超大直徑土壓平衡盾構隧道施工關鍵技術研究

張 乙

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

超大直徑土壓平衡盾構隧道施工關鍵技術研究

張 乙

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

就超大直徑土壓平衡盾構隧道施工關鍵技術進行合理分析和探討，以促進隧道工程施工質量進一步提高。

超大直徑；土壓平衡；盾構；隧道施工；關鍵技術

1 超大直徑土壓平衡盾構進出洞施工技術

在城市的發展中，超大直徑土壓平衡盾構隧道施工占據著非常重要的地位，需要對其施工中的關鍵技術有一定了解，才能更好的促進施工質量進一步提高。根據相關研究和調查發現，各種超大直徑盾構進出洞技術的應用，都是結合利用加固、降水兩種方法，其中，加固方式有：第一，三軸攪拌法；第二，凍結法；第三，高壓旋噴樁結合法。在我國各種隧道建設中，上海中環上中路越江隧道在實際施工時，采用的超大直徑盾構進出洞技術，是通過凍結法倆進行加固處理的。通常情況下，凍結法有著如下幾種特點：第一，環保性較好；第二，止水性較好；第三，安全性較好。但是，土層在凍結的時候，其可能出現融沉、凍脹等現象，從而影響工程的施工質量，并且，土體解凍后的穩定性不夠強、解凍時間與隧道變形情況等都有較大控制難度。因此，需要對上述凍結法進行一定改良，采用分區域進行強制解凍、注漿的方式，可以使其穩定性、強度等大大提高，從而有效減少地面變形情況。與此同時，地層的穩定時間也會縮短，即在很短的實踐內容可以得到有效融沉，并且，隧道壁在采取注漿處理后，其穩定性不會受到很大影響，對于縮短整個隧道工程的施工工期有著極大意義。

由此可見，加固處理如果采用三軸攪拌站、高壓旋噴樁相結合的方式，不但能很好的滿足超大型盾構進出洞的相關要求，還能降低施工成本、縮短施工工期，從而在保證降水良好性、加固質量等的基礎上，提高整個隧道工的施工安全性。

2 超大直徑土壓平衡盾構開挖面穩定控制技術

在盾構施工過程中，開挖面具有的穩定性，會給地表沉降情況帶來極大影響。根據相關研究發現，超大直徑土壓平衡盾構的開挖面具有的穩定性，有著如下幾種特點：第一，開挖面穩定控制機理方面。超大直徑型的在土壓平衡盾構中不適用；第二，超大直徑土壓平衡盾構，使土體壓力的分布差異性很大，并且，可以在同一個斷面上切削土層，從而大大提高其開挖面穩定性的控制難度。

在上述情況下，可以從如下幾個方面來加強開挖面穩定控制：第一，開挖面支護土壓系數的確定，需要合理運用試掘進技術、試驗段，才能確保其調整與實際施工情況相符；第二，有效改良土倉內的土體，以提高開挖面支撐介質土砂的塑性和粘稠度，并降低其摩擦角和滲透率等。同時，土倉內土壓力的波動范圍有效減少，可以使開挖面穩定性提升，并且，壓力倉內渣土流動性的提高，可以使盾構總推力、刀盤扭矩等有效降低。第三，合理改制盾構，如土倉壓力監控系統的完善、土體改良系統的增設等。

3 超大直徑土壓平衡盾構單液漿注漿壓力、注漿量雙控技術

3.1 同步注漿單液漿施工技術的分析

根據以往膨潤土單液漿的應用情況來看，其如果是盾構的同步注漿液，是不具備較好可硬性的，在將其注入到土層以后，漿液中的主要骨料、水會出現分離現象，從而出現水分大量流失的情況，最終增大隧道后期沉降的控制難度。因此，注重雙液型漿液的合理應用，通過水泥漿液、具有速凝劑作用的水玻璃的共同作用，可以大大減少初凝時間，并使早期強度、后期強度都增大，甚至縮小其固結后的體積。但是，這種施工技術的施工要求較高，必須加強施工控制，并且，注漿量非常大，會給周邊土體帶來極大擾動，從而影響漿液填充的均勻性。

