软土地层超深覆土环境下大直径盾构施工技术探讨.pdf

软土地层超深覆土环境下大直径盾构施工技术探讨 李章林 上海隧道工程股份有限公司， 上海 摘 要： 以虹梅南路 金海路通道越江段工程为背景， 从盾尾刷与盾构驱动密 封、 盾尾变形、 成环隧道渗漏和开挖面稳定等风险控制方面， 探讨了软土 地层超深覆土环境下大直径盾构施工技术， 为类似工程施工提供参考依 据。 关键词： 软土 大直径 盾构 超深覆土 施工技术 在软土地层超深覆土环境下， 大直径盾构掘进面临高水压施工难 点， 主要风险有： （ ） 盾尾、 盾构驱动等部位的密封性； （ ） 盾尾易变形； （ ） 成环隧道易渗漏； （ ） 开挖面易坍塌、 失稳。 为确保工程安全、 顺利完成， 必须采取有效措施规避上述风险。以 虹梅南路 金海路通道越江段工程为背景， 探讨富含水软土地层超深 覆土环境下大直径盾构施工技术。 工程背景 上海市虹梅南路 金海路通道越江段工程位于黄浦江中上游， 连 接闵行区和奉贤区。工程线路全长约 ； 其中， 盾构段（ 圆隧道） 全长 ， 隧道衬砌管片外径 ， 厚 ， 宽 ， 采用一台 泥水气平衡盾构施工。 盾构机刀盘直径 ， 切口环外径 ， 盾尾外径 ， 盾构本体呈倒锥型。盾构机密封设计工作压力 ； 盾尾壳 体设计工作压力大于 （ 抗变形能力） 。 图 最深覆土位置隧道平面图 图 最深覆土位置隧道地质纵剖面图 圆隧道段最大覆土厚度 ， 位于闵行岸上段， 靠近防汛墙（ 见图 和图 ） 。该位置隧道线路平面为直线， 纵向坡度为 。盾构穿 越断面范围内土层主要有： 灰色淤泥质黏土、 灰色粘土、 灰 色粉质粘土粉质粘土、 暗绿色粉质黏土、 草黄色黏质粉土夹粉 质黏土、 草黄色砂质粉土和灰黄 灰色粉砂， 地质纵剖面见 图 。 软土地层超深覆土环境下大直径盾构施工难点分析 本次盾构掘进位于富含水软土地层中， 隧道顶覆土厚度达到 ； 计算盾构中心切口水土压力达 ， 属于超深覆土施工。施工难 点主要有： （ ） 盾尾及轴承密封渗漏控制难度大； （ ） 盾尾易变形； （ ） 高水压下， 成环隧道易出现渗漏； （ ） 盾构穿越及层， 该土层为承压含水层， 在承压动水头压 力下易发生流砂、 崩塌现象， 影响开挖面稳定和隧道安全。 针对上述施工难点， 着重从以下几方面解决： （ ） 采取措施防止盾尾及轴承密封漏水； （ ） 从盾构设计制造、 管片拼装等方面， 采取措施防止盾尾变形； （ ） 严格控制管片厂内制作、 防水施工、 拼装等环节的施工质量， 控制成环隧道渗漏； （ ） 通过合理设定切口压力、 保证泥水质量等， 实现开挖面稳定。 施工过程中技术措施 防止盾尾及轴承密封漏水技术措施 （ ） 最大顶覆土约 ， 故轴承密封及盾尾密封额定承载力必须 达到 ， 保证有一定的安全系数来承受高水压， 施工时拟采取以 下措施： 掘进过程中足量压注密封油脂， 保证密封腔内油脂充足， 无渗漏 通道； 掘进过程中密切关注轴承密封油脂注入压力有无突变， 主轴承 温度是否上升过快等情况； 掘进过程中对齿轮油每周检测 次， 以检查轴承密封是否完好。 防止密封腔内存在渗漏通道， 造成少量泥水或油脂渗入齿轮箱内， 从而 污染齿轮油。 （ ） 施工过程中重视盾尾刷的保护工作， 落实并执行以下相关措 施： 盾尾刷内的油脂填充及压注； 盾尾间隙保持均匀 施工中严格控制盾构机姿态， 避免大幅度纠偏； 拼装时控制管片成 环质量， 保证盾尾间隙均匀。采用管片自动选型系统， 将管片间隙作为 管片选型的最主要因素， 控制盾尾间隙。 盾尾清理。在每环施工完成后进行盾尾的清淤工作， 及时抽水， 保持盾尾内清洁， 防止垃圾进入盾尾。