土壓盾構(gòu)技術(shù)在我國(guó)地鐵隧道工程中的應(yīng)用和發(fā)展

1、<p>　　土壓盾構(gòu)技術(shù)在我國(guó)地鐵隧道工程中的應(yīng)用和發(fā)展</p><p>　　摘要：本文就盾構(gòu)技術(shù)在試驗(yàn)段施工、地鐵隧道施工中的主要問(wèn)題及南京地鐵一、二號(hào)線(xiàn)地鐵沿線(xiàn)特殊地質(zhì)條件下的風(fēng)險(xiǎn)源處置及地鐵施工中的問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出針對(duì)性方案建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：土壓盾構(gòu)；地鐵隧道 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A &l

2、t;/p><p>　　1.盾構(gòu)機(jī)試驗(yàn)推進(jìn)段的施工及其重點(diǎn) </p><p>　　盾構(gòu)出洞后，為了更好地掌握盾構(gòu)的各類(lèi)參數(shù)，將盾構(gòu)出洞后的前100m推進(jìn)作為試推進(jìn)段。此段施工時(shí)注意對(duì)推進(jìn)參數(shù)的設(shè)定，對(duì)推進(jìn)時(shí)的各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析，摸索地面沉降與施工參數(shù)之間的關(guān)系，爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)掌握盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備的操作性能及盾構(gòu)在本標(biāo)段地質(zhì)條件下推進(jìn)的施工參數(shù)設(shè)定范圍。 </p><

3、;p>　　設(shè)立100m試推進(jìn)段的目的是用最短的時(shí)間對(duì)盾構(gòu)機(jī)的操作方法、機(jī)械性能進(jìn)行熟悉。了解和認(rèn)識(shí)本工程的地質(zhì)條件，掌握該地質(zhì)條件下盾構(gòu)的施工方法。通過(guò)100m試推進(jìn)段掘進(jìn)，對(duì)該盾構(gòu)機(jī)的性能進(jìn)行總結(jié)，特別是將盾構(gòu)機(jī)本身暴露出來(lái)的不足及時(shí)反饋，以便能在允許的情況下對(duì)推進(jìn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。收集、整理、分析及歸納總結(jié)掘進(jìn)參數(shù)，制定正常掘進(jìn)中的操作規(guī)程，實(shí)現(xiàn)快速、連續(xù)、高效的正常掘進(jìn)。熟悉管片拼裝的操作工序，提高拼裝質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。通過(guò)本

4、段施工，加強(qiáng)對(duì)地面變形情況的監(jiān)測(cè)分析，反映盾構(gòu)機(jī)出洞時(shí)以及推進(jìn)時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，掌握盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)及同步注漿量以及摸索出成形隧道的后期變形規(guī)律，從而為后續(xù)工程施工提供必要的技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)依據(jù)。 </p><p>　　2.盾構(gòu)施工中存在的問(wèn)題及常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)源處置 </p><p>　　施工單位施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)沿線(xiàn)建（構(gòu)）筑物監(jiān)測(cè)，建立預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)區(qū)間隧道兩側(cè)建筑物較多時(shí)，適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，增加監(jiān)

5、測(cè)頻率；盾構(gòu)通過(guò)之后還應(yīng)繼續(xù)對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，確認(rèn)建（構(gòu)）筑物的安全，直至趨于穩(wěn)定收斂。 </p><p>　　隧道施工期間應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)列表中的下穿、近距離穿越的建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：建筑物沉降（含差異沉降）；建筑物傾斜；建筑物裂縫。測(cè)點(diǎn)布置在建筑物的角點(diǎn)上，每棟建筑物至少設(shè)四個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)、兩組（每組2個(gè)）傾斜測(cè)點(diǎn)。 </p><p>　　表2.1：盾構(gòu)區(qū)間下穿建筑物監(jiān)測(cè)頻率一

