复合牙灌浆孔支顶法在盾构施工过矿山法隧道中的应用.doc

复合牙灌浆孔支顶法在盾构施工过矿山法隧道中的应用桥隧机械&拖工技术bridgeandtunnelmachinery&constructiontechnologyrmcm复合牙灌浆孔支顶法在盾构施工过矿山法隧道中的应用applicationofcompositedentalgroutingholesbranchtopmethodinshieldconstructionofdrillandblasttunneling陈昊chenhao广州地下铁道总公司.广东广州510380guangzhoumetrocorporation,guangzhou510380,guangdong,china【摘要】以广卅i地铁5号线区庄站至杨箕站盾构区间盾构过矿山法隧道施工为例,介绍了自主研发的复合牙灌浆孔支顶法及其在过矿山隧道的成功应用,可为今后类似的城市轨道交通盾构施工提供借鉴和参考.【abstract】takingtheconstructionofsectionfromquzhuangstationtoyangqistationofguangzhoumetroline5asaexample,thecompositedentalgroutingholesbranchtopmethodwasintroduced,whichwasresearchedanddevelopedindependentiy.1tssuccessfulapplicationinshieldconstructionofdrillandblasttunnelingwasexplored.thestudyresultscanprovidereferenceforsimiiarshieldconstructionofra_itransit.【关键词】隧道工程;复合牙灌浆孔支顶法;矿山法隧道:盾构【keywords1tunnelengineering;compositedentalgroutingholesbranchtopmethod;drillandblasttunnelingshield中图分类号:u455.43文献标志码:b文章编号:1000033x(2011)040081030引言由于城市空间有限,城市轨道交通盾构法施工中经常会遇到过桩及过矿山法隧道的案例.为确保施工安全,减少施工对于周围环境的影响,必须采取合理的措施在传统过矿山法隧道施工中,盾构机一边推进.一边拼管片,一边向管片背后喷射豆砾石,并同步注入双浆液.以充填管片和隧道间的空隙,这种方法虽然用得较多,但并没有十分成功的案例,且施工速度很慢:另外,还会出现管片错台及其凹凸现象难以控制,管片防水及盾构姿态及轴线的控制等问题.本文以广州轨道交通五号线区杨区间施工过矿山法隧道的施工为例,介绍了复合牙灌浆孔支项法在盾构过矿山法隧道中的应用情况1工程概况广州市轨道交通五号线杨箕站到区庄站盾构区间工程,左右两条隧道包括若干段矿山法开挖的隧道,隧道所经过的主要岩层为人工填土层,冲洪积成因的淤泥及淤泥质土层,粉细砂层,中粗砂层,(粉质)粘土层,残积成因的粉质粘土层,总厚度为3.0i3,5nl.下伏基岩主要为白垩系的泥质粉砂岩和少量砾岩矿山法隧道采用爆破开挖,栅格拱架,钢筋网片与喷射混凝土作为衬砌,盾构机管片作为隧道二衬为保证盾构机沿设计轴线前进,矿山法隧道施工完成后,在隧道底部施工一导向平台.导台支撑着盾构机并为盾构机前进起导向作用,盾构机在导台上空载推进并拼装负环管片.导台采用c30素混凝土施工.高度为150mm由于盾构机刀盘外径为6280mm,刀盘项部与隧道壁只有70mm间距,因此矿山法隧道严禁欠挖,同时导台的高度和轴线必须控制在设计允许的误差范围内.导台断面弧长与隧道中心夹角为60.,以保证盾体与导台有足够的接触面:导台弧面施工必须满足设计要求,使盾体与导台保持均匀接触.导台起点从洞门开始,一直至隧道端墙前方,导台rmcm桥隧机械&施工技术bridgeandtunnelmachinery&constructiontechnology与端墙之间预留1m长的缺口,使盾构机刀盘在缺口处顺利旋转并切入端墙.在盾构机顺利进入矿山法隧道段以后,一边拼装负环管片一边空推进入隧道.负环管片拼装完毕后即开始正式拼装隧道内的管片.盾构机穿越隧道后即切入土体进行正式的掘进施工盾构机始发及试掘进施工工艺流程见图1.始发前各项设备放置见图2,盾构机矿山法空推流程示意图见图3,盾构机过矿山法隧道出洞工艺流程示意图如图4所示.