在盾尾处设置大功率排污泵， 并 对排污系统进行日常维护保养， 确保排污系统的正常工作。 （ ） 同步注浆施工满足要求 同步注浆采用注浆压力和注浆量“ 双控” 模式， 注浆量控制在理论 间隙的 。施工过程中， 注浆量控制在 ， 注浆 压力为 。 防止盾尾变形技术措施 防止盾尾变形的主要技术措施有： （ ） 盾构机设计制造阶段， 确定满足 最大承受压力， 且出 厂质量合格； （ ） 盾构掘进过程中， 控制掘进轴线， 勤纠少纠， 减小纠偏引起的 盾尾受力； （ ） 连续掘进， 减少停机时间， 以免浆液在盾壳上结硬， 影响盾壳 受力情况。 防止隧道渗漏技术措施 （ ） 从管片出厂的源头把关， 加强衬砌管片生产的现场质量管理， 提高管片质量， 对于运输至现场的外观明显不合格管片坚决退场处理； （ ） 管片止水条施工质量合格， 拼装过程中不损坏橡胶止水条。 （ ） 严格管理引流和堵漏施工， 保证成环管片无明显渗漏水情况 发生。（ 下转第 页） 年第 期（ 总第 期） 江西建材 交通工程 入稀释过的沥青或用新的灌注材料的封胶。这样方法的修护一般灌入 厘米以上最佳 如果是路面的裂缝很宽， 无法判断是否出现结构性损 坏， 这时就要在现场进行一个详细的检查。将调查得出的数据进行比 较， 还要在路面上选择一条有代表性的裂缝， 并对它进行破坏性检查。 如果检查的结果是这条裂缝无结构性损坏， 并且边缘处也非常良好， 则 先用鼓风机吹干净里面的杂物， 工人进行辅助性的清理， 再用稀释过的 沥青对裂缝进行灌注。这样的裂缝要灌入沥青在 厘米以上。如果这 条裂缝非常的宽， 那么就要先将裂缝切掉 厘米左右， 再用新拌和的 沥青在路面上进行填充， 人工压实。如果裂缝的调查结果是结构无损 坏， 但边缘处严重损伤， 并未扩展。那么将先把两边的路面裂缝边缘切 掉厘米左右的距离， 并将乳化的沥青刷在底层做粘油， 使用在立面处 加入高分子双面粘油。这种语粘油与沥青的材料相互结合， 起到防水 的作用。最后再重新铺设一层混合材料， 将中、 下的断面补齐。 混凝土路面早期病害的维修的注意事项 在城市路面混凝土建筑的早期工程之前， 因为旧路的修铺较复杂， 消耗的时间也比较长， 一般是要先喷乳清的沥青油层， 在铺纤维， 到了 最后才会使用新的混凝土铺设。所以在做这项工作之前， 要把一切工 程的情况组织起来。 第一、 施工的规划和组织要与交通部门联系， 作业的现象一定要按 照国家的有关规定。并在道路两边放置警告牌、 限速标志和导向牌， 有 一定的安全措施。 第二、 施工过程中人员、 单位、 机械的安排。道路施工的单位一定 是正规的， 在人员和机械的方面要充足。并且施工能力强， 还要和各个 管理部门协调好， 做好监督管理工作。 第三、 施工时不用的废料一定要选择合适的地方堆放， 合理的对工 作的时间进行安排。 混凝土路面的沥青加铺改造方案 主次干道的铺设设计方案 重要的城市路面主次干道的铺设沥青的使用一般都在 层， 厚度 在 厘米， 采用先进的改良沥青铺设， 其中含有纤维物质。对于 一般道路的加铺， 沥青的采用为 层居多， 厚度在 厘米左右。 路面改造的工艺分析 如若路面的稳定性和温度性都很不错的情况下， 选择沥青的标准 就是渗入度大， 松散性能强的或者是用良性的沥青加入纤维网的材料。 在对路面的加铺改造前， 厚度一般在 厘米左右， 这种厚度的路面 防裂的效果很好， 沥青的层次也不会过厚， 不会在高温的季节里出现车 辙、 油面等问题。还可以在路面上加设纤维的格栅， 吸油层， 将沥青和 土拌和的夹层， 降低路面的压力集中现象， 有效地抑制路面断层、 裂缝 的产生和扩展。 