某区间隧道盾构侵限分析及应对措施

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1、某区间隧道盾构侵限分析及应对措施：结合某区间隧道盾构侵限问题，分析侵限原因，探讨应对措施及线路调线方案。　　关键词：盾构；始发；侵限；调线　　　　1、工程概况　　1.1工程地质　　某区间隧道双线采用泥水盾构，沿线表层分布人工填土，其下分别为3-1粘土层、3-4淤泥质粘土层、3-5粉质粘土、粉土、粉砂互层，4-1粉砂层、4-2粉细砂层。在盾构始发段，隧道顶部覆土约10.5m，隧道洞身穿越全断面3-5粉质粘土、粉土、粉砂互层。区间隧道主要受承压水作用，实测承压水水头在地面下10m左右。　　1.2端头加固　　盾构始发端头采用“旋喷＋隔离桩＋

2、袖阀管注浆”的措施进行了加固，加固长为端头以外10m；其中旋喷桩加固长度为6.8m，袖阀管注浆长度3.4m。具体加固情况祥见图1《6环盾构机平面位置》。　　2、盾构始发掘进“侵限”情况　　泥水盾构始发时，在掘进通过了端头加固区期间掘进参数正常。但在6环掘进过程中发现盾构姿态突然变化，盾构下沉趋势明显。此时盾构刀盘已脱出加固体，进入（3-5）粉质粘土、粉砂互层原状地层中掘进，盾尾仍然在加固体之内。6环掘进时盾构机位置见图1《6环盾构机平面位置》。　　　　　　　　图16环盾构机平面位置　　发现盾构姿态突变以后，项目部采取尽量加大底部油缸推

3、力、减小上部油缸推力，进行调向，盾构下沉趋势减小，项目部认为这种措施能够使盾构抬头。但在后续掘进中，又发生盾构下沉突变现象，项目部在继续加大下部油缸推力的基础上，同时加大同步注浆量、逐步增大泥水压力等措施后，发现下沉趋势好转，但在掘进完成14环后，盾构机又发生更大的突变（刀盘垂直姿态下跌到-640mm），盾构机与水平面的俯仰角突变为-44mm/m，项目部发现这些措施已不能有效地控制盾构机姿态，马上决定停机，研究下一步措施。　　由公司组成的专家组到现场，了解情况，对左线盾构“侵限”的原因及下一步采取的措施进行了论证，并召开了专题会，制订

4、了在盾构机底部增加了辅助推进油缸，以提高底部顶推力的处理方案。为此，我部在盾构底部增加了1台300t、3台100t的辅助推进油缸，开始试掘进调向。见图2《盾构底部增加油缸示意图》、照片1《盾构底部增加的辅推油缸》。掘进　　至＋16环推进油缸行程达到1300mm时，盾构机与水平面的俯仰角由-44mm/m逐步“抬头”。试掘进的结果证明，采用底部增加辅推油缸的措施可有效控制盾构的“侵限”趋势，再向前方掘进一段距离后，盾构可以实现“抬头”掘进。　　　　　　　　3、盾构掘进“侵限”的原因分析　　经专家组及项目部分析，盾构“侵限”主要原因有以下几

5、点：　　①、地质原因　　盾构穿越端头加固区域后，开始进入全断面（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层地层，该地层是上部粘土与下部砂土之间的过渡层，强度较低，标贯击数一般3.0～20.0击，平均8.6击，含水率为23～32%，承载力特征值为120kPa；其中粉质粘土含水率为32.1%，孔隙比0.930，软～可塑状，压缩模量为4.7MPa，具高压缩性；粉土含水率28.3%，天然重度19.3kN/m3，孔隙比0.792，压缩模量为5.7MPa，具中等压缩性，抗剪强度指标C值为15kPa，φ值为21°；粉砂含水率23.5%，天然重度19.9kN/

6、m3，孔隙比0.677，压缩模量为11.5MPa，具低压缩性，抗剪强度指标C值为0kPa，φ值28°。该层总体具砂性土特征，具各向异性，水平方向渗透性远大于垂直方向渗透性。　　本工程采用的是泥水平衡盾构，盾构机重量大，其主机重量为338吨，盾构机在该地层中掘进时容易产生“栽头”的趋势。　　在盾构机主机一出加固区后，在正常推进的情况下，盾构机垂直方向趋势即发生突变（垂直趋势由12mm/m突变为-25mm/m）,随后在采取减小上部油缸推力、增大下部油缸推力等措施的前提下，仍出现跳跃式变化，使盾构机垂直姿态进一步恶化。　　在现场碴土外运过程

7、中，现场分离出的碴土存在较明显的振动液化现象，结合盾构掘进施工实际情况，初步推测在有压泥水的作用下，使该原状地层含水率出现超饱和等劣化现象，在盾构掘进时长时间扰动的情况下，可能使（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层地层发生振动液化现象，承载力大大降低，进而造成盾构机姿态发生突变。见照片2《分离出来的粉细砂有震动液化现象》。　　②、项目部对盾构穿越加固区域、进入松软的全断面（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层中掘进时，盾构可能出现“栽头”趋势主观上认识不足。　　4、调坡前线路实际情况及对线路的调坡情况　　4.1、线路调坡前已安装管片实际位置

8、　　在安装管片15环时，受盾构机姿态“栽头”影响，管片实际安装位置侵限，第15环管片位置竖直偏差最大，其偏差值为－412mm，已安装管片实测姿态见附表1《某区间线隧道已安装管片实测姿态统计表》。　　4.2、下一步盾构姿态