丁學(xué)杰

【摘要】本文主要是對南京機(jī)場線秣將區(qū)間隧道超淺埋盾構(gòu)試驗段施工的探討、分析，主要從淺埋盾構(gòu)機(jī)的改進(jìn)、管片成型后的抗浮、橢變，盾構(gòu)貫通后采取的抗浮措施。

【關(guān)鍵詞】特殊管片；抗浮設(shè)計；盾構(gòu)機(jī)改造

前 言

南京機(jī)場線秣將區(qū)間淺埋盾構(gòu)段是全國首例無工作井盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)的試驗段。盾構(gòu)機(jī)從地表始發(fā)，然后在淺覆土條件下開挖（避免暗埋施工），最后盾構(gòu)機(jī)在目的地到達(dá)地表。該工法可將隧道引道段和隧道段一起通過盾構(gòu)施工完成，真正實現(xiàn)高效快速施工。該施工技術(shù)大大減少征地、拆遷等工程量，高效利用土體和減少能源建設(shè)資金的投入，降低施工風(fēng)險，縮短施工工期等多個優(yōu)點，對城市建設(shè)有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義。該項目地處由高架段向地下過渡的位置，場地周邊較為空曠，但地面上方有一500KV超高壓國家電網(wǎng)與線路斜交，施工限高12米，采取常規(guī)工法安全風(fēng)險較大，所以選用該段為模擬GPST試驗段，采用斜面始發(fā)或到達(dá)模擬零覆土的工況下，目前已圓滿完成了超淺埋段施工任務(wù)。

1 試驗段工程概況

淺埋盾構(gòu)段隧道位于南京市江寧區(qū)既有將軍大道上，右線盾構(gòu)段長約123.659m，左線盾構(gòu)段長約124.591m。本區(qū)間盾構(gòu)段擬采用一臺Ф6340土壓平衡盾構(gòu)施工，試驗段管片左右線合計204環(huán)，左線平曲線半徑R950m，右線平曲線半徑R1000 m，坡度-28‰。始發(fā)井盾構(gòu)覆土4.7米，盾構(gòu)推進(jìn)至77環(huán)～82環(huán)為超淺覆土段，隧道覆土厚度小于0.3D（D為隧道直徑6. 2m，長度7.3m，含覆土漸變段1.3m）。淺埋盾構(gòu)段隧道斷面主要處于①-2素填土、②-3C2粉土、②-1b2粉質(zhì)粘土 、④-1b1粉質(zhì)粘土，有小部分J31-1、J31-2全、強(qiáng)風(fēng)安山巖，場址區(qū)地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水。

2超淺埋及地面出入式盾構(gòu)風(fēng)險分析及改進(jìn)措施

該工法與常規(guī)盾構(gòu)工法之處同，主要在于淺覆土的施工方法，因此應(yīng)用常規(guī)工法施工會產(chǎn)生因"淺"而出現(xiàn)以下風(fēng)險如：開挖面失穩(wěn)、盾構(gòu)機(jī)背土、漿液外竄、管片變形和隧道上浮等風(fēng)險。

2.1 在設(shè)計管片選型方面

（1）采用直螺桿代替彎螺栓工藝，以加強(qiáng)管片預(yù)緊時的效果；GPST盾構(gòu)管片每環(huán)管片使用斜螺桿（28根/環(huán)）、定位棒（6根/環(huán)）、通長螺桿（4根/環(huán)）；（2）在端部增加定位銷以增加片塊與塊之間的咬合效果；（3）增加縱向拉桿以加強(qiáng)縱向管片之前的預(yù)緊效果；（4）在隧道底部管片中增加錨桿孔，在隧道成型后注錨桿增加抗浮效果以增加管片外部連接；

2.2 在盾構(gòu)機(jī)及配套設(shè)備改進(jìn)方面

2.2.1 采用緊湊型設(shè)計：

由于始發(fā)井較小（長30米），將原先67米的盾構(gòu)全長改造為35米，其中盾體長7.4m，管片穩(wěn)定裝置10m車架由原來的5節(jié)壓縮成2節(jié)，原來的循環(huán)水箱、空氣壓縮裝置放置在地面，注漿系統(tǒng)和添加劑進(jìn)行合并且長度進(jìn)行壓縮，電器系統(tǒng)采用大功率電機(jī)2臺且立體放置以節(jié)約空間，油脂、潤滑系統(tǒng)位置進(jìn)行改移至中盾內(nèi)以節(jié)約空間，螺旋輸送機(jī)和雙軌梁套的管片穩(wěn)定裝置的中間。

