超大直径泥水盾构矿山法隧道接收及空推技术研究
李光山摘要国城市地铁隧道施工超直径施工案例较少并且矿山法隧道接收并空推更少见以广深港客运专线益田路隧道例从施工程系测量、端墙施工、隧道接收、导台施工、空推掘进、壁支垫与填充、基座轨道安装等方面进行分析指出了该工法质量流程控制形成了整套相关控制技术并针对施工重难及风险提出有效措施保障了盾构端墙接收安全管片成型质量控制以期对类似工程起到借鉴及助作用。
关键词超直径;泥水盾构;接收;空推br rb b l r r r r rlrg r r rr rv r l rl k R l Ggzzg Kg gr L xl lz r r rg r ll r l r g lr r rl lg bk r llg ll b rl ll ql r rl r rg rl rl lg r v l r l ll r rl ql g rg v lg rl rr l r lr rK r rlrg r;lrr l;rvg;r g0 引言广深港客运专线益田路隧道采用直径39泥水平衡盾构机施工盾构机总长35主机重量53因受地质条件、接收场地因素影响直接推进会造成掘进困难、刀具磨损、成变高、工期滞、安全风险高等问题这施工难题因定盾构机要矿山法隧道接收并空推至竖井位置进行体施工工艺具体分别从施工程系测量、端墙施工、隧道接收、导台施工、空推掘进、壁支垫与填充、基座轨道安装等方面进行全程控制施工通有效措施克了端头坍塌、端头墙漏水漏浆、空推段管片破损、超直径颗粒堆积风险确保盾构顺利接收并空推完成。
工程概况及水地质益田路盾构隧道总长706其涉及盾构法接收及空推施工分两段分矿山法开挖上台阶保留下台阶采用盾构开挖下半断面长8;完全空推段长0。
该段地层主要弱风化变质砂岩隧道上覆该层厚约6其上依次（强风化变质砂岩、全风化变质砂岩、粉质粘土和填土层;段原岩性组织结构已基全部被矿山法爆破施工破坏裂隙水发育渗透系数K05～。
盾构到达矿山法段准备工作 隧道系测量盾构推进距上下台阶位置00对盾构机位置进行系测量形成测量成报告并报监理单位及三方监测单位审核通;依据测量结施工明确实际隧道心轴线与设计隧道心轴线关系制定盾构姿态调整计划;调整盾构机贯通姿态两是盾构机贯通心轴线与隧道设计轴线偏差二是导台位置偏差;综合这些因素隧道设计心轴线基础上进行适当调整纠偏要缓慢进行每环纠偏量不能超±5。
隧道断面测量超欠挖处理因矿山法成型隧道进行接收空推依据施工进安排矿山法施工无法完成因定初支完成进行接收工作;矿山法隧道采用了爆破法开挖爆破施工较难控制隧道断面成型尺寸易产生超欠挖情况若欠挖部位处理到位盾构机通刀盘易被卡住阻碍盾构机前进保证隧道断面尺寸矿山法隧道初支完成对隧道施工进行复测对欠挖位置进行二次处理确保合施工要。
3 出洞端头墙施工防止刀盘破除上台阶掌子面压力瞬失引起地面沉降考虑空推段隧道设置端头墙端头墙厚;墙体与矿山法开挖下台阶段设置混凝土导台。
避免刀盘破除上台阶掌子面压力骤降引起地表沉降端头墙上预留浆管安装阀门盾構机到达前将该段满水做水试验防止盾构刀盘破上台阶泥浆会瞬填充至段上部空腔冲击端头墙并瞬失压产生瞬强烈压力波动对地表及建筑产生较影响采取水措施能使压力平衡规避风险;期通浆管双液浆封闭端头墙与初期支护空隙防止水通空隙渗漏。
控制要①出洞端头墙抵达端头墙精确控制掘进参数重是切口压力平衡和总推力避免因压力波动或推力不造成端头墙被破坏。
②考虑避免泥浆从目前端头墙与初期支护外侧与岩体空隙泄露对端墙外里程方向0围对初支背进行浆密闭并进行模喷（模喷厚原则不侵入盾构开挖围根据初支表面平整控制0～0）。
③上下台阶段拼装整环管片空推段拼装底部块管片精确控制空推段盾构机和管片姿态尤其是上下台阶段。
④端头墙施工完成达到强要应进行水检验重检验水压力达到br端头墙（初支）缝隙处渗水流量若渗水量则通预留浆孔进行补救措施对裂隙进行填塞处理;若缝隙渗水轻微则进行多次补水实现端头墙水压力动态平衡。
空推段导台施工盾构机到达空推段前要矿山法隧道完成砼导台导轨预埋和导台混凝土浇筑盾构机空推采用导轨滑移方式进行即空推刀盘及盾体落导轨上通底部6组推进油缸推进盾构机盾体导轨上滑移向前导轨起支撑和导向盾体前进作用。
砼导台高砼导台采用30混凝土浇筑而成距57钢导轨采用3钢轨制造导轨距68往竖井方向顶面标高按照03%坡递减导轨上焊接牛腿增加受力性能空推掘进导轨上涂抹硬质黄油以减导轨与盾体摩擦力。
端头墙至矿山法下台阶导台布置形式与空推段导台布置形式相与空推段相比取消导轨导台实际隧道心比正常段高5并沿里程方向沿03%坡递减）。
图断面钢筋砼导台断面图。
