地铁叠线隧道盾构机空推通过明挖竖向联络通道的关键技术研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.2(下)-93-工 程 技 术城市轨道交通区间隧道在路由宽度受限的情况下通常考虑采用叠线敷设的设计方案,因此,联络通道须采用竖向布置,先于地铁隧道明挖法施工。盾构机空推技术能起到平稳开挖和质量稳定的作用,因此广泛应用在地铁特殊接应段工程。为研究盾构机空推穿越狭小空间竖向联络通道关键技术,本文根据佛山在建轨道三号线工程安全控制盾构机穿越狭小空间叠线联络通道工程实例,介绍了盾构机空推穿越狭小空间的一些关键技术,并在其中对涉及的力学性能进行阐述,以期为我国盾构类似工程施工提供借鉴。1 工程概况佛山市城市轨道交通三号线工程南海广场站 叠滘站区间(简称南叠区间)位于广东省
2、佛山市南海区,盾构机从南海广场站出发,沿南海大道向北敷设,下穿南海建筑机械厂综合楼、广东省机床厂建筑群和丽雅苑球场下的地下室桩基,下穿桂南国际鞋材城商品住宅后逐渐在竖向拉开距离,变为叠线(左线在下,右线在上),并转为沿着海三路向西敷设,穿越2#竖向联络通道最终到达叠滘站。南叠区间 2#竖向联络通道纵向长为 12.6m,横向宽为 8.6m,深为 41m。区间叠线隧道在2#联络通道处竖向间距约为 9m。该地层从上到下依次为杂填土层、淤泥质粉细沙层、粉细沙层、强风化碎屑岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩层和微风化泥质粉砂岩层。2 方案选定盾构机穿越南叠区间 2#联络通道施工有两套方案可供选择。方
3、案一为先回填再穿越,该方案施工顺序为竖井回填左(下)线盾构机掘进通过右(上)线盾构机掘进通过再次开挖施做竖向联通通道中隔板;方案二为盾构机空推通过的施工方案,该方案施工顺序为联络通道大小里程端头加固接收左(下)线盾构机检修后二次始发搭设支架施工中隔板接收右(上)线盾构机检修后二次始发。经过方案比选和专家论证认为方案一需要先填后挖,工期较长,成本更高,无法为已经出现明显问题的盾尾刷提供更换条件,决定选择方案二作为盾构穿越 2#联络通道的最终施工方案。3 盾构机空推作业分析盾构机的空推作业是指在没有土层掘进的情况下,仅通过盾构机本身的推力将机身向前推进。分析空推作业需要考虑以下方面:盾构机的推力和
4、稳定性、地质条件评估、施工工艺方案1。为保证盾构机能安全通过联络通道,需要提前对各风险因素进行分析,并采用以下施工方案。1)在盾构穿越 2#联络通道位置上部,存在一个较厚的粉细沙层。如果端头加固区的止水效果达不到要求,并且在地连墙与墙外加固体间的缝隙处理不到位,那么会导致盾构破除地连墙洞门时,基坑内外的水力发生连通,从而引发涌水涌沙事故2。2)南叠区间 2#联络通道是一个截面为 12.6m8.6m 且深为 41m的竖井结构,空间狭小,施工死角多,如果盾构接收、始发期间发生漏水和涌砂,应急处置困难,就增加了淹埋基坑事故发生的风险。3)南叠区间盾构机穿越 2#联络通道处于曲线上坡段,普通的托架方案
5、无法满足该处线性拟合需要。4)当接收右(上)线盾构机时须完成中隔板施工,但盾构机自重为 350t,支撑体系设计不当会使盾构机接收时的荷载对中板形成破坏性裂缝3,影响后期运营使用。5)因为联络通道空间极小,无法采样始发反力架,当盾构机二次始发切削洞门地连墙时产生反力会直接作用在负环管片上,造成管片扭转、变形。盾构机最大反力如公式(1)所示。fa=f1+f2+f3=1G1+2G1+3(G+G2)(1)式中:f3为盾构机本身的纵向分力;f2为导台和盾构机后挂台车间产生的摩擦阻力;f1为周围环境和盾体间的摩擦力。这 3种力共同构成了盾构机空推的反作用力。1为导台和盾体间存在的摩擦系数,根据实际情况,一
6、般取值在 0.40.45,2导台和配套台车间存在的静摩擦力系数,根据实际情况,取值约0.2。G1为盾体的实际质量,约 370t;3为纵向分力的系数,主要影响因素为构机掘进坡度。该段盾构机通过矿山法的纵坡为-25,3=0.02499。以上计算是基于盾体与导台间摩阻系数为 0.40.45 的理想状态下,实际情况可能要复杂些,如果推进时千斤项推进过快或推力过大就会导致盾构机产生滑动。4 空推穿越安全控制关键技术4.1 端头水泥黏土膏浆加固端头水泥黏土膏浆加固主要用于保证隧道端头部分的稳地铁叠线隧道盾构机空推通过明挖竖向联络通道的关键技术研究马灿(佛山市地铁集团有限公司,广东 佛山 528000)摘
7、要:为研究盾构机空推穿越狭小空间竖向联络通道关键技术,本文以佛山在建轨道三号线工程安全控制盾构机穿越狭小空间叠线联络通道工程为实例,研究了端头水泥黏土膏浆加固技术、中板支架体系设计、现浇导台接收再始发方式、负环加固方式优化以及洞门切削参数控制等一系列的施工关键技术。该施工案例成功解决了盾构空推穿越狭小空间竖向联络通道的难题,并在穿越过程中对盾构机的三道盾尾刷、刀具刀箱等进行维修更换工作,最大程度地保障了盾构机在后续砂层段掘进施工过程的安全。关键词:叠线隧道;竖向联络通道;盾构空推;膏浆加固中图分类号:U455文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.2(下)-94-工 程 技 术定性和提高
8、强度。为保证盾构机穿越联络通道过程中的加固体有较好的止水效果,分别采用水泥黏土膏浆对联络通道大小里程端进行加固,加固范围为 8m10m,并保证加固体完全覆盖并适应通道的形状。梅花布置方式采用多个注浆孔,注浆孔间距为 1m,使水泥黏土膏浆可以均匀地分布在加固体表面,保证整个加固面积的稳定性。按照分排、分序的加密原则,首先施工外排,其次施工内排,最后施工中排。注浆工艺要求为必须埋设孔口管,孔口管使用 91mm 的 PVC 套管,并采用 0.5 1 浓浆进行灌铸。孔口管埋设后,待凝 1d,再进行下一工序施工。注浆过程按照“自下而上分段、孔口封闭和孔内循环灌浆”原则进行施工管控。加固体 28d 强度须
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