松弛造成既有線(xiàn)隧道沉降變形超標(biāo)。但在實(shí)際施工過(guò)程中,在黏土夾碎石地層中長(zhǎng)管棚施作定位精度控制困難,先期幾根管棚施工出現(xiàn)較大偏差,對(duì)既有線(xiàn)產(chǎn)生了一定影響,最終取消了管棚超前加固措施。

由于在建線(xiàn)距離既有線(xiàn)間距僅為2.7m,且在穿越既有線(xiàn)左線(xiàn)過(guò)程中處于上軟下硬地層,盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)較難控制,同時(shí)又取消了管棚超前加固,這樣在盾構(gòu)下穿過(guò)程中更加容易出現(xiàn)沉降控制困難,對(duì)既有線(xiàn)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生安全隱患。

2 試驗(yàn)方法

根據(jù)左右線(xiàn)地質(zhì)條件分析,選定在左線(xiàn)第1 290～1 311環(huán)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)掘進(jìn)(無(wú)上軟下硬地層)。在左線(xiàn)第1 297,1 304,1 311環(huán)共增設(shè)置3個(gè)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn),通過(guò)盾構(gòu)機(jī)在該區(qū)域的掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整,持續(xù)監(jiān)測(cè)這3個(gè)點(diǎn)不同掘進(jìn)階段的沉降值變化情況及地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),最終通過(guò)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)選取最優(yōu)的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)、渣土改良參數(shù)、同步注漿參數(shù)及克泥效注入?yún)?shù),指導(dǎo)后續(xù)穿越段掘進(jìn)施工。

深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿區(qū)間左線(xiàn)隧道中心線(xiàn),每隔10m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),共布設(shè)3個(gè)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)深度至隧道頂板以上3m處,對(duì)應(yīng)環(huán)號(hào)第1 297環(huán)、第1 304環(huán)及1 311環(huán),其平面與豎向布置如圖2所示。

圖2 深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置Fig.2 Location of deep monitoring points

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)前試驗(yàn)

在試驗(yàn)前,左線(xiàn)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至第1 279環(huán),刀盤(pán)位于1 283環(huán);確定刀盤(pán)掘進(jìn)第1 295～1 315環(huán)共21環(huán)為穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)掘進(jìn)段,在穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)掘進(jìn)段前對(duì)分散型泡沫劑、康達(dá)特盾尾油脂、克泥效施工多項(xiàng)參數(shù)提前進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)前試驗(yàn)段布置如圖3所示。

圖3 深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)前試驗(yàn)段Fig.3 Test section in front of the deep monitoring site

1)在第1 290～1 299環(huán)掘進(jìn)過(guò)程中,在注入率與膨脹率不變的前提下將泡沫劑原液比分別用1%,2%,3%,4%和5%進(jìn)行渣土改良(每2環(huán)1個(gè)配合比),通過(guò)觀察推力扭矩變化、螺旋機(jī)出土口渣樣的流塑性以及和易性選取最佳的泡沫原液配合比;記錄在黏性土夾碎石地層不同原液配合比下泡沫用量及水的用量。本階段主要試驗(yàn)最佳渣土改良條件下泡沫劑及水的注入量。

2)在第1 290～1 294環(huán)連續(xù)注入康達(dá)特盾尾油脂,在第1 294環(huán)同步注漿時(shí)適當(dāng)提高同步注漿壓力,控制在3～3.5bar,觀察盾尾是否存在漏漿情況,判斷康達(dá)特油脂的密封性能。

3)在第1 290～1 293環(huán)掘進(jìn)過(guò)程中,對(duì)克泥效注入?yún)?shù)進(jìn)行調(diào)整,在注入壓力維持在同步注漿壓力120%的前提下,分別在第1 290和1 291環(huán)采用配合比350kg/m3,第1 292環(huán)和1 293環(huán)采用配合比330kg/m3,當(dāng)克泥效注入壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止注入,記錄當(dāng)環(huán)克泥效注入量,計(jì)算出黏性土夾碎石地層的注入率、拼裝過(guò)程中壓降情況以及與同步注漿干擾情況,選取最佳的克泥效注入?yún)?shù)。待同步注漿初凝后在管片頂部安裝孔用細(xì)鋼管取樣,測(cè)試水泥砂漿層與克泥效的層厚占比。

3.2 穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)

根據(jù)地面深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)環(huán)號(hào),將穿越深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)掘進(jìn)分為3個(gè)階段。

