盾构机过暗挖隧道施工工法

常青花园站~工业学院站盾构区间左线暗挖隧道长71m。隧道拱顶埋深18m, 隧道顶距2号线车站底板为6.5m。暗挖段隧道前期只施做了初支和二衬, 未施做防水, 盾构机空推拼装管片通过。暗挖段常青花园站端横通道净宽3米, 暗挖隧道内径6580mm, 初支采用350mm厚钢筋格栅砼, 二衬采用300mm厚C30钢筋砼, 预埋段工业学院站端端头为上口宽3米下口宽9.58米的正梯形C20素混凝土墙 (已凿除) 。盾构机外壳直径为6410m, 盾体与暗挖二衬留有85mm缝隙以便盾构机空推通过。

1、施工工法

为了给盾构机提供反力, 在到达端处堆积豆粒石。在盾构机进入暗挖段隧道前提前备料。具体备料方量为需填充空隙的60%~70%。豆粒石从暗挖段隧道竖井用吊车下放到井下, 井下采用小铲车进行水平运输, 堆积到盾构机正前方, 按隧道半断面堆积, 长度10米。

1.1 测量复核

工程部负责对洞内导线点及盾构机姿态进行复核, 确保盾构机掘进、管片拼装符合设计轴线, 确定盾构机进入暗挖段隧道里程及姿态。

1.2 施做封水环

在盾构机距离暗挖隧道5m处时, 停机检修, 然后在盾尾后10m、20m、30m处施做三处封水环。每道封水环采用两个注浆点位, 分别位于1-3、13-15处。封水环采用双液浆, 采用注浆压力进行控制, 注浆压力不超过4bar。

1.3 管片拉紧

因盾构机进入暗挖段后前方反力减小, 为了控制管片间隙, 在进入暗挖段前后需对管片进行拉紧, 管片拉紧采用钢板焊接方式。进入暗挖段后如果盾构机推力小于500t, 则仍需对管片进行拉紧, 推力大于500t, 可以适当减少拉紧数量, 大于800t时, 可不进行拉紧。

1.4 盾构推进

因暗挖段已进行封堵, 预计洞内水位较高, 在推进过程中适时打开土仓壁上的阀门进行观测水位高低并适当排水, 考虑到螺旋排水会将豆粒石带出, 暂不利用螺旋排水。

暗挖段推进控制参数:推进速度控制在20-30mm/min。同步注浆以底部注浆管为准, 适时开启顶部注浆管, 每环注浆量控制在2-3m3。盾构机姿态按照设计轴线控制。

1.4.1 安装管片

管片安装从隧道底部开始, 先安装标准块, 依次安装相邻块, 最后安装封顶块。封顶块安装时先径向插入约6/7管片宽度, 调整位置后缓慢纵向顶推。管片块安装到位后, 及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片, 然后移开管片安装机。

1.4.2 管片背后同步注浆

矿山法隧道净空直径Ф6580, 管片外径Ф6200, 管片与隧道初衬之间有19cm宽的环形空隙, 在盾构向前推进的同时同步注入水泥砂浆, 使管片脱离盾尾时, 由于隧道内已回填的豆砾石对管片的支撑, 防止管片下沉产生错台, 并增加盾构向前推进的摩擦力。管片背后同步注浆, 使管片与地层紧密接触, 提高支护效果。每环管片砂浆充填量为2-3m3。

1.5 二次注浆 (管片防上浮措施)

因盾构过暗挖段, 同步注浆无法将管片背后空隙注满, 同时考虑到地下水对成型管片的影响, 每掘进6环需对管片背后进行二次注浆, 二次注浆采用双液浆。每道二次注浆采用两个注浆点位, 分别位于1-3、13-15处。双液注浆控制标准:注浆压力不大于4bar, 注浆量通过观察邻近3环4点位、8点位漏浆情况, 。双液浆注浆完毕后, 再进行背后补充注浆, 补充注浆采用水泥浆, 以注浆量为控制依据。

1.5.1 双液注浆的特点

(1) 双液注浆工艺具有良好的流动性、触变性和扩散性。浆液初凝快且具可调性能, 能适时提高强度.