3 盾构接收盾构即将到达上下台阶前30应减缓掘进速各项施工参数应尽量保持衡重是进排浆流量与压力平衡减压力波动对周围土体扰动避免压力波动造成端墙破坏或泄露。
上下台阶段重控制顶、底部分区油缸油压因顶部已开挖土体能稳定精确控制盾构机推进各项参数该段采用常压推进刀盘抵达端头墙采用破碎锤配合人工破除端墙。
控制要①匀、匀速施工控制盾构姿态进洞段掘进管片选型要充分结合盾构姿态避免管片与盾构轴线产生夹角。
②推进不急纠、不猛纠多观察盾尾隙和千斤顶油缸行程变化。
③刀盘抵达上台阶前必须严格控制步浆压力及浆量并密切关步浆扩散效要缩短砂浆凝结;加强二次浆并对管片顶部开孔检浆效。
④刀盘抵达下台阶继续拼装整环管片重控制盾尾8环管片壁隧道浆继续用双液浆将8环进行封闭固定。
⑤盾尾通上下台阶段底部拼装块管片并以作推进反力直至刀盘抵达端墙仅底部拼装块管片及填充管片底部隙。
⑥盾构机到达掘进和碰壁程盾构掘进参数参考表进行控制掘进通调整推进油缸上下压力差、控制管片拼装等措施控制盾构机姿态。
盾构空推段施工 盾构空推程控制当盾构机到达空推段系列检修达到施工要便可向前空推掘进。
具体程如下①清理工作盾构机破除空推段掌子面将会产生量渣土、泥浆所以空推开始前要清理干净刀盘前方区域使其满足施工条件。
②盾构机空推掘进盾构机空推依靠环管片获得推进反力空推施工开始前应对该管片进行加固正常段5环管片每纵向螺栓上焊接吊耳并焊接槽钢使其形成整体。
加固完成即可掘进掘进速保持30～50刀盘前方安排专人值班刻与掘进操作手保持系发生异常情况及停机检每掘进则进行正常管片拼装。
③空推段管片拼装盾构空推拼装管片脱出盾尾及固定并浇筑早强密实混凝土限制管片下沉盾构机依靠底部管片（必须加固并浆合格）获得推力继续向前推进如循环推进。
空推段管片拼装与固定无导轨段由导台不设置导轨管片脱出盾尾管片两侧仅底部填塞预制混凝土楔块固定每环管片脱出盾尾用早强密实混凝土填充管片与导台隙固定管片限制管片下沉使管片底部尽快具有早期强和稳性。
有导轨段管片脱出盾尾管片底部与导轨填塞预制钢楔块并将其与导轨和管片预埋钢板焊接成整体。
每环管片脱出盾尾用早强密实混凝土填充管片与导台隙固定管片限制管片下沉。
使管片底部尽快具有早期强和稳性见图3所示。
5 施工风险及控制措施5 空推段起端头坍塌风险当盾构机进入盾构开挖段末端由泥水平衡被破坏刀盘上方土体失稳坍塌应对措施如下①盾构到达前洞进行浆加固;②目前矿山法开挖断面顶部超挖盾构开挖直径0～363保证该段空推段整环管片壁厚浆效对现有矿山法断面进行复喷控制比刀盘开挖直径不0;③通预留浆孔水防止刀盘破土瞬失压产生压力波动。
5 盾构出端头墙洞门漏浆漏水风险盾构空推洞门密封被破坏发生泥浆泄露风险;初期支护与岩體不密实泥浆从端头墙初支面泄露。
①储备定数量快干水泥、水玻璃、棉絮、棉被、聚氨酯、聚氨酯泵、木楔子、浆泵、泥浆泵等应急物设备洞门密封装置旦发生泄露或从初支与岩体发生泥浆泄露要有及采用填塞、浆等措施进行封堵处理;②及抽排泥浆。
53 盾构空推段管片破坏风险盾构空推由盾构机外壳不与土壤接触仅底部与导台填充层接触盾构机只依靠底部管片获得反力掘进由只能利用6组千斤顶油缸盾构机受力不匀存扭风险旦发生扭盾构机部台车将发生偏斜;造成管片弯曲（径向、轴向可以发生弯曲现象）导致环缝两侧混凝土受压应变相差无法承受轴向压力从而直接导致轴向刚降低继而造成管片破碎应对措施如下①盾构空推底部油缸推力和油缸行程应保持致使底部管片受力匀;②脱出盾尾管片弧面焊接纵向钢支撑使相邻两环管片连成整体增加管片受力性能;③及脱出盾尾管片底部填充早強、密实混凝土并保证混凝土填充饱满增强管片整体强;④管片外侧及安装混凝土、钢楔块精确控制管片姿态。
5 不规则超粒径块石堆积刀盘前方无法进入碎石机影响盾构姿态风险由矿山法开挖已对台阶段原岩状态造成了破坏刀盘切削上下台阶段下台阶段岩石有可能出现超粒径块石堆积刀盘前方且无法进入碎石机这种情况如出现将影响正常掘进将会使盾构姿态超限使盾构机难以推上空推段导台应对措施盾构将下台阶开挖完从下台阶到有6空推段段空推段底部扩挖满足集石要根据情况盾构空推0～5破除端头墙超粒径块石从竖井清理吊出。
6 结束语超直径盾构是地铁施工难特殊工法使用并不常见次施工上下台阶法设置、端头墙施工质量、掘进参数控制、导台施工质量、空推管片支撑及浆控制定了盾构顺利接收因超直径盾构矿山法隧道接收及空推关键技术是端头墙施工质量、掘进参数控制、导台施工质量、管片支撑与固定等做上述各项质量控制要才能避免施工风险终确保盾构顺利接收。
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