盾构长距离快速空推施工技术

盾构长距离快速空推施工技术

胡龙光

中建南方投资有限公司深圳518000

摘要：结合深圳地铁9号线出场线项目盾构空推施工实际，研究优化了传统的工艺和方法，对豆粒石选料、吹填施工参数及吹填量进行了实践，施工进度、管片衬砌施工质量均得到了有效保证，并取得了良好的社会效益和经济效益，对类似工程具有借鉴意义。

关键词：深圳地铁9号线；盾构空推；支顶装置；施工质量

1.工程概述

深圳地铁9号线停车场出场线项目工程里程为CDKO+116.928～CDK1+867.556，长约1750m，最大线路纵坡32‰，最小纵坡为7.469‰，最小平曲线半径为400m，隧道埋深12～25m。区间部分采用矿山法初支+盾构空推拼管片法施工（860m），部分采用盾构法施工（890m）。本工程矿山法隧道主要穿越地层为混合岩微风化带、混合岩中风化带，盾构法隧道主要穿越可塑状残积砂质粘性土、硬塑状残积砂质粘性土、全风化混合岩、强风化混合岩。

2.盾构长距离快速空推掘进技术控制

2.1施工准备

2.1.1初支隧道净空复测

矿山法隧道初期支护完成后采用断面测量仪对矿山法隧道进行全断面复测，欠挖段每2m复测一个断面，超挖段每5m复测一个断面，每个断面至少布置15个测点，检查初支隧道轴线偏差、净空尺寸、椭圆度是否符合要求，对欠挖段进行人工凿除，严重超挖段（超挖15cm以上部分）复喷混凝土，然后根据处理后的初支隧道复测数据拟合盾构空推最佳轴线，并据此推算导台轴线、标高等施工放样数据。

2.1.2导台施工

初支隧道仰拱60°范围内下沉100mm设置圆弧形导台。导台采用定型钢模板现场浇筑，模板安装偏差不大于±5mm，其圆心与隧道中心重合，半径较盾构开挖半径大10mm，沿隧道轴线方向的纵坡与隧道设计纵坡相同，并在隧道设计轴线偏差范围内适当调整圆弧形导台平面位置及标高。

2.1.3豆粒石备料

盾构机空推掘进时，由于盾构机前方阻力较小，需对盾构刀盘前方两侧边堆填豆砾石及在管片周围喷射豆砾石，以便增大摩擦阻力，增加推力，保证管片膨胀止水条所需挤压力，确保管片止水效果。

2.2盾构长距离快速空推掘进控制

2.2.1盾构空推总推力控制

盾构隧道管片接缝防水的重要设计措施为设置膨胀止水条，为使得止水条达到设计挤压变形所需的盾构推力一般最小为177t。为保证止水条压缩密实，现场实际控制为推力不小于250t，推进速度在60mm/min左右。

2.2.2盾构空推姿态控制

受导台、初支约束，盾构空载推进时姿态控制相对被动，“勤纠偏、少纠偏”的指导原则更为重要。因此，首先应确保导台轴线和标高偏差不超±5mm、初支隧道净空偏差不超过±20mm，空推施工过程以全自动VMT导向系统实时测量盾构姿态，并通过合理选择封顶块拼装点位为主要措施进行姿态控制，并辅以分区调整推进油缸行压力及程差、保持盾尾间隙均匀等措施。

3.盾构空推施工质量通病控制技术

3.1管片上浮及侧移控制

为了避免出现这种情况，发生管片上浮和侧移，直接造成管片错台或崩角，严重时会超过隧道设计限界。可采取以下措施：

3.1.1及时、足量地填充管片背后的豆砾石，豆砾石粒径的符合要求，并遵循“由下往上、先里后外”的原则使豆砾石的填充量尽量充分和饱满。

3.1.2采用单液硬性浆液和双液浆相结合的注入方式注浆，及时、足量地注入性能好的浆液，在盾构空推段隧道施工中为防止管片上浮，保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度，以及限定范围防止流失（浆液的稠度）的有机结合。

