盾構(gòu)通過礦山法施工關(guān)鍵技術(shù)及安全風(fēng)險評估管控

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0 引言

在隧道中施工時，經(jīng)常會遇到地層較為復(fù)雜且?guī)r層難以通過的狀況，若要加快工作進(jìn)度同時能夠保證施工的安全性，則一般都會將盾構(gòu)法與礦山法結(jié)合使用來達(dá)到目標(biāo)。二者結(jié)合在隧道段施工，一般都是以下流程：首先便是使用礦山法爆破，將巖石層（包括為風(fēng)化巖）全部清除，此時注意，其施工斷面要能夠大于盾構(gòu)外徑的初期襯砌，同時要在此時完成管片的拼裝以及壁后注漿的流程。完工后再緊接先前完成的施工進(jìn)行操作，將盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法所形成的隧道，重新進(jìn)入土體進(jìn)行第二次的挖掘。

隧道施工時，往往內(nèi)部的地質(zhì)條件不確定，而且水文條件復(fù)雜，若施工時，兩種方法不能夠完美的銜接，則會產(chǎn)生較大的危險性，就此，本文將對各類潛在的風(fēng)險進(jìn)行評估并提出管控措施。

1 盾構(gòu)通過礦山法施工關(guān)鍵技術(shù)

使用盾構(gòu)通過礦山法在隧道進(jìn)行施工時，涉及到的技術(shù)往往較為復(fù)雜，文中主要介紹的關(guān)鍵性的技術(shù)如下：導(dǎo)臺施工技術(shù)、二次注漿技術(shù)、特殊情況的處理技術(shù)等。上述技術(shù)能否準(zhǔn)確有效的進(jìn)行實施，將直接關(guān)系到隧道施工能否安全完成。

1.1 導(dǎo)臺施工技術(shù)

一般來說，在用二者結(jié)合進(jìn)行施工時，導(dǎo)臺施工技術(shù)是首先被考慮的。該技術(shù)指的就是對隧道底部的導(dǎo)向平臺進(jìn)行針對性的施工。該處的關(guān)鍵導(dǎo)向平臺，其作用就是為盾構(gòu)機(jī)的向前推進(jìn)進(jìn)行指導(dǎo)方向。應(yīng)用具體如下：導(dǎo)向平臺的建立采用的是混凝土施工法，將其建立在 15cm左右的高度，并保證高度與弧線能夠維持在一定的誤差范圍[1]。但必須注意在實際中，施工必須確保隧道的中心與平臺的弧長維持在60度的夾角上，以便能更好的發(fā)揮其功能，保證隧道施工的導(dǎo)向，提高其質(zhì)量，使施工流程能夠順利的完成。

1.2 管片填充技術(shù)

使用盾構(gòu)礦山法施工的過程中，管片的填充是必不可少的一道流程。其具體的填充方式如下所示：首先，就管片的填充順序上，應(yīng)當(dāng)保證遵循先下后上的規(guī)則，先填充導(dǎo)臺，再對其左右側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的填充，最后則是將隧道上部[2]填充完成。

同時，要注意的點便是豆礫石的填充，應(yīng)在導(dǎo)臺的填孔內(nèi)注滿，其他則主需要一部分即可，以此保證質(zhì)量。

1.3 二次注漿技術(shù)

根據(jù)施工實際的情況需要，必須將縫隙填密實因此便需要進(jìn)行由洞門開始的二次注漿處理。但該過程中應(yīng)注意，管片會由于漿液的浮力而上浮，所以為阻止上浮，應(yīng)在管片上安裝支頂從而保證灌漿的質(zhì)量，進(jìn)而使縫隙密實度提升，使灌漿的效果達(dá)到最佳的水平[3]。在二次灌漿完成后，緊接著便要測量整個隧道的高程，確保上浮量不超過1.5毫米。

1.4 特殊情況的處理技術(shù)

在進(jìn)洞時，有時會發(fā)生涌水的情況。應(yīng)當(dāng)對其細(xì)致觀察，先了解地下水的實際狀況，再進(jìn)行地面的預(yù)埋注漿管，并立刻將刀盤推進(jìn)，通過洞門，并將盾體使用棉胎進(jìn)行填塞，待到水流變小，快速通過并封住洞門[4]。

2 盾構(gòu)通過礦山法施工危險源分析

2.1 欠挖時的刀盤卡殼風(fēng)險

由于礦山法在開挖時使用的是爆破法，而爆破法常見的問題就是容易出現(xiàn)欠挖狀況，進(jìn)而導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)通過時，刀盤發(fā)生卡殼。

2.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)偏差過大破壞初支結(jié)構(gòu)的風(fēng)險

由于在礦山法完成時，使用盾構(gòu)法需要先進(jìn)入一段隧道空推段，而在此之前，必須穿越一段上軟下硬的地層。此時若基巖的強(qiáng)度過大，超過100Mpa時，由于上下地層的強(qiáng)度差異性，會使盾構(gòu)機(jī)在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生姿勢上抬的反應(yīng)，影響其施工效果，且極有可能使得隧道軸線與嚴(yán)重偏離應(yīng)放置位置，且一旦姿態(tài)偏差超過一定程度，必會導(dǎo)致刀盤對礦山法施工所形成的隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)造成巨大的影響，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，使得接下來的空推無法進(jìn)行。