结语 因为混凝土路面的病害引起的因素很多， 它不论是在施工前的设 计方面， 还是在使用时的车辆方面， 都有些许的不足。目前在我国的路 面病害都有一些相似的共同特点， 所以在路面提升、 优化设计的同时， 也要注意加强施工队伍的管理， 提高路面加铺的工程质量， 施工的规定 要有合理的安排， 尽可能的在路面的设计中提高路面加铺的使用能力， 提高它的寿命年限， 提高投资后的收益效果。 参考文献 陈琳 水泥混凝土路面病害的预防与处理 黑龙江交通科技， 年 期 尤全章 水泥混凝土路面病害问题的探讨 山西建筑， 年 期 宋阳 水泥混凝土路面断板的预防措施 河南省建筑业行业优 秀论文集， （ ） 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 平整场地至标高 施工水泥土搅拌桩（ 包括止水帷幕及坑底加 固）施工地下连续墙和钻孔灌注桩（ 钻孔灌注桩采用回旋钻式旋挖 机）掏槽开挖并浇筑冠梁、 第一道支撑分层开挖土体至第二道支撑 底部设置第二道支撑分条分层开挖土体至坑底（ 每条开挖完成后 及时浇筑该条垫层）浇筑地道底板（ 靠近围护墙处底板浇筑时， 同时 浇筑 高侧墙。沿地道方向， 地道结构与隔离用地连墙和钻 孔桩留 距离。 ）待主体结构混凝土达到设计强度后拆除第二道 支撑浇筑剩余侧墙和顶板（ 西侧结构距旋挖桩留 ） 。 待西侧区域（ 区） 施工完成后， 施工东侧区域（ 区） ， 东侧区域 施工顺序与西侧一致， 待东侧顶板完成浇筑后， 东西侧区域合并成为一 个节段并覆土。 实施后的效果 季华路升级改造工程汾江路地道通过冷冻法等措施后， 基坑施工 非常稳定， 根据基坑施工全过程的监测数据显示， 基坑顶沉降极大值为 ， 小于报警值 ； 基坑顶水平位移为 小于警报值 ； 周边建筑沉降 ； 各项数据均大大小于警报值。 另外， 根据地铁第三方监测单位对施工前、 施工中及施工后受影响 的地铁隧道进行自动化变形监测的监测结果， 本工程地铁结构受施工 影响的最大变形量为 ， 小于报警值。基坑施工达到了预期的目 标。 结语 通过采取连续墙围护、 三轴搅拌桩封底结合冷冻法止水的双保险 措施， 季华路升级改造工程汾江路上跨广佛地铁隧道的基坑止水达到 了非常好的效果， 其一， 保证了开挖基坑本身的稳定， 其二， 更重要的确 保了运营中的广佛地铁隧道的安全， 确保了人民生命财产的安全， 目前， 国内正在大规模的建设和开通地铁线路， 在地铁上盖建设建 筑及隧道等情况将日益增多， 本文介绍的止水方法将给日后类似的工 程提供一个借鉴。 参考文献 何泽刚 地层冻结方法在广州地铁海公区间施工中的应用 刘佼 冷冻法在地铁工程中的应用 工程科技 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 确保开挖面稳定 （ ） 根据穿越土层特性、 隧道中心埋深等参数， 合理设定切口压力。 相邻环切口压力设定值不宜波动过大， 相邻 环的切口压力设定值变 化不超过 。 （ ） 确保泥水质量， 满足开挖面形成泥膜的要求。最深覆土环境 下， 施工进泥密度为 ， 排泥密度为 。 （ ） 施工过程中， 保持进、 排泥物流平衡， 不超挖、 不欠挖。 结 论 通过对软土地层超深覆土环境下， 盾构施工技术研究， 主 要有以下结论： （ ） 软土地层超深覆土环境下， 主要存在盾尾及轴承密封渗漏控制 难度大、 盾尾易变形、 成环隧道易出现渗漏和开挖面稳定控制难度大等 难点。 （ ） 通过足量压注密封油脂， 控制主轴承温度， 盾尾刷及时