盾构机过矿山隧道空推施工关键技术及控制措施
欧阳磊
(厦门轨道交通集团有限公司，福建厦门361000)
摘要厦门轨道交通4号线城场至双过村区间矿山段采用盾构空推拼管片工艺，在施工过程中主要是做好盾构
接收、管片拼装、管片背部豆砾石吹填及注浆、横通道处理、二次始发等关键工序，确保盾构空推的安全与质量。
关键词盾构空推；土压平衡盾构机;豆砾石；吹填；管片拼装;注浆
0引言
随着国内城市轨道交通的大发展，盾构法具有高效、安 全的特征，在轨道交通工程建设中成为首选。在盾构空推过 矿山过程中，重点是做好盾构接收、二次始发准备工作，保证 安全。加强推进过程中管片的拼装质量、豆砾石的吹填尤其 是过空推段后的吹填、背部注桨密实度，确保空推质量。
1工程概况
厦门轨道交通4号线城场站至双过村站区间起于翔安 区城场村天马微电子厂处，以高架形式往南跨越海翔大道、 东坑湾，在炉前村附近以盾构形式下穿，终于洪厝村附近的 双过村站，区间全长5.lkm，其中盾构含矿山空推段1.7km,见 图1〇
城场至双过村区间左线矿山段的里程起止桩号为 2工程地质及水文条件
ZK50+667.000 ~ ZK50+904.000,长度 237m,右线为 2.1地质情况
YK50+667.000 ~ YK50+872.000,长度 205m。在 YDK50+780. 根据地质详勘资料及现场开挖情况来看,整个矿山隧道 〇〇〇处设置净空9.4m x 6m(长x宽）竖井及横通道，竖井深 地质主要为碎裂状强风化花岗岩、中微风化花岗岩。盾构与 25.2m,横通道长15.2m,矿山隧道从小里程往大里程为单线 矿山交界段主要为中微风化花岗岩,地质条件总体良好。上坡，坡度为13%,为单洞单线圆形隧道，两端接盾构区间， 2.2水文条件
见图2。
整个矿山段主要为存于碎裂状强风化~中风化带的基 矿山隧道采用钻爆法施工，衬砌为复合式衬砌,二次衬 岩裂隙水,大里程段呈渗漏状态，小里程段局部呈滴漏状。盾 砌采用预制钢筋混凝土管片，矿山法隧道净空直径 构与矿山交界处主要为基岩裂隙水，水量较小。07400mm，管片外径 空推段地面为农田荒地，无建筑物及地下管线,环境简 单。 综上分析，盾构接收段 地质条件简单，风险可控。 3盾构接收准备工作 为确保盾构的顺利接 收，在盾构接收前，需提前 做好五项工作。3.1断面测量 矿山法隧道初支完成 图1平面位置走向图 后，盾构接收前，先对矿山 • 56 • 第2期（总第226期）路桥工程圓 进行断面扫描，确保整个隧道净空满足要求。3.2水平地质探孔 进一步探明矿山小里程接收段、大里程始发端头地质情 况,确保接收安全。先行进行水平探孔施工，在掌子面四周及 中央共钻探9个孔，深度5m。从水平钻探取芯情况来看，大 小里程均为中微风化岩石，有少许基岩裂隙水，不存在涌水 涌砂地质不良情况，与图纸地质描述相符，接收及始发风险 可控。支持盾构前进的导向平台。导台采用钢筋混凝土结构，标号 C30,内配小12及<|)16钢筋网，导台高度为200mm,导台台 面标高偏差控制在-5~+10mm，浇筑混凝土应密实，保持坡面 平顺。盾构机进人导台的洞口处，在导台两侧预埋两条 160mm x 20mm 钢板。3.5豆砾石堆载 为确保盾构机掘进时豆砾石所提供盾构反作用力，满足 止水条的止水效果，分别在小里程掌子面处及过横通道大里 3.3封堵墙施工 程段处设两堆豆砾石堆载体,髙度为4m，堆载长度为5m,坡 在两侧矿山尽头设800mm厚的封堵墙，内设玻璃纤维 度30° ,其余地段豆粒石平铺弧形状，豆粒石粒径5~ 10mm。 筋格栅,格栅竖向间距l〇〇〇mm，保证掌子面稳定。玻璃纤维 大小里程掌子面前预留1环不平铺豆砾石，以便小里程 格栅随钢架同步架设，且玻璃纤维格栅与钢格栅要可靠加固 能够避免破除端墙时遗留的渣土混人豆砾石中，大里程段盾 联接，确保玻璃纤维格栅伸人钢格栅不小于300mm，三榀并 构机能够顺利切人端墙。 列钢格栅从端头墙外侧开始排列。同时在交界处采用玻璃纤 4盾构接收 维筋锚杆进行加固。