2.3 盾構(gòu)前進(jìn)反力不足導(dǎo)致管片接縫滲漏

由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過程中無前方土體的阻力作用，會形成一種反力遠(yuǎn)小于管片止水膠條保持原有狀態(tài)所需擠壓力的狀況，以至于因此使膠條受到過少的擠壓引起防水性能下降，從而使管片處的接縫滲漏。

2.4 豆礫石填充不密實導(dǎo)致管片上浮的風(fēng)險

若豆礫石無法進(jìn)行緊密的填充，往往會使管片與礦山法形成的初支產(chǎn)生較大的不均勻空隙，增大了注漿的難度，嚴(yán)重降低了填充效果，進(jìn)而引起頂部回填注漿密實度難以達(dá)到要求的狀況，使管片上浮并側(cè)移，以及管片錯臺或崩角的現(xiàn)象，若情況較嚴(yán)重，還會侵入建筑限界。

3 盾構(gòu)通過礦山法施工安全管控措施

3.1 礦山法隧道的欠挖處理

由于爆破開挖法的使用，在此采取以下措施對其進(jìn)行欠挖狀況的管控：首先在初支完成后，緊接著要以每4.5m為一個間隔對斷面進(jìn)行復(fù)測，一般對每一個斷面都是選10個點進(jìn)行測量，若發(fā)現(xiàn)欠方部位，應(yīng)及時使用人工鑿除的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，保證其凈空的尺寸能夠符合要求，保證斷面的尺寸。

3.2 盾構(gòu)上導(dǎo)臺前的控制措施

當(dāng)運行到盾構(gòu)機(jī)與端頭墻只有大約150至200米距離時，應(yīng)及時的對于該方法中的所有測量控制點，盡行全方位、具體的系統(tǒng)復(fù)測以及聯(lián)合測量，保證其準(zhǔn)確性。當(dāng)進(jìn)一步推進(jìn)到100m及50m時，則應(yīng)當(dāng)對兩個狀態(tài)分別的進(jìn)行人工復(fù)測其盾構(gòu)姿態(tài)，有助于保證其準(zhǔn)確性和及時的發(fā)現(xiàn)問題，使得施工能順利的進(jìn)入接收端。當(dāng)達(dá)到50m時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)貫通時的姿態(tài)以及所制定好的糾正方案穩(wěn)步推進(jìn)；當(dāng)達(dá)到25m時，便要放慢其速度，慢慢掘進(jìn)，緩緩降低所施加的推力，將洞口的土體削勻，保證端頭墻能夠始終處于穩(wěn)定的狀態(tài)，避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 盾構(gòu)空推掘進(jìn)及管片拼裝的控制措施

為避免沒有反推力導(dǎo)致膠條損壞，可以通過對其增加支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置，人為的使其得到一個反力，每次當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一環(huán)，便在刀盤開口提供四個產(chǎn)生反力的支撐頂，使千斤頂?shù)目偼屏_(dá)到 300至 500T。緊接著，將管片的螺栓進(jìn)行檢查，對其要擰緊，然后及時地將支撐臂收回，使盾構(gòu)繼續(xù)地進(jìn)行推進(jìn)。為保證避免出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，要對管片的螺栓進(jìn)行以下三次的復(fù)緊工作:

1.當(dāng)管片被拼裝成環(huán)時，進(jìn)行第一次的擰緊；

2.當(dāng)其脫出盾尾時，第二次擰緊；

3.當(dāng)接下來盾構(gòu)繼續(xù)往前推進(jìn)，一直到?jīng)]環(huán)的管片進(jìn)行拼裝之前，對三環(huán)范圍內(nèi)的已經(jīng)相鄰成環(huán)的螺栓，特別是在加強(qiáng)支撐臂時，實施復(fù)緊工作。

3.4 盾構(gòu)管片背后填充的控制措施

此處對于豆礫石有更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊蟆６沟[石應(yīng)當(dāng)保持直徑在 5～10mm的范圍內(nèi)，且其儲運工作應(yīng)在盾構(gòu)開始進(jìn)洞前必須完成。其數(shù)量可根據(jù)初支隧道與成型盾構(gòu)管片背后所形成的空間來進(jìn)行計算得出，一般對此數(shù)量根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的增加計算，避免其不足引起施工的不便。針對此，應(yīng)當(dāng)采取以下措施進(jìn)行處理：

第一步，注入少量雙液漿，位置便在底部的管片吊裝孔處，避免下沉，從而導(dǎo)致錯臺現(xiàn)象發(fā)生。

第二步，準(zhǔn)備兩臺噴射機(jī)進(jìn)行施工，將其設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)刀盤上方的 1點鐘與11點鐘方向，兩者進(jìn)行交替噴施，同時在大約以10m一個單位進(jìn)行圍堰的設(shè)置，材料便用袋裝沙即可，其高度至少要高于4m，避免管片后豆礫石產(chǎn)生前竄。

4 結(jié)語

盾構(gòu)通過礦山法這種方式對隧道進(jìn)行施工，是難度最大的。本文主要是通過對導(dǎo)臺施工、管片填充、二次注漿以及特殊情況處理這四個方面技術(shù)進(jìn)行要點介紹，同時對可能產(chǎn)生的施工問題以及安全風(fēng)險進(jìn)行了詳細(xì)的列舉，并提出了相應(yīng)的改善措施，有助于今后實際中的應(yīng)用。但具體還是應(yīng)當(dāng)實事求是，根據(jù)工地的實際情況進(jìn)行綜合分析，確保工作能夠安全高效地進(jìn)行。

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