地铁工程土压平衡式盾构施工技术的研究

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1、地铁工程土压平衡式盾构施工技术的研究广东华隧建设股份有限公司广东广州510000摘要：盾构法兵有自身稳定性好、对地面影响较小等特点，至今已成为我国隧道施工中一种重要的施工工法。木文以某地铁工程盾构隧道为依托，探讨了土压平衡盾构在富水砂砾黏土地层中小半径曲线始发的一些关键施工技术，并对盾构初始掘进和掘进进行参数控制，以保证工程的施工安全。关键词：盾构；水文；施工；关键技术；控制引言土压平衡盾构以其地层适应性广、作业安全、掘进速度快、对环境影响小及工程造价较低等特点在隧道工程领域得到了广泛的应用。盾构始发一般宜采用直线始发，但半径500m以下的曲线始发则不能确保盾构

2、连续正常地由非土压平衡状态过渡到土压平衡状态，且施工过程中易出现各种问题，影响始发质量以及施工的进度与安全。然而，富水砂砾黏土地层是一种典型的不稳定地层，土压平衡盾构在该地层中小半径曲线始发的施工，易发生涌砂、洞口坍塌等现象，施工难度及风险较高。下文重点探讨土压平衡盾构在宮水砂砾黏土地层中小半径曲线始发技术与参数控制，可为类似工程提供借鉴。1工程概况某地铁工程19标段由“一站两区间”组成，其中一站台为地下两层双柱三跨标准站，总长223m,该站区间单线隧道总长1955m,最大坡度为28‰,始发曲线半径R=400m。左、右线采用2台φ6.14m

3、土压平衡盾构机施工。隧道采用普通衬砌环型结构，由6块预制管片错缝拼装构成，隧道管片外径6000mm。2工程水文地质条件该两站IX间隧道盾构曲线始发段，隧道顶板上方土层为粉质黏土③1,隧道开挖面土层为粉质黏土层④和圆卵砾石⑤，隧道底板下方土层为粉土⑥2和粉质黏土⑥；水头埋深19.30〜21.18m，水头标高15.80〜17.16m，地层赋水量大，水位高，施工条件差。盾构始发易发生涌砂、洞口坍塌等现象，影响周边土体稳定和盾构施工安全。3盾构曲线始发施工关键技术该两站区间受线路影响，盾构始发需直接在包括盾构始发井在内均处于R=400m的圆曲线上施工，且处于28&per

4、mil;极限设计纵坡下坡段。小半径曲线段示意见图1。图1两站区间曲线始发示意图3.1确定始发路径小半径曲线段盾构始发由于受到场地的限制，始发基座、负环管片和反力架的布置无法满足隧道平面线形的要求，导致盾构脱离基座前只能沿直线推进，轴线误差控制难度加人。因此，确定合理的始发路径是保证盾构小曲线始发成功的关键。图2盾构切线始发示意图盾构在小半径曲线段一般采用割线或切线始发方式。由于盾体沿始发基座前进至全部进入土体之前不能进行纠偏，因此在盾构能进行纠偏之前需要控制始发轴线与设计轴线的误差在允许偏差之内（＜50mm）。该工程采用的盾构机为主动铰接形式，盾体全长9.15m

5、。当盾构采用切线始发时，刀盘中心和盾尾中心的连线沿设计曲线的切线方向推进，根据模拟路线（见图2）盾构机体完全进入土体后，切线与轴线偏差达到107.2mm,不满足规范要求，因此，改用割线始发。采用割线始发吋，为减小管片在曲线段因受侧向分力而引起的向圆弧外侧的偏移量，设定盾构始发点偏离圆弧外侧45mm，以盾构机刀盘中心位置为圆心，盾构长度为半径画圆，得到与设计轴线的交点，两点连线即为始发割线（见图3）。通过线路模拟，始发割线与设计轴线间的最大偏差为13.8mm，满足规范及设计要求。始发角度设定为83.0671°。确定始发路线后，根据路线确定始发基座的具体位置

6、。图3盾构割线始发示意图3.2盾构始发井端头加固该工程盾构端头加固范围为始发井灌注桩外侧6m,隧道中心线上下左右各6m。施工采用三重管高压旋喷桩加固，“跳桩法”施工；桩径800mm，间距600mm，咬合200mm，成孔约18.7m，其中空孔约6.7m。旋喷施工基本参数：提升速度15cm/min、转速15r/min、水灰比1.2:1,空压机6m3/0.7MPa。加固28d后在洞U范围内钻孔取芯，测定结石体无侧限抗压强度须达到1.0〜1.2MPa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s，以保证其加固效果。3.3凿除始发端头洞门为保证洞U土体稳定，避免土

7、体长时间裸露在外，在始发前进行洞门灌注桩凿除。采用风镐人工凿除灌注桩，合理分块、快速凿除。洞门全部破除后，盾构机迅速靠上洞口掘进工作面，盾构贯入工作面后立即进行加压掘进。洞门破除的外径为6700mm,左右线各凿除5.5根洞门灌注桩。3.4安装始发洞门密封始发洞门采用橡胶帘布板密封。施工流程为：掘进前橡胶帘布用螺栓挂在洞U预埋钢环上并用钢压板将其固定；刀盘进入洞UI时，盾构机壳体将橡胶帘布及扇型钢板顶入并向内弯曲，当盾尾钢丝刷刚进入洞U露出管片时，再调整扇形钢板，使其落在管片上；待初始掘进完成后拆除橡胶帘布。3.5安装始发基座盾构始发基座采用钢结构，因施工吋以盾构

8、基座位置控制盾构机入洞姿