土壓盾構(gòu)技術(shù)在我國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)在試驗段施工、地鐵隧道施工中的主要問題及南京地鐵一、二號線地鐵沿線特殊地質(zhì)條件下的風險源處置及地鐵施工中的問題進行了分析并提出針對性方案建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：土壓盾構(gòu)；地鐵隧道 </p><p>　　中圖分類號： U45 文獻標識碼： A &l

2、t;/p><p>　　1.盾構(gòu)機試驗推進段的施工及其重點 </p><p>　　盾構(gòu)出洞后，為了更好地掌握盾構(gòu)的各類參數(shù)，將盾構(gòu)出洞后的前100m推進作為試推進段。此段施工時注意對推進參數(shù)的設(shè)定，對推進時的各項技術(shù)數(shù)據(jù)進行采集、統(tǒng)計、分析，摸索地面沉降與施工參數(shù)之間的關(guān)系，爭取在較短時間內(nèi)掌握盾構(gòu)機械設(shè)備的操作性能及盾構(gòu)在本標段地質(zhì)條件下推進的施工參數(shù)設(shè)定范圍。 </p><

3、;p>　　設(shè)立100m試推進段的目的是用最短的時間對盾構(gòu)機的操作方法、機械性能進行熟悉。了解和認識本工程的地質(zhì)條件，掌握該地質(zhì)條件下盾構(gòu)的施工方法。通過100m試推進段掘進，對該盾構(gòu)機的性能進行總結(jié)，特別是將盾構(gòu)機本身暴露出來的不足及時反饋，以便能在允許的情況下對推進設(shè)備進行優(yōu)化。收集、整理、分析及歸納總結(jié)掘進參數(shù)，制定正常掘進中的操作規(guī)程，實現(xiàn)快速、連續(xù)、高效的正常掘進。熟悉管片拼裝的操作工序，提高拼裝質(zhì)量，加快施工進度。通過本

4、段施工，加強對地面變形情況的監(jiān)測分析，反映盾構(gòu)機出洞時以及推進時對周圍環(huán)境的影響，掌握盾構(gòu)推進參數(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)施工中存在的問題及常見風險源處置 </p><p>　　施工單位施工時應(yīng)加強對沿線建（構(gòu)）筑物監(jiān)測，建立預警系統(tǒng)，當區(qū)間隧道兩側(cè)建筑物較多時，適當增加監(jiān)測點的數(shù)量，增加監(jiān)

5、測頻率；盾構(gòu)通過之后還應(yīng)繼續(xù)對建（構(gòu)）筑物進行監(jiān)控量測，確認建（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)對風險列表中的下穿、近距離穿越的建筑物進行監(jiān)測，監(jiān)測項目包括：建筑物沉降（含差異沉降）；建筑物傾斜；建筑物裂縫。測點布置在建筑物的角點上，每棟建筑物至少設(shè)四個沉降測點、兩組（每組2個）傾斜測點。 </p><p>　　表2.1：盾構(gòu)區(qū)間下穿建筑物監(jiān)測頻率一

6、覽表 </p><p>　　為保證周邊環(huán)境安全和施工安全，應(yīng)進行必要的施工監(jiān)測，并定期（每半月）向業(yè)主、設(shè)計、施工和監(jiān)理提供監(jiān)測資料。施工監(jiān)測應(yīng)實行預警、警戒、極限三級管理。對具體風險源除采用以上保護措施外，還應(yīng)根據(jù)建筑物實際情況采取以下措施控制地面沉降，確保風險源的安全： </p><p>　　2.1為使盾構(gòu)推進參數(shù)設(shè)定更具科學性和準確性，現(xiàn)場建立監(jiān)測信息交流溝通網(wǎng)絡(luò)，最終達到控制地面沉

7、降的目的?？梢詤⒖嫉竭_風險源之前的盾構(gòu)推進過程中產(chǎn)生的變形、沉降等監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整推進參數(shù)，判斷盾構(gòu)過風險源時的安全性，進一步指導施工措施的選擇。 </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，導致平衡壓力值的波動，為此，需及時分析沉降報表。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，并及時進行管片背后二次注漿。盾構(gòu)通過建筑時，應(yīng)對建筑

8、進行不斷監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取及時、多次、足量的補壓漿措施通過管片注漿孔對管片背后進行補漿施工，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，并通過分析調(diào)整尋找最合理的數(shù)值?？刂坪侠淼耐七M速度，使盾構(gòu)均衡勻速施工，減少盾構(gòu)對土體的擾動。 </p><p>　　2.4嚴格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，在盾構(gòu)推進時同步注漿填補盾尾空隙后，

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)測數(shù)據(jù)證實地面沉降接近或達到報警值時，應(yīng)采用二次注漿、地面補壓漿或地面跟蹤注漿進行補救。 </p><p>　　3.地鐵盾構(gòu)工程關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決方案 </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)條件十分復雜，地下水位相對較高，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。比如在進行南京的地鐵一號線沿線就有2個盆地，盆地下又有古河道，尤其是西延線所在的河西地區(qū)，是河漫灘的軟土地層，含水量豐富，穩(wěn)定性差，線路中還存在著全國罕見的軟流塑地層帶。如珠江路—鼓樓—玄武門區(qū)間，有施工單位最怕遇到的地質(zhì)情況——軟流塑地層。按我國地鐵專家施仲衡先生對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)復雜復雜，在進行具體施工和掘進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化對地質(zhì)進行固體強度和穩(wěn)定性的設(shè)計。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)隧道施工過程中，隨著盾構(gòu)機的掘進脫離盾尾，在隧道管片外皮與周圍土體之間存在一個環(huán)狀間隙，需及時進行注漿充填。達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。針對南京地鐵二號線的工程及水文地質(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)推進過程中，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)形空隙形成的同時用漿液將其填充的注漿方式。 </p><p>　　3.3地面沉降觀測 </p><p>　　由于南京地鐵隧道工程沿線地質(zhì)復雜，地下水位相對較高，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、地下管線多，同時又有較多的文物，所以在施工過

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

15、應(yīng)急措施。跟蹤注漿采用袖閥管施工，雙液漿注漿補償?shù)貙訐p失量。 </p><p><b>　　4.展望 </b></p><p>　　未來我國隧道地鐵施工中土壓盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用將越來越普及，對于首次采用盾構(gòu)法進行地鐵隧道工程的施工，要首先實施盾構(gòu)試驗段其目的是通過工程實踐，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： </b></p><p>　　[1]劉宣宇,邵誠.盾構(gòu)機自動控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].機械工程學報,2010,46(20):152-160.DOI:10.3901/JME.2010.20.152. </p><p>　　[2]黃德中.超大直徑