6、覽表 </p><p>　　為保證周邊環(huán)境安全和施工安全，應(yīng)進(jìn)行必要的施工監(jiān)測(cè)，并定期（每半月）向業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理提供監(jiān)測(cè)資料。施工監(jiān)測(cè)應(yīng)實(shí)行預(yù)警、警戒、極限三級(jí)管理。對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)源除采用以上保護(hù)措施外，還應(yīng)根據(jù)建筑物實(shí)際情況采取以下措施控制地面沉降，確保風(fēng)險(xiǎn)源的安全： </p><p>　　2.1為使盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)設(shè)定更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)建立監(jiān)測(cè)信息交流溝通網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到控制地面沉

7、降的目的。可以參考到達(dá)風(fēng)險(xiǎn)源之前的盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的變形、沉降等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整推進(jìn)參數(shù)，判斷盾構(gòu)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)的安全性，進(jìn)一步指導(dǎo)施工措施的選擇。 </p><p>　　2.2由于地質(zhì)條件、地面附加荷載等諸多不同因素制約，導(dǎo)致平衡壓力值的波動(dòng)，為此，需及時(shí)分析沉降報(bào)表。若盾構(gòu)切口前地面沉降，則需調(diào)高平衡壓力設(shè)定值，反之調(diào)低；若盾尾后部地面沉降，則需增加同步注漿量，并及時(shí)進(jìn)行管片背后二次注漿。盾構(gòu)通過(guò)建筑時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑

8、進(jìn)行不斷監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取及時(shí)、多次、足量的補(bǔ)壓漿措施通過(guò)管片注漿孔對(duì)管片背后進(jìn)行補(bǔ)漿施工，直到建筑沉降基本穩(wěn)定。 </p><p>　　2.3根據(jù)盾構(gòu)及管片間的建筑間隙及各土層特性合理控制出土量，并通過(guò)分析調(diào)整尋找最合理的數(shù)值?？刂坪侠淼耐七M(jìn)速度，使盾構(gòu)均衡勻速施工，減少盾構(gòu)對(duì)土體的擾動(dòng)。 </p><p>　　2.4嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)同步注漿填補(bǔ)盾尾空隙后，

9、還存在地面沉降的隱患，可相應(yīng)增大同步注漿量，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)地面沉降接近或達(dá)到報(bào)警值時(shí)，應(yīng)采用二次注漿、地面補(bǔ)壓漿或地面跟蹤注漿進(jìn)行補(bǔ)救。 </p><p>　　3.地鐵盾構(gòu)工程關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及其解決方案 </p><p>　　3.1端頭土體加固施工方案 </p><p>　　由于南京地質(zhì)具有一定的特殊性，根據(jù)已知的資料顯示，南京的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，地下水位相對(duì)較高，有

10、較多古河道及大量含水砂層，在基巖中存在著斷層及構(gòu)造破碎帶。比如在進(jìn)行南京的地鐵一號(hào)線(xiàn)沿線(xiàn)就有2個(gè)盆地，盆地下又有古河道，尤其是西延線(xiàn)所在的河西地區(qū)，是河漫灘的軟土地層，含水量豐富，穩(wěn)定性差，線(xiàn)路中還存在著全國(guó)罕見(jiàn)的軟流塑地層帶。如珠江路—鼓樓—玄武門(mén)區(qū)間，有施工單位最怕遇到的地質(zhì)情況——軟流塑地層。按我國(guó)地鐵專(zhuān)家施仲衡先生對(duì)南京軟流塑地層的描述：在軟流塑地層中修地鐵，就好比在豆腐腦里挖隧道。在南京遭遇的這種特殊的軟流塑地層基礎(chǔ)上建設(shè)一條

