隧道盾构叠交施工技术初探

隧道盾构叠交施工技术初探 来源：考试大2010年6月24日【考试大：考试专家，成就梦想！】
1.1工程概况上海外难轨道观光隧道工程东起陆家嘴地区东方明珠电视塔西侧的浦东出入口竖井，西至南京路外滩（陈毅塑像北侧）绿化带内的浦东出入竖井，全长646.70m（详见图1L隧道外径φ7.76m，内径φ6.76m，每环由6块钢筋混凝土管片组成，管片环宽为1.2m，每环管片中没标准块4块、拱底管片1块及封顶块1块，管片拼装形式采用纵向半插入式，管处接缝防水采用EPDM多孔型橡胶止水带和水膨性弹性密封垫。
（2）隧道轴线为空间曲线，其坡度达到4.8％（地铁隧道最大坡度为3.2％）。同时，轴线要求控制在±50mm以内；
1.2地质情况况沿线隧道将穿越三种不同的地段；浦东岸边段越②1层渴黄色粘土、⑤1-1层灰色粘土、⑤1-2层灰色粉粘土；江中段穿越⑤1-1层灰色粘土、⑤1-2层灰色粉质粘土；浦西岸边段穿越④层灰色淤泥质粘土、⑤1-1层灰色粘土、⑤1-2层灰色粉质粘土。隧道大部分下卧层为灰色粉质粘土，各土层主要物理力学性质指标详见表1.表1各土层主要物理力学性质指标
2.1主要技术参数外滩观光隧道首次采用法国FCB土压平衡式铰接盾构掘进施工，与地铁中使用的法国FCB盾构的区别是增加了铰接部分。
2.2盾构铰接部分对轴线控制和管片拼装的作用铰接盾构是自前国际上先进的盾构机械设备，它能方便地控制盾构掘进轴线。通常盾构由于受到盾构总体长度、切口支承环、盾尾、千斤顶伸出长度及管片形式的影响，使盾构的直径、长度比例受到限制，这对中小型盾构的影响特别明显，因为盾构的长度和直径比越大，灵敏度蹬，对盾构高程及平面控制难度越高，并使盾构对周边扰动范围扩大，但采用铰接盾构就能比较容易克服以上困难，因为盾构切口至支承环、支承环至盾尾都是活体，它能根据掘进轴线、管片与盾尾的四周空隙来调整切口至支承环和支承环至盾尾的夹角，从而达到控制盾构的高程及平面，并使盾构对周围的扰动范围大大减少。
铰接是一个活体，在进过程中与刀盘联锁，当刀盘转动时，铰接千斤顶锁定，当刀盘停止转动时，铰接千斤顶呈自由体，管片对盾尾的应力释放，使盾尾改善受力状态，从而使管片不被挤压坏，以达到保护管片，减少漏水的目的。
3.1地基加固隧道出洞口中心标高为-11.68m，隧道断面所处地层为砂质粉土。出洞时在深层搅拌桩隔水帷幕的前提下，采用拉森钢板桩结合分层注浆，且在原隔水帷幕外增加9排深层搅拌桩加固的方法进行地基加固，以避免呈流性砂质粘土在凿除洞门混凝土时涌人工作井内。另外，为防止在洞门混凝土块吊除时产生水土大面积流失现象，在洞门混凝土凿除的位置打人侧向管子并注入适量聚胺酯。
3.3完善盾构后盾支撑体系当第一环闭口环管片脱出盾尾后，立即进行后盾支撑的安装。用56#工字钢设置Ⅱ型支撑，并用中φ609mm的钢管支撑轴向传力至井壁。这样，盾构出洞推进时千斤顶的油压及区域有较大的选择范围，以控制盾构出洞时的轴线。后盾支撑完善后，在盾构推进时，密切观察后靠的变形情况，防止变形过大而造成的破坏。
3.4注浆量控制观光隧道管片在脱出盾尾后存在着上浮现象，从而引起隧道轴线上浮，其上浮量与同步注浆量有直接关系，管片脱出盾尾后的上浮量随着注浆量的增加而增加，反之，上浮量则减少并出现下沉现象。浆液在某种程度上对上述土体2％的损失率有一定的互补性，但要经过一个阶段后才能体现出来，在同样注浆量的情况下，管片上浮量与盾构掘进中土体扰动有很大关系，扰动范围越大，上浮量越大。
浦西防汛墙施工时考虑到地铁两条隧道穿越防汛墙，故留有一条39m宽循构穿越孔，其外侧为桩，39m范围内为12m短桩。而观光隧道在浦西防汛墙施工时并没设置预留孔，因此必须在地铁隧道上部1.5～2m、短旺底部1.5-1.6m的范围内穿越，此范围土层已受地铁隧道穿越扰动而处于非稳定状态。为此，在施工中采取如下措施：
4.2盾尾注浆盾构穿越过程中及时注浆并加固脱出盾尾4环后的管片上部，通过注浆使其固结，从而克服因观光隧道上浮及地铁隧道上部负载不够而造成的地铁隧道上浮。
4.3外滩观光台的沉降监测根据外滩观光平台的实际情况，分别布置沉降监测点。
盾构进洞盾构逐渐靠近洞门混凝土上开设观察孔，以加强对其变形和土体的观测；并控制好推进时的土压力设定值。在盾构切口距洞门20～50cm处停止盾构推进，同时尽可能掏空土仓内的泥土，使切口正面的土压力降到最低值，从而确保封门混凝土吊除的施工安全。在洞门混凝土吊除后，在洞口安装一套止水环板和止水条，以减少水的流失和浆液从洞口流出，同时，盾构掘进采取连续推进和管片拼装，大大缩短了盾构进洞时间，实现了洞门土体不坍方。
盾尾脱出洞圈后及时封闭洞门，用弧形钢板将其与洞圈焊接成一个整体，洞门封好后立即用双液浆和聚胺酯将管片和洞圈的建筑间隙充填加固，以减少地面沉降并防止水土、浆液从洞圈溢出，从而保证了外滩观光台不受损坏。
“盾构法隧道施工专家系统”是在地铁一号线、二号线、延安东路南线等多个项目的施工中逐步建立和完善起来的。“盾构隧道掘进专家系统”的基础是施工数据，既有以前的工程数据，也有当时正在施工隧道的实时数据。以前工程数据主要用于新隧道推进之初提供经验上的参考，而当前不断输入的数据则是为了在隧道推进过程中不断提高系统预测的准确性。“盾构法隧道施工专家系统”的主要功能有两个方面，第一方面是地面沉降的预测和控制，第二方面是隧道轴线的控制。
（1）在相关的数据库中加入铰接类型盾构所需要的域。
（3）增加了铰链式盾构推进轴线图和管片拼装图。通过这些图，施工人员可以直观地看出管片和盾构推进轴线之间的关系，从而为下一阶段的盾构推进提供了参考。
（1）有系统地搜集和保存了大量的施工数据，不仅为“专家系统”的咨询提供了依据，而且也为工程资料的整理和保存提供了方便。
（3）在隧道轴线的控制方面，施工人员能很快掌握隧道轴线控制的技巧，从而使隧道轴线控制符合设计的要求。
7、结束语
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