超大直径土压平衡盾构隧道施工关键技术研究

张 乙

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001)

超大直径土压平衡盾构隧道施工关键技术研究

张 乙

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001)

就超大直径土压平衡盾构隧道施工关键技术进行合理分析和探讨，以促进隧道工程施工质量进一步提高。

超大直径；土压平衡；盾构；隧道施工；关键技术

1 超大直径土压平衡盾构进出洞施工技术

在城市的发展中，超大直径土压平衡盾构隧道施工占据着非常重要的地位，需要对其施工中的关键技术有一定了解，才能更好的促进施工质量进一步提高。根据相关研究和调查发现，各种超大直径盾构进出洞技术的应用，都是结合利用加固、降水两种方法，其中，加固方式有：第一，三轴搅拌法；第二，冻结法；第三，高压旋喷桩结合法。在我国各种隧道建设中，上海中环上中路越江隧道在实际施工时，采用的超大直径盾构进出洞技术，是通过冻结法俩进行加固处理的。通常情况下，冻结法有着如下几种特点：第一，环保性较好；第二，止水性较好；第三，安全性较好。但是，土层在冻结的时候，其可能出现融沉、冻胀等现象，从而影响工程的施工质量，并且，土体解冻后的稳定性不够强、解冻时间与隧道变形情况等都有较大控制难度。因此，需要对上述冻结法进行一定改良，采用分区域进行强制解冻、注浆的方式，可以使其稳定性、强度等大大提高，从而有效减少地面变形情况。与此同时，地层的稳定时间也会缩短，即在很短的实践内容可以得到有效融沉，并且，隧道壁在采取注浆处理后，其稳定性不会受到很大影响，对于缩短整个隧道工程的施工工期有着极大意义。

由此可见，加固处理如果采用三轴搅拌站、高压旋喷桩相结合的方式，不但能很好的满足超大型盾构进出洞的相关要求，还能降低施工成本、缩短施工工期，从而在保证降水良好性、加固质量等的基础上，提高整个隧道工的施工安全性。

2 超大直径土压平衡盾构开挖面稳定控制技术

在盾构施工过程中，开挖面具有的稳定性，会给地表沉降情况带来极大影响。根据相关研究发现，超大直径土压平衡盾构的开挖面具有的稳定性，有着如下几种特点：第一，开挖面稳定控制机理方面。超大直径型的在土压平衡盾构中不适用；第二，超大直径土压平衡盾构，使土体压力的分布差异性很大，并且，可以在同一个断面上切削土层，从而大大提高其开挖面稳定性的控制难度。

在上述情况下，可以从如下几个方面来加强开挖面稳定控制：第一，开挖面支护土压系数的确定，需要合理运用试掘进技术、试验段，才能确保其调整与实际施工情况相符；第二，有效改良土仓内的土体，以提高开挖面支撑介质土砂的塑性和粘稠度，并降低其摩擦角和渗透率等。同时，土仓内土压力的波动范围有效减少，可以使开挖面稳定性提升，并且，压力仓内渣土流动性的提高，可以使盾构总推力、刀盘扭矩等有效降低。第三，合理改制盾构，如土仓压力监控系统的完善、土体改良系统的增设等。

3 超大直径土压平衡盾构单液浆注浆压力、注浆量双控技术

3.1 同步注浆单液浆施工技术的分析

根据以往膨润土单液浆的应用情况来看，其如果是盾构的同步注浆液，是不具备较好可硬性的，在将其注入到土层以后，浆液中的主要骨料、水会出现分离现象，从而出现水分大量流失的情况，最终增大隧道后期沉降的控制难度。因此，注重双液型浆液的合理应用，通过水泥浆液、具有速凝剂作用的水玻璃的共同作用，可以大大减少初凝时间，并使早期强度、后期强度都增大，甚至缩小其固结后的体积。但是，这种施工技术的施工要求较高，必须加强施工控制，并且，注浆量非常大，会给周边土体带来极大扰动，从而影响浆液填充的均匀性。

与大直径盾构相比，超大直径土压平衡盾构浆液流动的距离要长一些，因此，其对如下几个方面的要求较高一些：第一，稳定性；第二，填充性；第三，流动性；第四，粘稠度，才能实现盾尾间隙的有效填补，最终避免土体劈裂现象出现。目前，超大直径土压平衡盾构浆液使用的骨料主要是砂，胶凝材料主要是粉煤灰、石灰，并将一定量膨润土、外加剂添加进去，可以使浆液的性能发生很大变化。在实际施工过程中，上述浆液在利用浆液自身抗剪屈服强度的情况下，可以避免隧道出现极大变形情况。所以，新拌浆液的可泵性，是对坍落度进行检测，并且，通过现场试验、室内试验后发现，单液浆具有的泵送性更好，从而能获得更好填充效果。与此同时，泵送过程中不会泌水、没有堵塞情况，从而避免泥水后窜情况出现，也不会给盾尾装置造成破坏。另外，上述浆液具有的抵抗隧道上浮的能力较好，并且，成本比双液浆要低30%到50%之间。

3.2 注浆压力、注浆量双控技术的分析

以往盾构施工同步注浆技术的应用中，施工人员对注浆量控制比较看重，但对注浆压力没有给予高度重视，并且，随着城市发展这种注浆技术已经不能很好的满足其需求。在这种情况下，注浆压力、注浆量双控技术的合理运用，通过严格按照相关标准执行，可以更好的保证盾尾后方的压力平衡性。同时，注重注浆量的有效控制，让注浆率保持在110%和140%之间，可以获得如下几种效果：第一，地面后期的沉降有效减少；第二，后期沉降的稳定时间有效减少；第三，盾尾后方的变形情况有效减少。由此可见，在实践施工过程中，如果遇到盾构穿越地层比较复杂的情况，或者是需要在重要建筑物中穿越，则需要注重注浆压力、注浆量双控技术的合理应用。

4 超大直径土压盾构运行时给周边土体带来的影响分析

在我国各种隧道工程的研究中，超大直径土压盾构运行的研究还比较少，因此，结合上海的相关工程来进行分析，需要在盾构推进断面上完成如下工作：第一，水土压力计的埋设；第二，测斜管的埋设；第三，地表沉降观测点的埋设；第四，深层沉降观测点的埋设。根据研究结果和相关分析发现，盾构推进带来的影响主要呈现椭圆形，并且，盾构切口前方的土体也会受到影响，在位移距离是10 mm左右时，影响范围是盾构上方10 m左右、侧向2.6 m左右。与此同时，盾构推进会给横向沉降槽的宽度带来影响，与实际施工情况有着极大联系，因而地表的变形范围在切口前的20 m、盾尾后方的40～70 m之间。另外，后期的变形在总变量中的占比是30%和50%之间，并且，盾尾脱出后的15～25 d之间，变形逐步处于稳定状态，不会给隧道的整体质量带来更多影响。

[1] 胡斌.超大直径土压平衡盾构复杂地层中下穿机场滑行道沉降控制技术研究[J].城市道桥与防洪,2015,(8):128-131.

[2] 周文波.超大直径土压平衡盾构在中心城区公路隧道中的应用技术探讨[J].现代隧道技术,2013,(3):1-7.

[3] 王梦恕.中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[J].隧道建设,2014,(3):179-187.

2016-12-19

张乙(1976-)，男，贵州安顺人，高级工程师，研究方向：公路与桥梁工程。

U455.4

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1008-3383(2017)03-0166-02