3.2.1第1階段為參數(shù)試驗(yàn)段

1)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 295～第1 296環(huán)時(shí),刀盤(pán)在1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)前掘進(jìn);設(shè)定推力、扭矩、貫入度、土壓(2.1bar)、出土量(63～65m3)等主要掘進(jìn)參數(shù),通過(guò)掘進(jìn)過(guò)程中的連續(xù)性及地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整土倉(cāng)壓力及盾構(gòu)機(jī)推力。刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前掘進(jìn)如圖4所示。

圖4 刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前Fig.4 The cutter passing through before No.1 monitoring point

此階段對(duì)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),所反映的沉降數(shù)據(jù)為盾構(gòu)機(jī)通過(guò)前的沉降,主要體現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中土倉(cāng)壓力控制值的合理性及地層的氣密性。

在掘進(jìn)過(guò)程中如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示隆起則適當(dāng)減小土倉(cāng)壓力及增大盾構(gòu)出土量,如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示下沉則增大土倉(cāng)壓力及減小出土量。通過(guò)拼裝期間壓降情況驗(yàn)證地層氣密性。本階段主要目的是驗(yàn)證土倉(cāng)壓力設(shè)定值與沉降值變化的關(guān)系。

2)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 297環(huán)時(shí),刀盤(pán)抵達(dá)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),如圖5所示。

圖5 刀盤(pán)抵達(dá)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.5 The cutter arriving at No.1 monitoring point

此階段同步監(jiān)測(cè)刀盤(pán)正上方1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及地面沉降或隆起量,調(diào)整切口環(huán)處壓力及出土量。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析出土量控制值的合理性。調(diào)整出土量在63～65m3范圍內(nèi),根據(jù)出土量變化觀察沉降值變化,通過(guò)沉降值驗(yàn)證出土量采用理論值是否合理。

3)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 298～1 301環(huán)時(shí),盾殼下穿1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),盾殼通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)掘進(jìn)如圖6所示。

圖6 盾殼通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.6 Shield shell passing through No.1 monitoring point

此階段主要通過(guò)前盾徑向孔注入克泥效,通過(guò)第1 290環(huán)～1 293環(huán)克泥效試驗(yàn)選取的注漿參數(shù)應(yīng)用在第1 298環(huán)～1 301環(huán),并通過(guò)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察在盾構(gòu)機(jī)盾殼穿越時(shí)沉降值變化,驗(yàn)證克泥效施工參數(shù)控制值的合理性。

3.2.2第2階段為參數(shù)調(diào)整段

1)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 302～1 303環(huán)時(shí),刀盤(pán)在2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)小環(huán)號(hào)側(cè)掘進(jìn)。刀盤(pán)通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前掘進(jìn)如圖7所示。

圖7 刀盤(pán)通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前Fig.7 The cutter passing through before No.2 monitoring point

在刀盤(pán)位于第1 302～1 303環(huán),開(kāi)始采用滿(mǎn)倉(cāng)掘進(jìn)模式,綜合對(duì)比第1階段刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前的渣土改良效果、盾構(gòu)機(jī)推力、扭矩、推進(jìn)速度及同時(shí)期1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值,分析半倉(cāng)掘進(jìn)模式和滿(mǎn)倉(cāng)掘進(jìn)模式對(duì)地層擾動(dòng)及沉降數(shù)據(jù)的影響。通過(guò)沉降值對(duì)比分析確定適合黏性土夾碎石地層的掘進(jìn)模式。

此階段盾尾脫出1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),通過(guò)對(duì)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析同步注漿量及漿液質(zhì)量控制值的合理性。

2)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 304環(huán)時(shí),刀盤(pán)抵達(dá)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),如圖8所示。

圖8 刀盤(pán)抵達(dá)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.8 The cutter arriving at No.2 monitoring point

在穿越2號(hào)深層檢測(cè)孔時(shí)繼續(xù)采用滿(mǎn)倉(cāng)掘進(jìn)模式,通過(guò)收集當(dāng)環(huán)的出土量,對(duì)比1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)期的出土量,分析兩種模式下出土量控制在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)對(duì)沉降數(shù)據(jù)的影響。

3)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 305～1 308環(huán)時(shí),盾殼通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),如圖9所示。

圖9 盾殼通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.9 Shield shell passing through No.2 monitoring point

在此階段驗(yàn)證滿(mǎn)倉(cāng)掘進(jìn)對(duì)克泥效注入是否產(chǎn)生影響,對(duì)比盾構(gòu)機(jī)盾殼穿越1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)克泥效注入量與配合比,分析在滿(mǎn)倉(cāng)掘進(jìn)過(guò)程中在維持注入壓力不變的情況下降低克泥效的注入量對(duì)沉降數(shù)據(jù)的影響。