11、16.9公里的地鐵，起規(guī)模和難度相當(dāng)于建設(shè)500公里的大鐵路！另外，南京地鐵隧道工程施工中由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜復(fù)雜，在進(jìn)行具體施工和掘進(jìn)中常遭遇到多種土層且大多為砂質(zhì)土層，因此要確保工程的安全性和可靠性就要強(qiáng)化對(duì)地質(zhì)進(jìn)行固體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)。以南京張府園——三山街隧道區(qū)間為例，該施工段的土質(zhì)為粉沙狀的流沙層，施工段為主在進(jìn)洞隧道口埋置于中粗砂透鏡體，含潛水、夾粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土、中粗砂，含承壓水、粉質(zhì)粘土粘質(zhì)粉土,該施工段地質(zhì)土層對(duì)盾構(gòu)始

12、發(fā)端頭旋噴加固施工增加了難</p><p>　　3.2隧道壁后注漿 </p><p>　　在盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)脫離盾尾，在隧道管片外皮與周?chē)馏w之間存在一個(gè)環(huán)狀間隙，需及時(shí)進(jìn)行注漿充填。達(dá)到有效控制地層沉降、約束隧道結(jié)構(gòu)的變形、提高隧道的防水性等目的。壁后注漿是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)南京地鐵二號(hào)線(xiàn)的工程及水文地質(zhì)條件，結(jié)合盾構(gòu)施工工藝，我們采用隧道壁后同步注漿。同步

13、注漿是在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，保持一定注漿壓力（綜合考慮注入量）并不間斷地從盾尾直接向壁后注漿，即在環(huán)形空隙形成的同時(shí)用漿液將其填充的注漿方式。 </p><p>　　3.3地面沉降觀(guān)測(cè) </p><p>　　由于南京地鐵隧道工程沿線(xiàn)地質(zhì)復(fù)雜，地下水位相對(duì)較高，有較多古河道及大量含水砂層，在基巖中存在著斷層及構(gòu)造破碎帶。且一些施工段的地面危舊房屋密集、地下管線(xiàn)多，同時(shí)又有較多的文物，所以在施工過(guò)

14、程中的地表沉降觀(guān)測(cè)尤為重要。根據(jù)隧道埋深和地層情況，我們確定隧道軸線(xiàn)左右各22m為沉降觀(guān)測(cè)范圍，沿隧道軸線(xiàn)30m左右設(shè)一個(gè)觀(guān)測(cè)斷面，每個(gè)觀(guān)測(cè)斷面設(shè)7個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)（隧道中線(xiàn)上方1個(gè)，左右各3個(gè)）。由于隧道多在密集的危舊房屋下通過(guò)，觀(guān)測(cè)斷面多沿房屋間的胡同設(shè)置，觀(guān)測(cè)點(diǎn)的位置也會(huì)根據(jù)地面情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在一些重要建筑位置也增設(shè)了一些觀(guān)測(cè)點(diǎn)和觀(guān)測(cè)斷面。地面建筑物在盾構(gòu)穿越樓房段掘進(jìn)過(guò)程中，如沉降量大于沉降預(yù)警值、傾斜值，則應(yīng)考慮進(jìn)行地面跟蹤注漿的

15、應(yīng)急措施。跟蹤注漿采用袖閥管施工，雙液漿注漿補(bǔ)償?shù)貙訐p失量。 </p><p><b>　　4.展望 </b></p><p>　　未來(lái)我國(guó)隧道地鐵施工中土壓盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用將越來(lái)越普及，對(duì)于首次采用盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵隧道工程的施工，要首先實(shí)施盾構(gòu)試驗(yàn)段其目的是通過(guò)工程實(shí)踐，結(jié)合地鐵隧道工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及地面多危舊房屋的情況，全面掌握地鐵工程中的盾構(gòu)施工技術(shù)，從而為在全面推

16、廣盾構(gòu)施工技術(shù)奠定的基礎(chǔ)，提高地鐵隧道的施工水平和工程質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉宣宇,邵誠(chéng).盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2010,46(20):152-160.DOI:10.3901/JME.2010.20.152. </p><p>　　[2]黃德中.超大直徑