36盾构浅覆土立交掘进技术

3-2-36盾构浅覆土、立交掘进施工技术 1．前言 1.1盾构浅覆土、立交掘进施工概述 目前，我国正处于大规模建设时期，基础设施，尤其是交通设施建设如火如荼。在城市中，以地铁为龙头的地下空间综合利用和建设，受既有建（构）筑物和有限空间的限制，出现了大量困难线型（如小半径、大纵坡）或复合近接（小净距、下穿铁路、立交、叠交）的隧道工程。两线立交盾构隧道掘进时，后掘进隧道会引起地层的应力重分布（加载或卸载），并导致地层的移动，从而产生对先施工隧道的影响，这个影响及距离干脆相关，及距离成反比。而两线立交时上部隧道覆土厚度常常小于1.0～1.5DD为开挖外径，多为浅覆土隧道。盾构浅覆土常常伴随立交掘进出现。 1.2适用范围 适用于软土地区土压平衡式盾构机浅覆土及立交掘进。 2．盾构浅覆土、立交施工工艺 2.1工艺流程图 工艺流程如图2-1所示 图2-1 盾构浅覆土、立交掘进工艺流程图 2.2盾构掘进依次方案选择 遵循先施工立交段下部隧道，后施工立交段上部隧道的方案。 2.3地表协助措施 地基加固 1、地基加固类型及范围 隧道顶覆土厚度小于0.6D（3.8m）的浅覆土地段须进行覆土措施处理，偏于平安取4m。采纳深层搅拌加固，加固范围横向为线路中线以外6m，竖向由地面至隧道底下3m，纵向为沿线路方向覆土厚度小于4m。 2、地基加固要求 地基加固后土体指标为无侧限抗压强度qu≥0.8MPa，渗透系数K≤110-8cm/s。 地表压重 在浅覆土段盾构掘进时对地表采纳袋装钢渣压重，换算覆土厚度应≧1D，待满意覆土要求后方可通过盾构。隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值。 ① 地表压重计算（kg/m2）,该段土层平均比重为1850kg/m3，盾构直径为6.34m W1850（6.34-H） W地表单位面积压重 H隧道覆土厚度 ② 地表压重范围 横向以隧道中线为中心，左右两侧各6m，共宽12m。纵向浅覆土段整段。 设置抗浮板 为防止在浅覆土段盾构推动过程中盾构机抬头及考虑后期运营抗浮须要，在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚50～100cm，抗浮板两侧设φ600～φ800钻孔抗拔桩，桩长为板下20～30m，单桩抗拔力满意运营时隧道抗浮要求。具体参数应依据工程实际状况检算。抗浮板设置及地表压重如图2-2所示。 图2-2 抗浮板及地表压重示意图 2.4隧道协助措施 隧道管片壁后注浆加固 1、已建隧道内注浆加固 在上部隧道施工前，通过下部隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加强隧道两侧的土体强度，待达到肯定强度后，才能施工上部隧道。其加固范围为管片壁后2m。 2、上部隧道内注浆加固 上部隧道每掘进完成5环，刚好通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固。在立交段均为增设注浆孔管片，每环有16个注浆孔。其加固范围为管片壁后2m。两线立交加固如图2-3所示 图2-3两线立交注浆加固示意图 已建隧道内压重 在立交段，上部隧道开挖后，下部隧道上方由于应力释放而使其失去原有的平衡状态，引起隧道及四周土体肯定程度上的“回弹”。在上部隧道推动前，在下部隧道内采纳袋装钢渣进行压重。 压重范围立交交叉点前后各15m，共30m。压重重量5t/m 压重时间盾构开挖面前3环，上部隧道每推动一段，刚好在下部隧道内压重一段。 分期卸载盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，依据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间。 隧道内设纵向加劲肋 1、已建隧道内设加劲肋 针对上部隧道施工对已建下行线的影响，在下行线隧道靠近开挖面前20m，后20m，共40m范围管片设置加强肋。加强肋采纳双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其及管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。 2、上部小曲线隧道内设加劲肋 立交段上部隧道若位于小半径曲线上，隧道纵向位移较大，在上部隧道靠近开挖面后60m范围管片设置加强肋以增加隧道纵向刚度，限制其纵向位移。加强肋采纳双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其及管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。加劲肋部位及构造详见加强肋构造图1及加强肋构造图2。 加强螺栓复紧 每环推动结束后，必需拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推动时进行复紧，克服作用于管片推力产生的垂直分力，削减成环隧道浮动。 2.5盾构施工参数选择 1、掘进速度 掘进速度1～2cm/min。即避开因推力过大而引起的侧向压力的增大，又减小盾构推动过程中对四周土体的扰动。 2、土仓压力 土压力设定值以开挖面前端土体略微隆起0.5～1.0mm为宜。其波动值限制在0.02MPa以内 3、出土量 限制盾构出土量为理论计算量的97左右，同时视监测状况合理调整出土量。 4、超挖 超挖量≤5‰。 5、注浆参数 同步注浆量2.6～2.8 m3/环，浆液稠度9～11cm。二次洞内注浆频率每掘进完成2环。 每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，浆液配比采纳水泥氯化钙水玻璃＝3011，水灰比为0.6。二次注浆压力限制在0.3Mpa以下；注浆流量限制在10～15L/min，注浆量约0.5m3/环。 6、左右千斤顶行程差 单环变更量255cm，当前量≤20cm。 2.6盾构及管片纠偏 盾构掘进中，由下述方法保证盾构推动轨迹和隧道设计中心线的偏差在设计允许范围内。 1、采纳调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏 盾构共有22个千斤顶，按上、下、左、右四个扇形分布，推动千斤顶的油泵为变量泵，当盾构须要调整方向时，可通过比例阀调整四个区域的油压，来调整千斤顶的顶力。 如盾构偏离设计轴线，而需纠偏时，可在偏离方向相反处，调低该区域千斤顶工作压力，造成两千斤顶的行程差，也可采纳停开部分千斤顶方法，获得行程差。但这样易造成衬砌部分区域受力不匀，使管片损坏。 盾构纠偏时，要使千斤顶各区域压力分布呈线性状态，如盾构要向右纠，除左区要较右区有一个较大的压力差外，上、下区域的压力也要适当，一般可取左、右区域压力的平均值。同理，如需上、下纠偏时，可造成上、下区域千斤顶的压力差。 2、采纳微量楔形料进行隧道管片纠偏 在曲线段采纳管片环面上粘贴楔形低压棉胶板的方法，使直线段管片成为微量楔形轴线和设计轴线拟合。 石棉橡胶板的压缩率为12，分段粘贴好的石棉橡胶板经推动过程中千斤顶压缩后，成一平整楔形环面。 管片在制造中，会存在微小的误差（特殊是环宽的误差），管片在拼装过程中也会产生误差，这些误差的积累和发展，会导致盾构虽未偏离设计轴线，但盾尾的管片变得越来越难拼装，测量管片的偏差，会发觉管片中心线已呈偏离设计轴线的趋势，实行以下预防措施 a、在每一环管片拼装时，测量上一环管片及盾构内壳上、下、左、右各点的间隙，若各点间隙均在1cm以上，可视作管片轴线及盾构轴线拟合。若测得某点间隙小于1cm，则可视作管片已起先偏离盾构轴线，此时可用微量石