3.2.3第3階段為參數(shù)驗(yàn)證段

1)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 309～1310環(huán)時(shí),刀盤(pán)在3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)小環(huán)號(hào)側(cè)掘進(jìn)。刀盤(pán)通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前掘進(jìn)如圖10所示。

圖10 刀盤(pán)通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前Fig.10 The cutter passing through before No.3 monitoring point

通過(guò)前兩個(gè)階段總結(jié)合理的掘進(jìn)模式、土倉(cāng)壓力、渣土改良參數(shù)運(yùn)用在此階段,驗(yàn)證參數(shù)合理性。

此階段盾尾脫出2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),通過(guò)對(duì)此階段2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析對(duì)比1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),調(diào)整同步注漿量參數(shù)。

2)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 311環(huán)時(shí),刀盤(pán)抵達(dá)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),刀盤(pán)抵達(dá)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)掘進(jìn)如圖11所示。

圖11 刀盤(pán)抵達(dá)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.11 The cutter arriving at No.3 monitoring point

3)當(dāng)?shù)侗P(pán)位于第1 312～1 315環(huán)時(shí),盾殼下穿3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),如圖12所示。

圖12 盾殼通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)掘進(jìn)Fig.12 Shield shell passing through No.3 monitoring point

在第1階段設(shè)定一套理論盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù),通過(guò)第1階段施工過(guò)程中保壓情況、渣土改良情況、地面沉降監(jiān)測(cè)情況綜合分析該設(shè)定值是否合理;在第2階段掘進(jìn)過(guò)程中不斷調(diào)整第1階段中不合理的掘進(jìn)參數(shù),在2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同步監(jiān)測(cè)地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);根據(jù)1號(hào)和2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)各階段的沉降數(shù)據(jù)分析,在第3階段采取沉降量最小時(shí)的掘進(jìn)模式及掘進(jìn)參數(shù),通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該掘進(jìn)參數(shù)的合理性及可行性。

待盾構(gòu)機(jī)盾尾分別通過(guò)1,2,3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)5～8環(huán)后進(jìn)行二次注漿,注漿后分別對(duì)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),判斷工后沉降的影響及二次注漿效果。

4 盾構(gòu)參數(shù)設(shè)定與沉降關(guān)系分析

4.1 各階段刀盤(pán)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前沉降數(shù)據(jù)對(duì)比

以各階段刀盤(pán)通過(guò)前的沉降數(shù)據(jù)作對(duì)比,分析沉降值變化趨勢(shì)及對(duì)應(yīng)掘進(jìn)參數(shù),各階段深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 各階段刀盤(pán)通過(guò)前沉降數(shù)據(jù)對(duì)比分析Table 1 Settlement data contrastive analysis before cutter passing through

刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)前土倉(cāng)壓力設(shè)定為2.1bar,沉降值為-0.99mm,在刀盤(pán)通過(guò)3號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)前土倉(cāng)壓力設(shè)定為2.2bar,沉降值為-0.02mm。

4.2 各階段刀盤(pán)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)沉降數(shù)據(jù)對(duì)比

以各階段刀盤(pán)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)的沉降數(shù)據(jù)作對(duì)比,分析沉降值變化趨勢(shì)及對(duì)應(yīng)掘進(jìn)參數(shù),各階段深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 各階段刀盤(pán)通過(guò)時(shí)沉降數(shù)據(jù)對(duì)比分析Tble 2 Settlement contrastive analysis when cutter passing through

刀盤(pán)通過(guò)1,2,3號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)出土量均控制在63～65m3范圍內(nèi),在刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)沉降值為-0.26mm,在刀盤(pán)通過(guò)2號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)沉降值為-0.30mm,在刀盤(pán)通過(guò)3號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)沉降值為-0.21mm。

4.3 各階段盾體通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)沉降數(shù)據(jù)對(duì)比

以各階段盾體通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)正下方時(shí)的沉降數(shù)據(jù)作對(duì)比,分析沉降值變化趨勢(shì)及對(duì)應(yīng)掘進(jìn)參數(shù),各階段深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 各階段盾體通過(guò)時(shí)沉降數(shù)據(jù)對(duì)比分析Table 3 Settlement data contrastive analysis when shields passing through

