土壓平衡盾構(gòu)機(jī)小半徑曲線斜切排樁施工技術(shù)

馮飛

摘? ? 要：盾構(gòu)小半徑曲線斜切排樁施工不同于正常掘進(jìn)，應(yīng)充分考慮磨樁施工時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)控制，以及地質(zhì)水文條件對(duì)盾構(gòu)磨樁施工過程造成的影響。文章結(jié)合鄭州市軌道交通4號(hào)線會(huì)展中心站～商鼎路站區(qū)間的盾構(gòu)施工，系統(tǒng)闡述利用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)小半徑曲線斜切排樁的施工工藝和施工參數(shù)。首先結(jié)合鄭州軌道交通地質(zhì)條件，分析了磨樁施工過程中存在風(fēng)險(xiǎn)，在此基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)鄭州軌道交通地質(zhì)條件的磨樁施工技術(shù)，包括盾構(gòu)機(jī)改造、掘進(jìn)速度、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、磨樁過程中的輔助措施等。

關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī);小半徑曲線;斜切排樁施工

1? 前言

隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的持續(xù)建設(shè)，軌道交通呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢(shì)，但受到原先城市規(guī)劃的制約，新的地鐵隧道在施工過程中將不可避免地會(huì)部分穿越大型建（構(gòu)）筑物樁基群、廢樁群等。現(xiàn)有國內(nèi)盾構(gòu)施工中樁基處理普遍采用樁基托換加人工挖孔樁破除侵限樁基以及拔樁等方法，這些方法存在著施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)大、費(fèi)用高、工期長等問題。

2? 工程概況

鄭州市軌道交通4號(hào)線工程土建施工07合同段會(huì)展中心站～商鼎路站盾構(gòu)區(qū)間下穿商鼎路福元路頂管隧道沈莊工作井及明挖暗埋段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)排樁。盾構(gòu)區(qū)間在斜切排樁過程中曲線半徑為500m。樁基形式包括玻璃纖維筋鉆孔灌注樁及鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，由于基坑圍護(hù)樁基緊貼既有商鼎路福元路隧道襯砌結(jié)構(gòu)，且周邊車流量較大，不具備樁基預(yù)處理?xiàng)l件，最終采用盾構(gòu)機(jī)磨樁施工。

3? 地質(zhì)水文情況

商鼎路站～會(huì)展中心站區(qū)間隧道埋深：16.4m～26.8m，潛水水位埋深9.2m～11.7m;承壓水水位埋深18.00m～22.20m，承壓水頭5m。盾構(gòu)在斜切排樁過程中穿越的地層為②23層粉質(zhì)黏土、②34層粘質(zhì)粉土。

4? 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

（1）盾構(gòu)掘進(jìn)線路曲線半徑為500m，盾構(gòu)姿態(tài)控制存在一定難度。同時(shí)盾構(gòu)斜切排樁，存在軟硬不均現(xiàn)象，使得盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)更加難以控制。

（2）盾構(gòu)機(jī)斜切排樁過程中如果掘進(jìn)速度過快，容易造成刀盤卡死。磨樁過程中，玻璃纖維筋及鋼筋將進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)，造成裸機(jī)卡死，無法正常掘進(jìn)。

（3）磨樁過程中外排鋼筋不易磨斷，鋼筋易纏繞刀盤，造成刀盤開口率減小，為后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)帶來困難。

（4）盾構(gòu)機(jī)磨樁過程中，刀具可能發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，影響刀盤切削能力，造成后期盾構(gòu)掘進(jìn)能力低下。

5? 斜切排樁施工技術(shù)

5.1? 磨樁掘進(jìn)前盾構(gòu)機(jī)改造

（1）刀盤采用復(fù)合式。刀盤中心刀采用滾刀;刀盤面板采用滾刀與撕裂刀間隔配置方案（撕裂刀占2/3、滾刀占1/3），同一軌跡配備1把滾刀、1把撕裂刀;邊刀采用一半滾刀一半撕裂刀配置方案。滾刀刀高應(yīng)高于撕裂刀刀高，以利于更好的切磨樁體。

（2）配備泡沫發(fā)生系統(tǒng)。設(shè)備配置泡沫口4個(gè)，膨潤土口2個(gè)。可向刀盤、土倉、螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泡沫劑、分散劑、膨潤土等，以達(dá)到渣土改良效果，從而確保推進(jìn)安全順利。

5.2? 斜切排樁施工過程控制

（1）掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置。在盾構(gòu)機(jī)磨樁之前設(shè)置100米試驗(yàn)段，并通過理論計(jì)算設(shè)置掘進(jìn)參數(shù)。通過地面監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，分析刀盤到達(dá)前、刀盤到達(dá)、盾尾通過前、盾尾通過后地表沉降情況，從而進(jìn)一步調(diào)整土倉壓力、出渣量、同步注漿量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。土倉壓力設(shè)置較理論計(jì)算值大0.02MPa。盾構(gòu)機(jī)磨樁施工過程中嚴(yán)格控制出土量，考慮土層的松散系數(shù)1.1，出土體積控制在55m?。盾構(gòu)機(jī)在磨樁過程中速度控制在10mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.5r/min。注漿量控制在6m?/環(huán)，注漿壓力為0.32MPa。

（2）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制。在小半經(jīng)曲線隧道掘進(jìn)過程中，設(shè)置預(yù)偏量20～30mm。施工中通過對(duì)小半徑段隧道偏移監(jiān)測(cè)，適當(dāng)調(diào)整預(yù)偏量。滾動(dòng)角通過刀盤正反轉(zhuǎn)調(diào)整。在軟土地層中斜切排樁，存在左右軟硬不均，可適當(dāng)增加局部千斤頂推力，并充分利用鉸接油缸，使盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路更加吻合。

（3）盾構(gòu)磨樁過程中輔助措施。利用盾構(gòu)機(jī)上的泡沫發(fā)生系統(tǒng)，向刀盤、土倉或者螺旋機(jī)內(nèi)注入一定量的泡沫劑、分散劑或者其他高分子聚合物，掘進(jìn)期間對(duì)渣溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止產(chǎn)生“燒磚”、結(jié)“泥餅”現(xiàn)象，或者發(fā)生噴涌事件。

（4）成型隧道保護(hù)。盾構(gòu)在小曲線半徑磨樁過程中，油缸左右推力偏差較大。為防止管片錯(cuò)臺(tái)，在管片安裝過程中需進(jìn)行三環(huán)復(fù)緊，同時(shí)對(duì)曲線段管片設(shè)置拉緊裝置。

（5）加強(qiáng)地表及建構(gòu)筑監(jiān)測(cè)。設(shè)置地面沉降及建構(gòu)筑物位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，增加監(jiān)測(cè)頻率到4次/天。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，以便更好的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

6? 結(jié)論

會(huì)展中心站～商鼎路站盾構(gòu)區(qū)間小半徑曲線斜切排樁于2018年10月12日～2018年10月17日順利完成。過程中，既有結(jié)構(gòu)累計(jì)沉降最大為-11.33mm，盾構(gòu)機(jī)水平偏差最大為25mm，管片錯(cuò)臺(tái)最大為6mm。通過盾構(gòu)機(jī)改造及控制措施，很好的實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地層小半徑曲線盾構(gòu)斜切排樁施工，擴(kuò)大了盾構(gòu)隧道的施工范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白枝奉.土壓平衡盾構(gòu)機(jī)磨樁施工技術(shù)[J].施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)，2015（2）：232～233.