天津地鐵1號線小白樓至下瓦房區(qū)間隧道工程

Word版本，下載可自由編輯天津地鐵1號線小白樓至下瓦房區(qū)間隧道工程一、工程概況

小白樓～下瓦房區(qū)間隧道工程是天津市地鐵1號線(新建段)工程中的重要組成部分。其地處天津市中心區(qū)域，且盾構(gòu)基本在南京路、大沽南路等路段下推動，沿線經(jīng)過的區(qū)域有小白樓商業(yè)區(qū)、河西區(qū)重要的商業(yè)中心以及天津市主要的辦公區(qū)，其中區(qū)間隧道軸線上有百年歷史的王仲山舊居(磚木結(jié)構(gòu))，兩側(cè)有中國建設(shè)銀行、亞太大廈(在建)等主要建造物，并在隧道上方布有眾多口徑大、壓力高的市政公用管線。

小白樓～下瓦房區(qū)間隧道雙線全長2087.699m，在DK16400.000m處設(shè)左右線聯(lián)絡(luò)通道。隧道外徑6.2m、內(nèi)徑5.5m，管片寬1.0m，通縫拼裝。襯砌的設(shè)計強(qiáng)度為C50，整環(huán)管片分6塊，由1塊封頂塊(F)、2塊鄰接塊(L)、3塊標(biāo)準(zhǔn)塊(B)構(gòu)成?？v、環(huán)向均采納M30彎螺栓銜接；管片接縫防水采納彈性密封墊(三元乙丙橡膠和遇水膨脹橡膠)。

二、工程地質(zhì)狀況

該區(qū)間隧道區(qū)域的土層主要為第四系全系統(tǒng)人工填土層(人工積累Qml)、第I陸相層(河床～河漫灘相沉積層Q34al)、第I海相層(淺海相沉積層Q24m)、第Ⅱ陸相層(河床～河漫灘相沉積層Q14al)、第四系上更新統(tǒng)第Ⅲ陸相層(河床～河漫灘相沉積層Qc3al)、第Ⅱ海相層(濱?！毕珟喑练e層Qd3mc)及第Ⅳ陸相層(河床～河漫灘相沉積層Qc3al)。

盾構(gòu)主要穿越④、④3、⑤和⑥4等土層，土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1物理力學(xué)指標(biāo)

三、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)

德國海瑞克土壓平衡鉸接式盾構(gòu)是目前國際上比較先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備。盾構(gòu)直徑為6390mm，全長約48m，主體長8.47m，重約300t。盾構(gòu)機(jī)共有32個千斤頂(分為16組)，行程為2.2m，單個千斤頂推力為1078kN，總推力為34511kN；14個鉸接千斤頂，行程為150mm。盾構(gòu)拼裝機(jī)有6個自由度，可以全方位運(yùn)動；螺旋機(jī)功率為110kW，直徑為700mm，最大扭矩為190kNm。盾構(gòu)還配備管片喂片機(jī)，可以放置3塊管片。盾構(gòu)機(jī)的總功率約為1000kW。因為盾構(gòu)增強(qiáng)了鉸接部分，使盾構(gòu)切口至支撐環(huán)、支撐環(huán)至盾尾都形成活體，增強(qiáng)了盾構(gòu)的敏捷度，使其在施工過程中，對隧道的軸線控制越發(fā)便利，并使管片外弧碎裂和管片滲水等狀況得以大大改善。

四、盾構(gòu)施工技術(shù)

1盾構(gòu)出洞

(1)洞門的鑿除

盾構(gòu)出洞前應(yīng)將洞圈內(nèi)800mm厚的地下延續(xù)墻(其結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)外2排主筋和橫向筋及銜接筋)鑿除，裸露出外側(cè)的加固土體，然后開頭正式推動施工。

