軟土地區(qū)小間距盾構施工技術

□文/王佩芬

軟土地區(qū)小間距盾構施工技術

□文/王佩芬

文章針對水平逐漸接近的小間距隧道進行研究，對先行隧道采取了一系列加固措施，在后行隧道施工過程中對先行隧道臺車支撐，隧道收斂，管片浮沉進行監(jiān)測，根據監(jiān)測情況優(yōu)化施工措施，順利通過了小間距段施工。

小間距；隧道；盾構；軟土

1　工程概況

天津地鐵2號線建國道—天津站區(qū)間天津站接收段隧道間距從距離接收洞門處87m位置的6m，逐漸減少到接收洞門位置的0.98m。小間距區(qū)段的地層主要為粉質粘土、粘土、粉土及粉細砂，局部為淤泥質土。盾構隧道穿越范圍內的土層為51粉質粘土、61粉質粘土、72粉土層，距隧道下方2m左右存在一層厚度約10m的74粉砂層。

隧道左右線分別采用2臺海瑞克加泥式土壓平衡盾構進行掘進，先施工左線后施工右線，盾構機均在天津站明洞接收

2　小間距段加固措施

2.1水平凍結

采用“杯狀”凍結，凍結長度11m，前3m全斷面凍結加固，后8m環(huán)形凍結加固，見圖1。

圖1　冷凍加固布孔剖面

2.2小間距注漿

完成左線的接收后，需再次對小間距段進行注漿加固（隧道內進行）并進行洞門的注漿封堵工作，左線小間距段為最后20環(huán)管片，管片為特殊管片，每環(huán)注漿孔位16個。

2.3左線隧道輪式臺車[1]

先行隧道施工完成后采用支撐臺車對成型隧道進行支撐并利用臨時支撐進行完善。

1）支撐臺車。支撐臺車采用液壓系統(tǒng)，共計2套液壓站，單組滾壓缸φ100mm缸徑，行程180/200mm，環(huán)向6個，共96個油缸；組推缸φ180mm缸徑，行程450mm，在臺車連接處采用2組油缸2×2=4（個），φ100mm油缸頂推力8t，φ180mm油缸頂推力40t，見圖2和圖3。

圖2　輪式支撐臺車

圖3　輪式支撐臺車

實心橡膠輪直徑φ250mm、寬150mm、軸徑φ65mm、輪壓10t。一組4個，環(huán)向6組×4=24（個），共384個。盾構推進過程中系統(tǒng)液力控制在16 MPa，工作壓力12 MPa。

輪式支撐臺車滿足對小間距的支撐要求；可提前對管片施加一定的預頂力（10 kN），使支撐與管片緊密接觸，防止因支撐不到位導致管片發(fā)生錯動。

3　施工措施

3.1盾構掘進姿態(tài)控制措施

在冰凍體內盾構機糾偏較為困難，掘進過程中應嚴格控制，應將盾構機掘進姿態(tài)按照洞門實際測量軸線進行掘進。應注意的是，由于凍結體下部融化的影響，一般將垂直方向的盾構機偏差控制在比設計洞門高10～20mm。

3.2掘進參數選擇及渣土改良技術措施

在后行盾構隧道小間距施工過程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。掘進過程中始終保證土倉壓力與作業(yè)面水土壓力的動態(tài)平衡，控制好盾構掘進姿態(tài)，刀盤掘進時不能正對已成型隧道，保證盾構機姿態(tài)背離已成型隧道。后施工的隧道在掘進時向土倉加注發(fā)泡劑等潤滑劑，減小刀盤所受扭矩，同時降低總推力。

3.3同步注漿的控制

后施工隧道在同步注漿施工時可適當降低3、4號注漿管的設定注漿壓力0.05～0.07 MPa（主要依據為與之對應的土壓力大小相當）。同時考慮到地面沉降控制將存在很大難度，提高1、2號注漿管的設定注漿壓力，特別需要增大1號注漿管的注漿壓力使盾構隧道頂部空隙填充滿，同步注漿壓力取土壓力的1.3倍即0.27～0.3 MPa之間，根據地面沉降和左線隧道姿態(tài)數據進行調整。