玻璃纤维筋锚杆长3m,间距0.75m(梅花 盾构机进人暗挖隧道前40m，要重点做好以下几项工作: 形布置）,在区间隧洞范围内环向布置，最外层玻璃纤维筋锚 一是将推进速度调整到矣10 mm/min,推进推力调整到矣 杆与垂直于洞门方向成15°夹角，其余玻璃纤维筋锚杆垂直 800t，刀盘转速调整到矣丨.5r/min，同时要加强出渣量的监 于洞门方向，见图3。 控;二是要调整盾构机姿态，使其轴线高于设计2cm，确保盾 构机顺利上导台;三是在进人暗挖隧道前的最后3环进一步 将推进速度调整到矣3 mm/min,推力调整到《 600t;四是要加 强人工复测，严控盾构机姿态。 为确保盾构机能顺利地进入矿山隧道，刀盘出洞前，加 强对同步注桨及二次注浆的控制；刀盘露出洞门后，开始对 盾尾外第三环管片进行双液浆注浆作业。每推进一环，即封 闭一环，待盾尾完全进人矿山法隧道后，在盾构机前面检査 盾体与洞门间是否有明水，如有，则继续进行注浆，直至无明 水渗漏，避免盾构隧道外侧地下水通过该间隙进人矿山法隧 道。 5盾构空推 空推分两部分进行，前部分是从接收端到横通道部位， 后部分是从横通道到二次始发段。空推过程主要是控制豆碑 石吹填效果、注浆效果以及管片拼装效果。空推推进速度控 制在在50mm/min，总推力矣600t。 在推进过程中，利用两台喷混凝土设备,分别在2点、10 点钟位置各焊接一根5cm的钢导管，钢管长度与盾壳长度一 致，刀盘侧接喷混凝土设备软管,边推进边喷设豆砾石，吹填 压力控制在0.25 ~ 0.3MPa,见图4。 盾构机过横通道后，由于运输车无法进人前方隧道内, 在矿山法后半段地面进行打孔，孔径200mm。在盾构机通过 横通道后直接在地面进行豆砾石吹填，见图5。 注浆分三次进行，第一次为同步注浆，在推进过程中与 图3格栅钢架及锚杆布置图 吹填同步进行;第二次采用从拱顶注双液浆，每隔三环设一 3.4导台施工 个注浆作业面，形成止水帷幕;第三次是在对止水帷幕之间 在矿山段隧道初期支护完成后，盾构到达前，施工用于 的管片再注水泥浆液。第一、二次注浆压力现场无法建立，注 • 57 • 減 ■路桥工程 5?S 2020 年 桨量根据现场实际情况而定。第三次注 架从拱顶开始注浆，注浆压力保持在 0.25MPa,持续时间2min,则可停止注 架。各浆液配合比如下： 同步注浆配合比(kg/m3):水(500):水泥(160):砂(650):粉煤灰(400):膨润土(70)。 二次注浆配合比:水玻璃与水泥浆 液的体积比为1 : 1,水泥浆液(kg/m3)配合比为水(756):水泥(756)。 第三次注浆材料采用水泥桨 (kg/m3)配合比:水(756):水泥(756)。 注浆要两侧对称进行，防止偏压使 得管片跑位。 6横通道处理 竖井横通道位置的管片待盾构完 全驶出矿山后再行拆除,以便后期施工 竖井、横通道主体结构。因横通道处洞 门钢环后期施工，为防止洞门处漏浆及 豆粒石及浆液外泄，在洞门处砌砖墙将 图5盾构机吹填示意图（拱顶吹填1 管片外部间隙进行临时密封，同时预留注浆管，采用双液浆 线每10环管片，在3点、9点、12点钟的位置分别安装纵向 进行封堵。 14b槽钢拉紧条，待隧道贯通注浆满足要求后再行拆除，见图 为防止矿山段管片上浮、松弛等现象，在整个矿山处沿 6〇 矿山初支 临时砖墙 换气孔 i预留注浆管 - 盾 构盾 管构片 管片 导台 图6横通道注浆预留孔横、纵断面图 7盾构二次始发 直到密实为止。 始发段主要为中风化花岗岩，掌子面及前方基本没有渗 9控制措施 ■，条件较好,主要是利用管片为盾构二次始发提供返力，并 豆砾石粒径采用5 ~ 10mm,并要求有良好的级配滑动 做好后续注浆、拼装工作。 性。豆砾石两侧堆载要尽可能确保3点到9点位置,避免后 8检测 期吹填压力。刀盘前部豆砾石堆载坡度不宜超过30°，坡度 待盾构全部驶出矿山区间后，立即对管片背部进行扫 过大，会导致盾构机陷进豆砾石堆中，会大大增加推力。豆烁 描，重点是拱顶、拱腰部位要加密扫描，发现空洞及时补浆， 石吹填过程中要左右两侧对称喷射， （下转第16页) • 58 • ■试验研究 2020 年 大,水泥净浆与砂浆的凝结时间都是随着白糖占比的增加而 比对水泥有各自不同的特点，但在水泥净浆初始流动度方面 延长。 