盾構(gòu)法隧道與礦山法隧道對接施工技術(shù)

1、盾構(gòu)法隧道與礦山法隧道對接施工技術(shù)馬小汀中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)工程公司 北京燕郊 101601摘 要：由于盾構(gòu)經(jīng)過長距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，且由于該段地層上軟下硬，盾構(gòu)進(jìn)入該段時(shí)掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求及對接方案的可行性的綜合分析評價(jià)，選擇礦山法完成貫通對接。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道 礦山隧道 對接一、前言城陵磯長江穿越隧道工程與深圳前灣過海管廊工程均為礦山法和盾構(gòu)法兩段施工中間對接。深圳前灣過海管廊工程，由于地質(zhì)資料提供的地質(zhì)情況與實(shí)際存在很大差別，對接點(diǎn)巖層上部為砂層及全風(fēng)化巖層，下部為中風(fēng)化巖層。由于盾構(gòu)經(jīng)過長距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，且由于該段地層上軟下硬，盾構(gòu)進(jìn)入該段

2、時(shí)掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求及對接方案的可行性的綜合分析評價(jià)，選擇礦山法完成貫通對接。即盾構(gòu)到達(dá)一定位置先停止，由礦山法施工段進(jìn)行開挖貫通，然后盾構(gòu)推進(jìn)到礦山法開挖段繼續(xù)進(jìn)行管片拼裝襯砌等工序作業(yè)。二、工程概況深圳前灣過海隧道工程位于珠江口伶仃洋海域上，兩岸陸域相距約1.3Km。電廠所需淡水和燃料（天然氣）由海底隧道采用管道輸送。過海隧道從建設(shè)中的交通碼頭用地范圍內(nèi)穿越，經(jīng)大鏟東水道海底，在大鏟島岸邊登陸。始發(fā)井位于陸域碼頭一側(cè)，為直徑18m的圓井，深度為28.54m，采用沉井法施工；過海隧道長1448.286m，分為盾構(gòu)法和礦山法施工，其中1070m隧道采用目前國內(nèi)最先進(jìn)的復(fù)合式泥水平衡盾構(gòu)

3、機(jī)進(jìn)行施工，襯砌采用6塊鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成，其內(nèi)徑為2440mm；另外378.86m隧道采用礦山法施工。盾構(gòu)機(jī)從始發(fā)井下井組裝并開始掘進(jìn)，推進(jìn)1070m到達(dá)礦山法施工段，后盾構(gòu)機(jī)空載推進(jìn)、管片拼裝通過礦山法施工段后，進(jìn)入接收井完成整個(gè)隧道施工。由于接收井段處于中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖，圍巖強(qiáng)度達(dá)120Mpa，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)困難，此段經(jīng)專家論證采用礦山法施工。但在掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)在里程zk1+087處隧道上半部分為全風(fēng)化巖層或砂層，下半部分為中風(fēng)化巖層，上下軟硬不均地層，與地質(zhì)資料提供的地質(zhì)情況與實(shí)際存在很大差別，且因盾構(gòu)經(jīng)過長距離砂層中掘進(jìn)，刀具損壞嚴(yán)重，盾構(gòu)進(jìn)入該段后掘進(jìn)非常困難，根據(jù)工期要求

4、及對接方案的可行性的綜合分析評價(jià)，選擇在ZK1+087里程段實(shí)施礦山法與盾構(gòu)法隧道貫通對接。三、對接施工總體方案盾構(gòu)到達(dá)一定位置先停止，由礦山法施工段進(jìn)行開挖貫通，然后盾構(gòu)推進(jìn)到礦山法開挖段繼續(xù)進(jìn)行管片拼裝襯砌等工序作業(yè)。四、礦山法隧道對接斷面的確定盾構(gòu)隧道直徑3201mm，礦山隧道直徑3600mm，加大段直徑3900mm，長度視圍巖情況而定，一旦圍巖條件變差，立即采取相應(yīng)的支護(hù)措施，并采取超前注漿。對接處斷面尺寸參見圖1。圖1 對接處斷面關(guān)系圖（單位：mm）五、盾構(gòu)隧道及礦山法隧道對接前兩側(cè)施工措施5.1盾構(gòu)隧道及盾構(gòu)防爆破沖擊處理措施在盾構(gòu)隧道與礦山隧道貫通以前，盾頭及盾殼與圍巖空隙預(yù)注膨

5、潤土，使膨潤土充滿刀盤、盾頭及盾殼與圍巖空隙，保證隧道貫通時(shí)減小爆破對盾構(gòu)刀盤的沖擊力，起到保護(hù)盾構(gòu)的作用。5.2 礦山法隧道施工措施5.2.1巖土工程師現(xiàn)場值班，通過地質(zhì)超前探孔，分析圍巖及水量情況，采取相應(yīng)的處理措施。每一循環(huán)探孔深度為5米。探孔位置布置參見圖2。 圖2 探孔位置布置示意圖（R=1800 mm）5.2.2在隧道貫通段（zk1+087），隧道上半部分為全風(fēng)化巖層或砂層，下半部分為中風(fēng)化巖層，上下軟硬不均地層。首先采用風(fēng)鎬人工開挖上半部分，并架設(shè)格柵鋼架初支施工，后采用弱爆破開挖進(jìn)行下半部施工，在開挖后立即按進(jìn)行初期支護(hù)。地層上下軟硬不均和超前小導(dǎo)管布置情況斷面示意見圖3。 圖