洞門鑿除時，先在洞圈內(nèi)搭設(shè)鋼制腳手架；在刀盤前加墊木板條，庇護(hù)刀盤不在吊除混凝土塊時被砸壞；在洞門內(nèi)鑿5個孔(勻稱分布)，用來觀看外部土體狀況，若土體狀況良好，則分塊鑿除洞門混凝土，先鑿出內(nèi)、外排鋼筋，并割去內(nèi)排鋼筋，保留外排鋼筋；在每塊混凝土鑿出1個吊裝孔，清理整潔落在洞圈底部的混凝土碎塊，然后根據(jù)先下后上的挨次逐塊割斷外排鋼筋，吊出混凝土塊。

洞門鑿除要延續(xù)施工，盡量縮短作業(yè)時光，以削減正面土體的流失量；由專職平安員舉行全過程監(jiān)督，由專人對洞口上的密封裝置做跟蹤檢查，清除洞口內(nèi)雜物、混凝土碎塊，庇護(hù)洞口密封裝置。

(2)土體加固

洞門前土體加固采納φ800@600深層攪拌樁，深層攪拌樁和地下延續(xù)墻間的空隙用φ600的高壓旋噴樁加固。加固平面尺寸為7.4m(寬)×25.4m(長)，樁深為18.197m，其中上部5.5m為弱加固區(qū)，其余為強(qiáng)加固區(qū)。土體加固后的強(qiáng)度qu≥0.8MPa。

2.出洞施工參數(shù)的設(shè)置

(1)平衡土壓設(shè)定

按照區(qū)間出洞段地質(zhì)狀況，利用水土合算公式計算得P=0.182MPa，經(jīng)過水土分算(郎肯土壓理論)，計算得Pa≈0.168MPa，考慮出洞階段盾構(gòu)需穿越加固的土體，因此初始平衡壓力取0.175MPa。

在實際推動中，按照地面變形狀況的反饋，平衡壓力取值改為0.20MPa(按照水土合算公式，反推得在天津地質(zhì)狀況下，側(cè)向靜止平衡壓力系數(shù)k0取值約為0.9～1.0。因此在今后的推動過程中，可用其來計算正面的平衡壓力)。

3.推動施工

(1)隧道軸線的控制

本盾構(gòu)千斤頂分上下左右4個區(qū)域，利用區(qū)域油壓的調(diào)整，使全部千斤頂?shù)暮狭εc作用于盾構(gòu)上的阻力的合力形成1對有利于控制推動軸線的力偶。

隧道軸線的位置是由盾構(gòu)的水平和高程偏差來控制的，盾構(gòu)應(yīng)按照盾尾與成環(huán)管片的位置來調(diào)節(jié)偏移方向，即按照左右千斤頂及上下千斤頂?shù)拈L度差來控制盾構(gòu)的偏移量。

盾尾與成環(huán)管片的間隙理論上為45mm，實際施工中控制在±50mm內(nèi)。因為盾構(gòu)切口到盾尾的距離普通約為5m，盾構(gòu)推動中，切口所處的位置即是隨后盾尾將要到達(dá)的位置，因此控制好盾構(gòu)的姿勢對管片成環(huán)的軸線是至關(guān)重要的；而盾構(gòu)的受力后靠是成環(huán)管片，因此成環(huán)管片的位置直接影響盾構(gòu)的糾偏量，此外，盾構(gòu)姿勢不佳也導(dǎo)致盾尾對管片擠壓，造成破損滲水。所以盾構(gòu)姿勢的控制和管片拼裝控制是相輔相成的。

(2)地面變形的控制

①盾構(gòu)推動引起的地面形變

當(dāng)設(shè)置平衡壓力P0小于實測土壓力P1時，即平衡壓力低于正面土壓，造成超挖，地面將產(chǎn)生沉降；當(dāng)P0＞P1時，即平衡壓力高于正面土壓，造成欠挖，地面將產(chǎn)生隆起。因此，應(yīng)控制螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速或推動速度來控制盾構(gòu)正面地面土體的變形。

②同步注漿引起的地面形變

管片在盾尾內(nèi)舉行拼裝，管片直徑為6.2m，而盾構(gòu)的直徑為6.39m，由此存在1個95mm寬的圓環(huán)，這就是盾構(gòu)施工的建造空隙。假如不填充這一建造空隙，周圍土體就會向此空隙移動，從而造成地面的沉降，因而在盾構(gòu)推動中須采納同步注漿來充填建造間隙。