始发准备安装洞门密封蟮空推过矿山法隧道安装盾构机始发托架盾构机组装,安装反力架,盾构机系统调试j拼装负环管片,盾构机整机试运转卜盾构机贯入作业面,继续拼装负环管片图i盾构始发工艺.1jl1w.七jiit黄:_一t.1i反力架l图2始发前各项设备放置2复合牙灌浆孔支顶法盾构机过矿山法隧道经过作者和相关单位技术人员论证后,尝试了自主创新的一种新施工方法复合牙灌浆孑l支顶法,以达到盾构机快速通过隧道,并可同时保证施工质量.基本方法如下.在导台上的注浆孔填满单液浆f单液浆的主要成分是速干水泥),其他注浆孔填充一定数量的单液浆后,安82图3空推流程破除洞门l2111厚人工钻孔桩i盾构机安装调试结束安装洞口止水帘布橡胶板拼装负环管片lr目门,il各ltl,fl涂刷盾尾密封油脂盾构机推进出洞拆除支顶注浆圈4盾构机过矿山隧逼出嗣7-乏流栏装钢质复合牙灌浆孔支顶(单液浆未堵住注浆孔,支顶能顺利安装),支顶棒端部顶住矿山法隧道壁,另一端通过支顶棒螺栓固定在二次注浆孔内.安装一个支顶后,再往上一个注浆孔喷射单液浆,同样填充一定数量的单液浆后再安装支顶.逐渐往上直至隧道顶部.二次注浆完成,浆液凝固后.管片背后已被浆液和豆砾石等混合物完全密实包裹并支撑着管片,复合牙灌浆孔支顶对支撑管片已不起作用,此日寸将隧道内支撑管片的支顶全部从二次注浆孔拧出.使管片不会发生位移和变形.依次使用本方法直至盾构机驶出矿山法隧道.具体方法,流程及说明如下.2.1主要流程(1)加工复合牙灌浆孔支顶(材质为钢).f2)在管片安装前把原灌浆孔打通,利用原灌浆孔安装支顶作侧支撑,在管片脱离盾尾后让其自然下落到导台上.f3)在底管片邻块和封顶块邻块的灌浆孔内安装钢制支顶.同时利用纵向螺栓的拉力共同把管片适当限制住.f4)通过暗挖段后盾构机适当施加推力,把隧道内的管片压紧.紧固螺栓后再由管片吊装7l(衬砌环1点或11点)填装豆砾石,然后注入单浆液,再一次紧固螺栓.盾构机过矿山法隧道,支顶安装示意图见图5.l皇f5互贝曩蓑2.2复合牙灌浆孔支顶的分类因隧道内运输设备,盾构机后配套台车的重量和管片自重等原因,安装在隧道侧下部的支顶受力最大,安装在隧道两侧水平位置的支顶受力较大.安装在隧道上部的支顶受力最小.因此将支顶棒据实际需要设计为几种长度,每种支顶棒长度根据管片的厚度,二次注浆孔螺纹长度和管片与隧道初期衬砌间距确定,确保每个支顶安装后都能对管片进行较好的支撑.2.3复合牙支顶的作用盾体完全进入土体后矿山法隧道初期衬砌与管片之间的空隙两端头被完全封闭,一端被土体封闭.另一端被洞门压板和洞帘封闭.因此从洞门第一环开始逐环对所有的管片进行二次注浆将管片背后间隙再次填充密实.对管片进行注浆时,管片受到浆液较大的浮力,管片有明显的上浮趋势,但由于每环管片上部都安装了支顶,有效地阻止了管片的上浮.二次注浆结束后,对注浆前后bridgeandturtnemachine桥c机on械stru&ion施te工chn技olo术gyrmc:m1&_整个隧道的中心高程进行测量和比较,管片最大上浮量仅为1.5mm.安装钢质复合牙灌浆孔支顶在管片完全脱离盾尾后对整环管片进行了较好的支撑,有效地防止了管片下沉产生的错台,以及隧道两侧管片向外扩张而产生的凹凸现象.2.4复合牙支顶的安装及拆除回收回收支顶在二次注浆浆液完全凝固后,管片背后已被浆液和豆砾石等混合物完全密实包裹并支撑着管片,复合牙灌浆孔支顶对支撑管片已不起作用.此时将隧道内支撑管片的支顶全部从二次注浆孔拧出,管片不会发生位移和变形.回收后的支项可重复使用(少数支顶因受较大的阻力或被卡住而无法拧出).支顶收回后盾构机进入实体掘进,可根据本单位施工计划进行掘进,盾构机出洞时和进洞时的工艺流程基本相同.3结语施工使用自主创新的复合牙支顶方法.节约了盾构机过矿山法隧道的时间.缩短了工期.使隧道各项质量符合地铁公司的标;隹要求.管片块与块之间的最大错台量为5mm,环与环之间最大错台量为8mm:隧道的断面水平直径和垂直直径最大差值仅为9mm.椭圆度为2d(小于5d);隧道中心高程最大偏差为8nlm,水平偏差最大为6mm.该段隧道施工结束后.对管片错台和隧道中心线进行了测量和复核.管片错台,隧道椭圆度和隧道中心线,隧道防水等各项成洞指标完全满足盾构隧道规范要求.参考文献:1施仲衡.地下铁道设计与施工m陕西科学技术出版社,2000.2朱永全,宋玉香隧道工程m北京:中国铁道出版社,20063白云上海地铁区间隧道盾构掘进施工技