6、3 隧道貫通段地層上下軟硬不均及超前小導(dǎo)管布置斷面示意圖支護(hù)參數(shù)：初期支護(hù)采用20主筋格柵鋼架，斷面含砂層時(shí)間距500mm750mm，斷面為軟硬不均的巖層時(shí)間距750mm1000mm。布一層6.5150150mm鋼筋網(wǎng)，C20噴射混凝土。拱部砂層或全（強(qiáng)）風(fēng)化花崗巖范圍設(shè)超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用323.25mm普通水煤氣管，環(huán)向間距0.2m，單根長度3.0m，搭接長度不小于1.5m，采用注漿參數(shù)參見表1。另外，在砂層范圍采取全斷面注漿止水。開挖時(shí)，上部軟弱斷面可增加異型鋼架，并應(yīng)使支護(hù)及早封閉。表1 貫通段超前小導(dǎo)管注漿參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值擴(kuò)散半徑（m）11.5m注漿終壓（MPa）靜水壓力的1.

7、5倍加固范圍（m）沿線路縱向長7m凝膠時(shí)間（sec）50120注漿速度（l/min）2040注漿方式全孔一次注漿5.2.3在接近盾構(gòu)貫通前約5米左右，當(dāng)圍巖自穩(wěn)性較差且滲水量較小時(shí)，除采用鋼拱架支護(hù)外，最外圈還將進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿；當(dāng)圍巖自穩(wěn)性較差滲水量較大時(shí)，除上述施工方法外，采取全斷面注漿。進(jìn)行開挖時(shí)采取對作業(yè)面擾動(dòng)較小施工方法。整個(gè)注漿加固方案參見圖4。周邊超前小導(dǎo)管注漿橫斷面示意局部縱斷面超前小導(dǎo)管注漿示意全斷面超前小導(dǎo)管注漿橫斷面示意貫通段縱斷面及注漿加固示意圖4 貫通段注漿加固示意圖5.2.4 注漿相關(guān)工作漿液選用水泥水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比1.5:11:1，水玻璃濃度3040B

8、e，水泥水玻璃漿液體積比1:11:0.3，按表1中的參數(shù)進(jìn)行注漿。注漿結(jié)束后，采用分析法和鉆檢查孔法進(jìn)行注漿效果檢查： 整理分析注漿記錄資料，分析注漿施工過程中的P-q-t曲線，定性地評價(jià)注漿效果； 注漿結(jié)束后匯總注漿量，通過對地層填充率的反算分析，確定地層中漿液的填充情況，定量地確定注漿效果； 檢查孔出水量是否小于0.1l/minm；根據(jù)檢查結(jié)果，確定是否再進(jìn)行補(bǔ)充注漿，為開挖提供依據(jù)和保障，確保安全完成對接施工。5.2.5在礦山法隧道和盾構(gòu)之間留不小于2.5 m的未開挖墻體，先用風(fēng)鉆鉆通，減少對接面氣壓。然后在掌子面開洞，再采用擴(kuò)挖法形成全斷面。在開挖到預(yù)留墻體及以前一個(gè)開挖循環(huán)，沿?cái)嗝嬷?/p>

9、邊增加6.0m長、間距小于10cm的超前導(dǎo)管管棚，必要時(shí)對掌子面進(jìn)行全斷面注漿加固堵水。5.2.6為防止盾構(gòu)進(jìn)入礦山法隧道段時(shí)尾部的水通過盾構(gòu)與隧道的間隙涌入礦山段，防止大量泥砂隨地下水涌入礦山段，同時(shí)也減小管片的位移，在盾構(gòu)進(jìn)入礦山法隧道段前5米，對盾構(gòu)尾部管片背后用水泥砂漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿，將礦山法隧道段最后一榀格柵鋼架架立在盾構(gòu)到頭后20cm處，并在靠近盾構(gòu)到頭前40cm處設(shè)置防流砂裝置。將雙層具有足夠剛度的鋼絲網(wǎng)（中間夾設(shè)纖維隔層）焊接在格柵鋼架或錨桿上。六、施工注意事項(xiàng)：6.1始發(fā)井及接收井聯(lián)系測量采用陀螺定向方法由洞外向洞內(nèi)傳遞，并在盾構(gòu)端距離礦山側(cè)100米時(shí)，采用陀螺定向方法進(jìn)行加強(qiáng)復(fù)測，兩頭對接偏差由礦山法開挖及盾構(gòu)掘進(jìn)兩邊進(jìn)行調(diào)整,以保證貫通精度。6.2在斷面開挖過程中，若發(fā)現(xiàn)巖層局部掉塊或涌水等現(xiàn)象時(shí)，采用噴射混凝土等措施及時(shí)封閉掌子面，在不良部位進(jìn)行注漿加固。注漿達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)開挖支護(hù)，確保施工安全順利進(jìn)行。6.3再開挖過程中，準(zhǔn)備足夠的注漿堵水材料及搶險(xiǎn)