盾體通過(guò)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)克泥效注漿壓力控制在2～3bar,注入率為120%,同步注漿壓力為2～3bar,注漿量為6.5m3左右,在盾體通過(guò)1號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)沉降值為-1.08mm,盾體通過(guò)2號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)克泥效注漿壓力控制在3～3.5bar,注入率為120%,同步注漿壓力為2～3.5bar,注漿量為6.5m3左右,在盾體通過(guò)2號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)沉降值為-0.89mm,盾體通過(guò)3號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)克泥效注漿壓力控制在3～3.5bar,注入率為120%,同步注漿壓力為2～3.5bar,注漿量為6.5m3左右,在盾體通過(guò)3號(hào)深層監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)沉降值為-0.38mm。

5 結(jié)語(yǔ)

本次試驗(yàn)段主要驗(yàn)證了黏性土夾碎石地層的掘進(jìn)參數(shù)、注漿參數(shù)、渣土改良參數(shù)等。通過(guò)3個(gè)階段的同步壓力注漿壓力調(diào)整試驗(yàn),整個(gè)試驗(yàn)掘進(jìn)過(guò)程盾尾均未發(fā)生漏漿現(xiàn)象,驗(yàn)證康達(dá)特盾尾油脂具備良好的密封效果。本次試驗(yàn)段主要結(jié)論如下。

1)刀盤(pán)通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前2環(huán)累計(jì)沉降量為-0.02mm,對(duì)比刀盤(pán)通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前2環(huán)累計(jì)沉降量為-0.49mm、刀盤(pán)通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前2環(huán)累計(jì)沉降量為-0.81mm,在第3階段驗(yàn)證段內(nèi)采用土倉(cāng)壓力為2.2bar后,盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前沉降已完全得到控制,因此在第3階段成功驗(yàn)證將土倉(cāng)壓力設(shè)定為2.2bar為合理的;通過(guò)掘進(jìn)過(guò)程中壓力波動(dòng)情況及拼裝過(guò)程中壓降情況均小于0.2bar,驗(yàn)證黏性土夾碎石地層氣密性好。

2)第1 291～1 300環(huán)泡沫改良及原液比試驗(yàn),分別采用了1%,2%,3%,4%,5%這5種配合比,通過(guò)分析螺旋機(jī)出土口及渣土在皮帶上的運(yùn)輸情況,當(dāng)原液比設(shè)定在3%時(shí)改良效果最佳,在第1 301～1 311環(huán)驗(yàn)證該配合比具備最佳的改良效果,在后續(xù)穿越施工中將采用3%泡沫原液比,每環(huán)加水量控制在8～9m3范圍內(nèi)。

3)根據(jù)第1階段試驗(yàn)將克泥效注漿壓力由2～3bar調(diào)整至3～3.5bar,在第1 305～1 311環(huán)盾構(gòu)機(jī)盾殼通過(guò)3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值為-0.55mm,對(duì)比第1 301～1 304環(huán)盾構(gòu)機(jī)盾殼通過(guò)2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值為-0.89mm、第1階段第1 294～1 297環(huán)盾殼通過(guò)1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值為-1.08mm,第3階段成功驗(yàn)證克泥效注入過(guò)程中采用3～3.5bar注漿壓力及0.9～1m3的注漿量有效控制盾殼通過(guò)期間的沉降,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬定穿越段克泥效注漿壓力為3～3.5bar、注漿量為0.9～1m3。

4)通過(guò)3個(gè)階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié),施工過(guò)程中采用掘進(jìn)參數(shù)為：刀盤(pán)轉(zhuǎn)速1.5r/min、推進(jìn)速度20～50mm/min、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速4～13r/min、土壓2.1～2.3bar。根據(jù)3個(gè)階段同步注漿參數(shù)分析,當(dāng)不注入克泥效時(shí),同步注漿壓力可控制在2～3bar,但在掘進(jìn)過(guò)程中注入克泥效時(shí)需將同步注漿壓力提高至2～3.5bar,將同步注漿量控制在每環(huán)6.5m3,可有效控制管片拖出盾尾后的地層沉降。

本次試驗(yàn)確定的掘進(jìn)參數(shù)成功指導(dǎo)了后續(xù)穿越段的掘進(jìn)施工,保證了既有線(xiàn)的安全與正常運(yùn)營(yíng)(目前安全穿越既有線(xiàn),下穿具體控制措施與效果另見(jiàn)論文);這種利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程開(kāi)展試驗(yàn)確定施工掘進(jìn)參數(shù)的方法,為同類(lèi)工程提供借鑒。