與大直徑盾構相比，超大直徑土壓平衡盾構漿液流動的距離要長一些，因此，其對如下幾個方面的要求較高一些：第一，穩定性；第二，填充性；第三，流動性；第四，粘稠度，才能實現盾尾間隙的有效填補，最終避免土體劈裂現象出現。目前，超大直徑土壓平衡盾構漿液使用的骨料主要是砂，膠凝材料主要是粉煤灰、石灰，并將一定量膨潤土、外加劑添加進去，可以使漿液的性能發生很大變化。在實際施工過程中，上述漿液在利用漿液自身抗剪屈服強度的情況下，可以避免隧道出現極大變形情況。所以，新拌漿液的可泵性，是對坍落度進行檢測，并且，通過現場試驗、室內試驗后發現，單液漿具有的泵送性更好，從而能獲得更好填充效果。與此同時，泵送過程中不會泌水、沒有堵塞情況，從而避免泥水后竄情況出現，也不會給盾尾裝置造成破壞。另外，上述漿液具有的抵抗隧道上浮的能力較好，并且，成本比雙液漿要低30%到50%之間。

3.2 注漿壓力、注漿量雙控技術的分析

以往盾構施工同步注漿技術的應用中，施工人員對注漿量控制比較看重，但對注漿壓力沒有給予高度重視，并且，隨著城市發展這種注漿技術已經不能很好的滿足其需求。在這種情況下，注漿壓力、注漿量雙控技術的合理運用，通過嚴格按照相關標準執行，可以更好的保證盾尾后方的壓力平衡性。同時，注重注漿量的有效控制，讓注漿率保持在110%和140%之間，可以獲得如下幾種效果：第一，地面后期的沉降有效減少；第二，后期沉降的穩定時間有效減少；第三，盾尾后方的變形情況有效減少。由此可見，在實踐施工過程中，如果遇到盾構穿越地層比較復雜的情況，或者是需要在重要建筑物中穿越，則需要注重注漿壓力、注漿量雙控技術的合理應用。

4 超大直徑土壓盾構運行時給周邊土體帶來的影響分析

在我國各種隧道工程的研究中，超大直徑土壓盾構運行的研究還比較少，因此，結合上海的相關工程來進行分析，需要在盾構推進斷面上完成如下工作：第一，水土壓力計的埋設；第二，測斜管的埋設；第三，地表沉降觀測點的埋設；第四，深層沉降觀測點的埋設。根據研究結果和相關分析發現，盾構推進帶來的影響主要呈現橢圓形，并且，盾構切口前方的土體也會受到影響，在位移距離是10 mm左右時，影響范圍是盾構上方10 m左右、側向2.6 m左右。與此同時，盾構推進會給橫向沉降槽的寬度帶來影響，與實際施工情況有著極大聯系，因而地表的變形范圍在切口前的20 m、盾尾后方的40～70 m之間。另外，后期的變形在總變量中的占比是30%和50%之間，并且，盾尾脫出后的15～25 d之間，變形逐步處于穩定狀態，不會給隧道的整體質量帶來更多影響。

[1] 胡斌.超大直徑土壓平衡盾構復雜地層中下穿機場滑行道沉降控制技術研究[J].城市道橋與防洪,2015,(8):128-131.

[2] 周文波.超大直徑土壓平衡盾構在中心城區公路隧道中的應用技術探討[J].現代隧道技術,2013,(3):1-7.

[3] 王夢恕.中國盾構和掘進機隧道技術現狀、存在的問題及發展思路[J].隧道建設,2014,(3):179-187.

2016-12-19

張乙(1976-)，男，貴州安順人，高級工程師，研究方向：公路與橋梁工程。

U455.4

C

1008-3383(2017)03-0166-02