3.1.3严格控制推力，通过管片拼装点位调整油缸行程差，尽量保持各组油缸推力均匀；

3.1.4为了防止管片上浮、侧移，对脱出盾尾后的管片进行支顶固定及环缝拉紧。

3.2管片错台及渗漏控制技术

3.2.1管片选型及管片拼装

①一般来说，管片选型与安装位置是根据盾尾间隙决定，目标是使管片环安装后推进油缸行程差较小。

②管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。

③封顶块安装前，对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入2/3，调整位置后缓慢纵向顶推。

④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，其顶推力大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。

⑤为保证管片拼装防水质量，管片螺栓需进行三次复紧，第一次在管片拼装时，第二次在管片拼装完成开始推进，推力达到250t后进行，第三次在管片出盾尾后进行，拼装后的管片缝隙采用钢尺进行检测。

3.2.2管片背后填充及注浆

①豆砾石储运及喷射

盾构空推施工时，采用喷浆机相片背部的建筑空隙同步喷填豆粒石，既可以防止管片脱出盾尾后发生下沉而产生错台，又可减少因注浆使管片产生的上浮位移、变形和损坏，同时又可防止砂浆前窜至盾构刀盘前方，也可使衬砌管片与圆形隧道紧密结合，提供支护效果，与砂浆板结后形成良好的衬砌结构，并可在盾构空推时增大盾构往前推进的摩擦力。

②同步注浆

同步注浆以双液浆辅助配合传统施工方法的水泥砂浆同步注浆，水泥砂浆利用盾构机自带的注浆系统注入，与盾构空推、豆粒石吹填同步开始施工，注浆压力0.10～0.15MPa，每环注入5m3左右，自空推开始至空推完成结束。

同步注浆的同时，需在盾构机前方配置监测人员，密切关注浆液的扩散情况，如有大量浆液向前窜，及时通知注浆组停止注桨，必要时调整浆液配合比从而缩短浆液的凝结时间。

③二次补浆

由于盾构机前方是敞开的，同步注浆效果不佳，必须对管片进行补充注浆。二次注浆共分二次进行，第一次在管片脱出盾尾后，通过底部管片吊装孔作为注浆孔注水泥-水玻璃双液浆，以防管片下沉产生错台；第二次随着盾构机向前掘进，在盾尾后第5环管片上，自吊装孔注入水泥-水玻璃双液浆，以利用双液浆较块的凝结性能，使之充分填充管片背部同步注浆死角后形成止水环箍。每隔5环进行一次环向封堵，中间管片通过1点11点吊装孔注入双液浆，进行拱顶回填。多次注浆才能确保管片后间隙填充密实。

3.3盾构机扭转及抬头控制技术

防盾构扭转及抬头是盾构在矿山法隧道段掘进的难题，由于盾构壳体外部不具备设防自转装置条件，釆取措施如下：

3.3.1在喷射豆砾石过程中，要及时清理刀盘下面残留豆砾石，始终保持刀盘前方2米范围内导台表面清理干净，防止豆砾石下串盾体引起盾构机抬头。

3.3.2在盾构机通过矿山法隧道期间，严禁转动刀盘，防止盾体扭转。

3.3.3从盾体预留孔处注入低强度水泥浆液，使盾壳与隧道初支间空隙尽可能填满，以增加盾构壳体转动阻力，待水泥浆开始初凝时再继续掘进。

3.3.4每拼装完一环管片，在尾盾盾体与管片侧面接口处用签字笔画一条线，通过观察这条线的对接情况来判断盾体是否扭转及扭转的大小，发现盾体扭转时应立即停止向前掘进，及时查找原因并釆取纠正措施。

4.结语：

本工程在确保成型隧道施工质量的前提下，对传统盾构空推施工方法进行了优化和实践，实现了快速推进：根据导台粗糙程度、矿山法隧道初支净空及椭圆度、隧道曲线半径等因素合理选择施加额外反力的方法，并合理设定掘进参数，保证管片环向接缝施工质量的同时确保了较快的推进速度。

参考文献：

[1]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，1997.

[2]张凤祥，傅德明，杨国祥.盾构隧道施工手册[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]徐干成，等.地下工程支护结构[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

[4]刘建航，候学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.