重疊隧道盾構(gòu)施工措
總體施工方案
上部隧道的施工待下部隧道全部通過(guò)重疊段，且由下而上通過(guò)注漿管向夾土體進(jìn)行注漿加固完成且夾土體強(qiáng)度與范圍滿足要求后進(jìn)行。施工前，除需提前制定合理的掘進(jìn)參數(shù)以外，尚需提前對(duì)下部隧道進(jìn)行洞內(nèi)支撐加固，以保下洞安全。加固方法為在上洞盾構(gòu)機(jī)所處位置對(duì)應(yīng)的下洞后10環(huán)、前10環(huán)管片(總長(zhǎng)30 m)設(shè)臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)車，臺(tái)車可以隨上洞的盾構(gòu)推進(jìn)而向前同步移動(dòng)。此重疊段上下洞管片全部采用加強(qiáng)管片，主筋直徑加大，間距加密，且管片連接螺栓要由原?24 mm高強(qiáng)螺栓改為?27 mm高強(qiáng)螺栓。施工過(guò)程中，除對(duì)上下隧道進(jìn)行地表、臨近建筑物及洞內(nèi)監(jiān)測(cè)外，還要同時(shí)對(duì)下行隧道直徑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)值大于0.6%D(D為隧道外徑)時(shí)，增設(shè)臨時(shí)鋼支撐。嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)及變形，加大同步及二次注漿量，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充注漿。管片脫出盾尾后，及時(shí)由注漿孔從上至下通過(guò)注漿管向夾土體進(jìn)行注漿加固。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，合理確定掘進(jìn)參數(shù)，避免或盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)或破壞，確保重疊段順利通過(guò)。
嚴(yán)格控制主要掘進(jìn)參數(shù)
盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，要結(jié)合地質(zhì)情況、埋深、地上風(fēng)險(xiǎn)源情況并結(jié)合地表沉降監(jiān)測(cè)情況，控制土倉(cāng)壓力，盡量減少壓力波動(dòng)。推進(jìn)速度盡量保持相對(duì)平穩(wěn)，減少糾偏量，盡量減少對(duì)土體的擾動(dòng)，嚴(yán)格控制出土量，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。同步注漿要根據(jù)推進(jìn)速度、出碴量和地表監(jiān)測(cè)情況及時(shí)調(diào)整，將施工軸線與設(shè)計(jì)軸線的偏差及地層變形控制在允許的范圍內(nèi) [1]。
(1)土倉(cāng)壓力設(shè)定：先根據(jù)地層埋深和土體的側(cè)壓力系數(shù)，分段計(jì)算土壓力值，再根據(jù)地表監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整。如在刀盤通過(guò)時(shí)沉降速率大于2 mm/d，說(shuō)明土壓力值不足，需適當(dāng)上調(diào)；當(dāng)?shù)侗P通過(guò)時(shí)地面有1～2 mm的微微隆起，說(shuō)明土壓力較為合適，在掘進(jìn)過(guò)程中盡量保持，并減少土壓波動(dòng)。
(2)出碴量控制：管片寬度為1.5 m，考慮到土層松散系數(shù)，每環(huán)出碴量一般控制在70 m 3左右，每個(gè)渣土斗的容量為18 m 3，考慮到渣斗內(nèi)有部分余土，實(shí)際斗容在17.5 m 3左右。在掘進(jìn)過(guò)程中做好記錄，每更換一次渣土斗掘進(jìn)的行程要達(dá)到38 cm，這樣，才能保證4個(gè)渣斗掘進(jìn)完成一環(huán) 。一旦出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，必須如實(shí)記錄反饋，在后續(xù)同步注漿施工中，將針對(duì)性地對(duì)超挖地段進(jìn)行補(bǔ)充注漿。
(3)推力和推進(jìn)速度：當(dāng)掘進(jìn)速度較慢時(shí)，刀盤對(duì)土體的擾動(dòng)較大，容易造成刀盤上方土體塌落，引起超挖；當(dāng)掘進(jìn)速度過(guò)快時(shí)，同步注漿速度跟不上也會(huì)造成管片脫出盾尾時(shí)沉降過(guò)大。因此，掘進(jìn)速度及推力的選定以保持土倉(cāng)壓力為前提，同時(shí)考慮注漿速度綜合確定，根據(jù)掘進(jìn)參數(shù)分析，在重疊段確定的盾構(gòu)掘進(jìn)速度為20～40 mm/min；另外，在掘進(jìn)過(guò)程中，還要根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)、合理調(diào)整掘進(jìn)速度及推力。
3.2.3 盾構(gòu)姿態(tài)控制
由于地層軟硬不均、隧道曲線和坡度變化以及導(dǎo)向系統(tǒng)等因素的影響，盾構(gòu)機(jī)很容易偏離設(shè)定軸線，當(dāng)這種偏差超過(guò)設(shè)計(jì)要求的±50 mm時(shí)，就會(huì)引起隧道襯砌侵限，影響列車運(yùn)行；當(dāng)糾偏過(guò)猛時(shí)管片局部受力集中，將造成管片破損，因此盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要勤糾、緩糾，同時(shí)，要及時(shí)對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行人工復(fù)核和更換測(cè)站以確保導(dǎo)向準(zhǔn)確。