有着共同的特征:在用不同的水泥时,外加剂中随着白糖用 4试验结论与总结 量增加,水泥净浆流动度初始也相应地减小。另外，水泥净浆 试验结论与总结如下：流动度保塑lh后随着白糖用量增加，有的流动度会增大，有 (1) 白糖与高效减水剂复合后，在减水剂的激发作用下, 的流动度会减小。表现出了明显的辅助塑化效应，即初始流动度和lh经时流 参考文献 动度均有不同程度的减少，其中白糖对水泥(A)和水泥(B)的 [1] 边卫东，兰英静，王楠.高效减水剂与缓凝剂复合对水泥净 效果最明显。 浆、砂浆性能的影响〇].混凝土技术,2012(1):34-38. (2) 通过试验比对发现在相同的条件下不同的白糖占比 [2] 周汉章，周瑞嘉.不同缓凝材料聚羧酸减水剂对混凝土性 对水泥有各自不同的特点，但在凝结时间方面有着共同的特 能的影响[J].广东建材,2018(8):7-10. 征:在用不同的水泥时，外加剂中随着白糖用量增加,水泥净 浆和水泥砂浆凝结时间也相应地延长。 作者简介：叶志君（1989-),男，本科，学士学位，主要从 (3) 通过试验比对发现，在相同的条件下不同的白糖占事产品性能检测及产品质量控制。 —♦--•--»--»--1--•--*-------H------1--1-------1--•--K-H--•--»(上接第58页） 两侧高差控制在lm内，避免两侧管片压力差较大，导致管片无错台、渗漏现象。主要措施:一是控制推进速度，确保豆砾 跑位。 石吹填及注浆的密实度;二是加强人工复测；三是控制拼装 推进速度不宜过快，每天推进速度建议控制在6环之 质量。左线盾构空推为右线提供了丰富的经验，右线盾构预 内，过快推进速度会严重影响管片背部豆砾石吹填效果，造 计在2020年1月底到达。成吹填不密实现象，后期注浆量加大，增加造价。 参考文献 . 在注浆过程中，可派人在间隙间进行观察，如有发现浆 [1J朱伟，陈仁俊.盾构隧道施工技术现状及展望(第二讲):盾 液前窜迹象，可在刀盘两侧补填豆砾石起阻挡浆液外窜作 构隧道技术问题和施工管理g].岩土工程界,2001,12(4).用。 [2] 洪开荣.盾构与掘进关键技术[M].北京：人民交通出版社， 因管片与隧道初支之间有一定间隙，在吹填过程中，人 2018. 可以通过间隙进人到管片背部，观察吹填、注浆效果，并及时 [3] 王云江，曾益平.城市轨道交通工程盾构施工与管理[M].北 采取措施，确保背部填充密实。京：化学工业出版社,2013. 10 结语 作者简介：欧阳磊（1984-),男，大学本科，学士学位，工 左线盾构过矿山空推时间为2019年10月26日到11 程师，从事轨道交通、隧道工程施工和管理工作。 月26日，从现场实际情况来看，总体良好，基本做到了管片(上接第103页) 尽可能地减少工程造价管理中出现的问题，从而为工程造价 理工程造价的模型，为建筑行业整体建设水平的提高奠定基 管理的有效开展提供保障。 础。 4结束语 参考文献 总而言之,BIM技术在提高建筑行业现代化建设水平上 [1] 黄昱然.工程造价管理中BIM技术的应用研究⑴.中外企业 发挥着重要的作用，尤其在工程项目的造价管理中具有不可 家，2019(35):98. 忽视的价值。因此，在实际的工程项目造价管理中，相关管理 [2] 蒋毅敏，张敏.工程全生命周期造价管理中BIM技术的应 人员一定要全面了解BIM技术，从项目的投资决策阶段就将 用研究[J】.江西建材,2〇19(〇8):184+186. BIM技术充分运用起来,提高项目决策以及项目设计的科学 [3】龙翠娟.探讨BIM技术对工程造价全过程管理的影响[J].居 性和准确性;此外，在工程项目的实际建设过程中也要紧抓 舍,2019(22):56. 丨4】董春盈.施工阶段造价管理中BIM技术的应用研究[J].工程 细节,不断完善施工过程中各个环节的细节问题，最大程度 技术研究,2019,4(14):154-155. 地保证建设资金的充分利用，尽可能地避免人力、物力以及 财力资源的过度浪费，并且还要创建一个较为完善的细化管 作者简介:廖素娟（1989-),女,硕士研究生。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容