2.2.2 增加管片穩(wěn)定裝置：

由于本區(qū)段覆土比較淺，在零覆土和超淺覆土下，管片易成豎鴨蛋，為此設(shè)計了管片穩(wěn)定裝置，該裝置外徑5400mm且有8個支撐環(huán)各支撐1環(huán)管片，每環(huán)管片兩側(cè)有油缸驅(qū)動的可伸縮的半圓形頂塊，頂塊圓周上布置了滾輪用來撐住管片，可根據(jù)實際情況用油缸調(diào)節(jié)頂塊的伸縮量，油缸的伸縮行程為0-50mm在特殊情況下可以手動調(diào)節(jié)每個滾輪的伸縮量；盾構(gòu)行進(jìn)時拖動該裝置一起向前走，油缸上配備有壓力和行程傳感器，可檢測每一支撐環(huán)的實際狀態(tài)然后進(jìn)行實時控制，能有效保證管片的穩(wěn)定性。

2.2.3在刀盤設(shè)計方面優(yōu)化

采用大開口率的刀盤設(shè)計以便盾構(gòu)機(jī)在零覆土或土壓較低的情況下順利的切削、輸出土體，該盾構(gòu)的刀盤開口率為60%，刀盤配置為：切削刀134把高度105mm，貝殼刀51把高度135mm，羊角刀8把高度115mm，中心刀1把高度345mm。

2.3 在盾構(gòu)施工技術(shù)方面的改進(jìn)措施

對盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行嚴(yán)格計算，建立合適的土壓，采取小扭矩慢速推進(jìn)的模式。 由于始發(fā)井較小，始發(fā)時出土須從車架中間出土，所以只能采用的小土斗進(jìn)行輸送渣土； 機(jī)場線采用小坍落度大比重的改良型惰性漿液進(jìn)行同步注漿，改良型厚漿特性見下 本工程所使用的惰性漿液具有凝結(jié)時間短抗壓強(qiáng)度高等特點，在使用過程中是通過調(diào)整原配合比的水膠比、膠砂比、膨水比、粉灰比以及外加劑FDN-3和硅灰來滿足實際施工的需要，如通過減小水膠比或膠砂比可縮短漿液的凝結(jié)時間和稠度，適當(dāng)摻量的減水劑可改善惰性漿液的流動性和提高漿液的抗壓強(qiáng)度，適當(dāng)摻量的硅灰可改善惰性漿液的抗泌水性，提高漿液的保水性、粘聚性和抗壓強(qiáng)度等反之則相反。在正常推進(jìn)的過程中定期或不定期的對厚漿漿液進(jìn)行抽查試驗且做試塊，其中3天抗壓強(qiáng)度不低于1MPa，28天抗壓強(qiáng)度不低于4MPa為合格，厚漿配合比如下表：

2.4 對淺覆土段及零覆土段土體的穩(wěn)定處理

（1）斜坡面噴射50mm厚的M5水泥砂漿；（2）斜坡面梅花型布置（@3000X3000） ？60PVC泄水花管，泄水管總長1.1m，插入斜坡面76cm。（3）距離斜坡面4.6米處做旋噴樁止水帷幕？600@400；（4）導(dǎo)坑外打設(shè)2口降水井，導(dǎo)坑內(nèi)靠近斜坡面的兩條隧道中間打設(shè)1口降水井；（5）在左右線隧道中心做一排隔離加固樁，采用鉆孔灌注樁直徑600mm進(jìn)行加固，樁的有效長度為11m，加固范圍為65.4m，布置范圍為從盾構(gòu)0覆土段開始直至65.4m的長度距離，布置范圍內(nèi)前半段樁的中心距為1.6m，共計14根。后半段樁的中心距為2.1m，設(shè)有9根樁，鉆孔灌注樁冠梁取800mm×600mm，長度為40.9m。

2.5 在后期使用階段的抗浮措施

2.5.1管片底部增設(shè)錨桿

在隧道垂直中線底部管片左右兩側(cè)5.63°和28.13°位置的管片上各預(yù)埋一個抗浮錨桿預(yù)埋件，錨桿采用全粘結(jié)方案桿體采用HRB335級鋼筋，孔徑Ф90mm水泥采用42.5新鮮普通硅酸鹽水泥高壓灌漿，注漿壓力不小于0.6MPa，錨桿自管片外側(cè)至土中深度不小于8m，錨桿的打設(shè)范圍為自導(dǎo)坑端頭8環(huán)管片。

2.5.2增加抗浮板壓重

在左右線零覆土管片分層對稱壓實回填后在地面增加一層25m×23m×0.4m的鋼筋砼壓板，壓板上面做道路綠化帶，綠化帶兩側(cè)才是 行車路線以進(jìn)一步將管片的上浮度降到最小。

3結(jié)束語

南京機(jī)場線淺埋盾構(gòu)施工在全國是首例進(jìn)行超淺覆土施工的，在世界上日本曾經(jīng)成功的進(jìn)行過首次淺埋盾構(gòu)施工，淺埋盾構(gòu)不僅應(yīng)用于地鐵施工在市政工程中的大直徑的管道工程、公路隧道及過江隧道工程中會有更廣泛的借鑒意義，但是淺埋盾構(gòu)施工在一定程度上承擔(dān)著很大的風(fēng)險，通過南京機(jī)場線淺埋盾構(gòu)的順利貫通為我們以后的施工提供了借鑒、指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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