重疊隧道按先下后上的施工順序，在掘進(jìn)上洞隧道時(shí)，隧道底部土體已被擾動(dòng)，且上下隧道間距較小，掘進(jìn)過(guò)程中，要保持相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線偏上的掘進(jìn)趨勢(shì)，規(guī)避“栽頭”風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)停機(jī)時(shí)要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)停機(jī)時(shí)盾構(gòu)機(jī)頭沉降值超過(guò)2 cm時(shí)，要盡快恢復(fù)掘進(jìn)，如無(wú)法掘進(jìn)時(shí)要適當(dāng)提高土倉(cāng)壓力，以防止機(jī)頭進(jìn)一步下沉。
同步注漿
及時(shí)補(bǔ)充管片脫出盾尾形成的建筑間隙，是減少地面沉降的重要措施，同時(shí)，漿液要盡快凝結(jié)以穩(wěn)定管片，防止管片脫出盾尾后變形過(guò)大，必要時(shí)，要在隧道頂部注入雙液漿以填充頂部的空隙并進(jìn)一步縮短漿液的凝固時(shí)間。
(1)注漿材料：采用水泥砂漿作為同步注漿材料，主要由水泥、砂、粉煤灰、膨潤(rùn)土和減水劑組成。
(2)漿液配比及主要物理力學(xué)指標(biāo)：根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡夭那闆r并結(jié)合工程地層條件、地下水情況等，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)優(yōu)化確定最合理的配合比，漿液要具有合理的凝固時(shí)間、良好的和易性、較高的結(jié)石率和一定的強(qiáng)度。通過(guò)試驗(yàn)采用的配比：水泥∶粉煤灰∶膨潤(rùn)土∶砂∶水=180∶320∶80∶960∶401(kg)(外加劑需要根據(jù)試驗(yàn)加入)。
其性能指標(biāo)為：①膠凝時(shí)間，一般為6～8 h，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)一步調(diào)整配比和加入促凝劑，調(diào)節(jié)膠凝時(shí)間。②固結(jié)體強(qiáng)度：24 h強(qiáng)度大于0.5 MPa，28 d強(qiáng)度大于5 MPa。③漿液結(jié)石率>95%，即固結(jié)收縮率<>
二次補(bǔ)強(qiáng)注漿
當(dāng)?shù)孛娼ㄖ锍两狄筝^高，同步注漿難以控制地面沉降時(shí)，或地下水較豐富同步漿液凝固時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，管片變形得不到有效控制的情況下實(shí)施。二次注漿采用水泥—水玻璃雙液漿。雙液漿的初步配比為：水玻璃，35Be′；水灰比，0.8～1.0；穩(wěn)定劑，2%～6%；減水劑，0～1.5%；A、B液混合體積比，1∶1～1∶0.3。
3.2.6 重疊隧道夾土體加固 [1]
本工程上下隧道之間夾土體厚度較小，下方隧道掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)上方土體產(chǎn)生劇烈擾動(dòng)，上方隧道的地層承載力難以滿足盾構(gòu)通過(guò)要求，易導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)“栽頭”和“下沉”現(xiàn)象。而且在進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段時(shí)，列車行車的振動(dòng)也會(huì)對(duì)上下洞間所夾土體產(chǎn)生擾動(dòng)，可能會(huì)引起上方盾構(gòu)隧道變形，影響隧道的穩(wěn)定性。為保證上洞盾構(gòu)施工安全，在上方隧道施工前對(duì)夾土體進(jìn)行注漿加固。
首先，在下洞隧道掘進(jìn)過(guò)程中，要保證同步注漿量和注漿壓力，每環(huán)注漿量達(dá)到7 m 3，以保證管片周圍填充密實(shí)，并對(duì)周圍土體進(jìn)行初步加固。同時(shí)，在管片脫出盾尾5環(huán)后及時(shí)進(jìn)行二次注漿，漿液采用水泥—水玻璃雙液漿，在注漿孔中設(shè)置一定長(zhǎng)度的注漿管，注漿管距另一隧道的最小距離不小于50 cm。注漿管深入地層中，注漿壓力達(dá)到0.5 MPa并穩(wěn)定后，停止注漿，要求加固后的土體抗壓強(qiáng)度不小于0.4 MPa。當(dāng)上洞通過(guò)時(shí)，同樣加大同步注漿和二次注漿量，并采用同樣的方式向洞間所夾土體進(jìn)行注漿，土體加固，重疊段隧道每環(huán)都進(jìn)行以上加固。
建立實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)
盾構(gòu)機(jī)通過(guò)重疊隧道過(guò)程中，需要與下方隧道的支撐臺(tái)車同步前進(jìn)，因此必須建立暢通的信息傳輸系統(tǒng)。
(1)上下重疊隧道之間有線電話聯(lián)系系統(tǒng)：監(jiān)控中心對(duì)上下洞進(jìn)行統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)，確保上下洞隧道操作指令的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，實(shí)現(xiàn)上洞盾構(gòu)機(jī)與下洞支撐臺(tái)車的無(wú)縫配合，保證上洞隧道盾構(gòu)正常掘進(jìn)和下洞成型隧道安全。
(2)地面監(jiān)測(cè)電話聯(lián)系系統(tǒng)：通過(guò)監(jiān)控中心及時(shí)收集地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并反饋給盾構(gòu)機(jī)操作手，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)以保證地面沉降在安全范圍內(nèi)。如出現(xiàn)超標(biāo)的沉降，及時(shí)下達(dá)指令，加大二次注漿量和注漿范圍并上報(bào)工程部考慮是否停機(jī)處理。
(3)盾構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)：采用盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，防止盾構(gòu)機(jī)操作手出現(xiàn)誤操作，同時(shí)及時(shí)計(jì)算反饋材料消耗，尤其是注漿量、泡沫量等數(shù)據(jù)。地鐵鋼管片