3.4加強對先行隧道的監(jiān)測

對先行隧道每天進行跟蹤監(jiān)測，發(fā)現存在軸線向后施工隧道方向產生偏移10mm以上時，則需在后施工隧道內進行二次注漿，二次注漿壓力取1.0～1.1倍的靜止水土壓力，最大不超過0.35 MPa。

4　監(jiān)測

4.1監(jiān)測方案[2]

對隧道凈間距＜3m的部位（420～440環(huán)）進行針對性監(jiān)測。通過監(jiān)測和分析各種施工因素對地表變形的影響，提供改進施工。及時掌握施工過程中，支撐臺車的內力變化和右線盾構推進之間的關系。當其超出設計最大值時，及時采取有效措施，以避免支撐臺車因受力過大而導致破壞，引起局部圍護結構失穩(wěn)乃至整個支護系統(tǒng)的破壞，結合工程需要，監(jiān)測項目見表1和圖4。

表1　監(jiān)測項目

圖4　監(jiān)測布點

支撐臺車內力監(jiān)測通過鋼筋計的應力計算來監(jiān)測，測量斷面選擇在支撐臺車3、9點方向的支撐臂上。施工過程中，根據儀器內置鋼弦的頻率變化計算相應受力。

4.2監(jiān)測數據分析

左1～左8代表左線隧道遠離右線隧道側測點，右1～右8代表左線隧道鄰近右線隧道側測點。

1）管片浮沉。正常盾構區(qū)間測量數據顯示盾構施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線隧道施工完成后受右線施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線間距為2.14m，累計沉降為1.98mm，進入加固區(qū)后沉降略有減小。總體來看，右線隧道施工對左線隧道沉降影響很小，見表2。

表2　管片浮沉累計變化mm

2）隧道收斂。正常盾構區(qū)間測量數據顯示盾構施工完成后有1mm的下沉，小間距段左線隧道施工完成后受右線施工影響最大沉降位置在430環(huán)，兩線間距為2.14m，累計變化為1.5mm，進入加固區(qū)后沉降略有減小。總體來看，右線隧道施工對左線隧道沉降影響很小，見表3。

表3　管片收斂累計變化mm

3）支撐臺車內力。考慮采用的監(jiān)測手段，個別點監(jiān)測數據存在偶然誤差，監(jiān)測數據基本上能夠反映在后行隧道施工過程中對先行隧道的影響規(guī)律，臺車支撐受力變化較為平緩且累計變化值遠小于初始受力，見表4。

表4　支撐臺車內力累計變化kN

5　結論及建議

1）在軟土地區(qū)平行小間距隧道施工時，通過對先行隧道注漿加固、臺車加固等措施，能夠有效降低后行隧道施工時對先行隧道的擾動，保證了工程順利實施。

2）小間距隧道若存在曲線段的情況，要先施工內側隧道后施工外側隧道，同時控制好盾構姿態(tài)，刀盤盡量背離既有隧道。

3）兩條隧道應錯開施工，先行隧道注漿加固體等保護措施完成后，后行隧道才能施工。

4）后行隧道施工時及時進行同步注漿、二次（或多次）注漿措施，有效減少由于近距離雙線隧道施工帶來的地面沉降。

5）對先行隧道每天進行跟蹤監(jiān)測，發(fā)現存在軸線向后施工隧道方向產生偏移4mm以上時，應在后施工隧道內進行二次注漿，注漿位置為發(fā)生偏移處對應的后行隧道管片注漿孔。

6）在后行盾構隧道小間距施工過程中需做到勻速、連續(xù)、均衡施工。

[1]方東明，李平安.小間距長距離上下重疊盾構隧道施工關鍵技術[J].隧道建設，2010，30（3）：309-312.

[2]王啟耀，鄭永來，凌宇峰，等.近距離雙線盾構隧道施工相互影響的監(jiān)測與分析[J].地下空間，2003，23（3）：229-233.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.020

□U455

□C

□1008-3197（2015）03-52-03

□2015-01-05

□王佩芬/女，1982年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團有限公司，從事市政工程技術管理工作。