(2) 根据双液注浆的特性, 在管片背面与暗挖隧道结构之间进行双液注浆具有速凝性能, 可以起到稳固管片, 防止管片上浮的作用。

(3) 施工安全、简便、快速, 工期短, 质量好, 效果快。

1.5.2 双液注浆的流程

1.5.3 注浆材料及配比参数

(1) 注浆材料

选择水泥-水玻璃双液。

水泥:选用P O42.5的普通硅酸盐水泥;

水玻璃:选用浓度Be′=30~40, 模数M=2.8~3.1的水玻璃原液。

注浆压力控制在0.4MPa。

(2) 配比参数

为控制水泥-水玻璃浆液胶凝时间及浆液扩散半径, 取得良好的注浆封堵效果。经试验室配比试验表明, 水泥-水玻璃浆液胶凝时间可在几秒至几十分钟内准确控制。其胶凝时间与水泥品种、水泥浆水灰比、水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比等因素有关。

在同一条件下, 水泥中硅酸三钙越多、水泥浆水灰比越低、水玻璃溶液浓度越低、水玻璃溶液与水泥浆的比例越小, 浆液胶凝时间越短。

1.5.4、施工部署

(1) 材料准备

1) 各类材料、工具、劳动力以及防护用具施工前到位。

2) 根据施工期间的工程量, 施工进度, 确定材料的数量及进场时间。由专人负责, 确保材料按时进场, 并妥善保管。

3) 对于受潮、过期、实验不合格的水泥, 及时组织退场。

4) 原材料进场后, 堆放整齐, 上部覆盖严密, 下部垫起架空, 防止日晒雨淋。

5) 进场水玻璃原液应单独存放保管。

(2) 施工作业条件

1) 所需材料、注浆机、拌浆机已经备齐。

2) 施工现场应做好材料、机具摆放规划。

1.5.5、施工工艺

1、注浆孔在隧道管片的1~3点位及13~15点位各布置一个注浆孔。注浆孔采用手钻在管片拼装孔中将管片背面钻通, 注浆管头采用与管片拼装孔相同的螺栓上紧, 确保注浆时不漏浆。

2、注浆压力:为防止过大的灌浆压力影响管片位移及破坏管片, 灌浆过程中应严格控制灌浆压力, 选用的压力大小与各层的材料结构有关, 初步确定灌浆压力控制在0.4MPa左右, 根据现场情况适当调整, 以不影响管片位移及破损为准。

3、注浆范围:所注浆管片及相邻管片背面与隧道结构之间的空隙。

4、注浆钻孔完成后, 应及时安装注浆管。

5、每次注浆应连续进行, 若需间断, 则间断时间应小于浆液的初凝时间。

6、注浆的过程中, 先泵送水泥浆, 再泵送水玻璃溶液。

7、当注浆压力达到最大注浆压力2倍后仍注不进浆液时, 即可结束注浆。

2、安全质量控制重点

2.1盾构机到达暗挖段前应对盾构机及后配套等相关机械设备进行检修, 确保掘进正常有序进行。

2.2为防止暗挖段接口处在推进过程中水土流失, 造成地面沉降, 应加强封水环施工质量, 双液浆初凝时间控制在30-40s为宜。

2.3因暗挖段内水位高低目前无法测定, 应采取先土仓壁观察, 然后再开仓的原则, 确保地下水不对隧道及地面造成影响。在没有得到工程部指令的情况下, 不得开舱门。

3、技术质量保证措施

发挥专业技术管理人员的作用, 起到事先预防事后把关的作用。实行层层交底制度, 落实质量管理计划, 认真填写施工原始记录和各项检验报表。

工程材料必须进行检验, 符合要求或得到允许的方可使用, 实行“四检三把关”制度, 验规格、验品种、验质量、验数量, 供应人把关、技术质量试验人把关、施工操作人把关。

贯彻质量三检制, 实施交底、检验、验收一条龙管理。

摘要：伴随城市人口数量的增长, 交通拥堵成为很多城市发展中的共同问题。地铁的建造一定程度上缓解了城市地面交通的压力, 本文介绍了地铁施工中盾构机过暗挖隧道施工工法, 对今后类似工程有参考价值。

关键词：盾构机,暗挖隧道,施工工法

参考文献

[1] 武汉地铁六号线常青花园站~工业学院站盾构区间暗挖隧道设计图纸

[2] 地铁隧道工程盾构施工技术规程DG/TJ 08-2041-2008

[3] 盾构法隧道防水技术规程DBJ08-50-96