每推動一環(huán)的理論建造空隙為1.87m3，普通每環(huán)的壓漿量為建造空隙的150%～250%，泵送出口處的壓力應(yīng)按照不同深度和土質(zhì)來控制，普通為0.3MPa左右。

漿液配比見表2，漿液稠度為9～11cm。

③地面監(jiān)測

運(yùn)用地面監(jiān)測來反映地面變形，而地面變形信息是指導(dǎo)推動施工的重要條件之一，盾構(gòu)推動參數(shù)需要按照地面變形信息來制定，因此必需準(zhǔn)時而精確?????地舉行反饋。

(3)管片拼裝

隧道是由6塊預(yù)制鋼筋混凝土管片拼裝而成，成環(huán)形式為小封頂縱向插入式。管片的拼裝質(zhì)量直接影響隧道最后的成形質(zhì)量，因此管片在拼裝過程中必需控制以下幾點：

①在管片拼裝過程中要嚴(yán)格掌握襯砌環(huán)面的平整度，按照隧道軸線的坡度確定環(huán)面的超前量，并按照測量得出的管片橢圓度加以控制；

②嚴(yán)格控制管片成環(huán)后的環(huán)、縱向壓密量；

③管片在做防水處理之前，必需對管片舉行環(huán)面、端面的清理，然后再舉行防水橡膠條的粘貼；

④在拼裝過程中要清除盾尾處拼裝部位的垃圾和雜物，同時必需注重管片定位的正確性，尤其是第一塊管片的定位會影響整環(huán)管片成環(huán)后的質(zhì)量及與盾構(gòu)的相對位置良好度；

⑤按照整環(huán)測量的成績報告以及管片與盾殼間的間隙，準(zhǔn)時、充分通過鉸接裝置等調(diào)節(jié)管片拼裝的姿勢；

⑥每塊管片拼裝結(jié)束后，伸出千斤頂并控制到所需的頂力，再舉行下一塊管片的拼裝，從而完成一環(huán)的拼裝；

⑦每塊管片拼裝后，準(zhǔn)時調(diào)節(jié)圓環(huán)橢圓度至符合要求，再調(diào)節(jié)千斤頂?shù)捻斄Γ乐苟軜?gòu)姿勢發(fā)生突變；

⑧嚴(yán)格控制環(huán)面平整度，控制相鄰塊管片的踏步，防止鄰接塊接縫處管片碎裂；

⑨控制環(huán)面超前量，常常檢測管片圓環(huán)環(huán)面與隧道設(shè)計軸線的垂直度，當(dāng)管片超前量超過控制量時，應(yīng)用楔子賦予訂正，從而保證管片環(huán)面與隧道設(shè)計軸線的垂直；

⑩控制相鄰環(huán)高差，不超出允許范圍；控制管片的旋轉(zhuǎn)，準(zhǔn)時訂正管片的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)量。

成環(huán)管片由縱、環(huán)向螺栓銜接，其銜接的緊密度將直接影響到隧道的整體性能和質(zhì)量。因此在每環(huán)管片拼裝結(jié)束后，準(zhǔn)時擰緊銜接管片的縱、環(huán)向螺栓；在推動下一環(huán)時，應(yīng)在千斤頂頂力的作用下，復(fù)緊縱向螺栓；當(dāng)成環(huán)管片推出車架后，必需再次復(fù)緊縱、環(huán)向螺栓。

五、施工小結(jié)

1.天津地鐵1號線小白樓～下瓦房間區(qū)間隧道中心標(biāo)高基本處在-9～-13m的粉質(zhì)粘土層內(nèi)，較適合盾構(gòu)推動施工，但此段為第Ⅰ海相層和第Ⅱ陸相層，土層為交互狀，上下土質(zhì)軟硬變化較大，局部土質(zhì)砂性較強(qiáng)，因此，盾構(gòu)在推動中受到一定程度的影響。

2.按照盾構(gòu)推動中實際測得的平衡壓力，反饋演算出土的側(cè)向靜止平衡壓力系數(shù)為0.9～1.0，用此值計算出的平衡壓力