超大直径土压平衡盾构隧道施工关键技术.pdf

[摘要]现代隧道工程除具备大长深的特点之外，在城市密集区狭小空间内进行超大型隧道施工已成为当前隧道发展的新趋势，土压平衡盾构在城市核心区狭小空间内施工相对于泥水平衡盾构有较大的优势，鉴于城市化建设加快带来的城市密集区修建超大型隧道的广阔市场需求和土压平衡盾构在环境保护等方面的优势，开展超大型土压平衡盾构隧道施工关键技术的研究具有十分重要的意义。针对超大直径土压平衡盾构隧道施工前沿技术，重点开展大直径土压平衡盾构开挖面稳定性控制、同步注浆注浆压力与注浆量双控、盾构姿态与轴线控制、长距离小曲率连续出土、快速均衡化施工等诸多关键技术的攻关，形成了一整套超大型土压平衡盾构施工关键技术。研究成果应用于上海外滩通道工程和迎宾三路隧道新建工程，取得了良好的施工效果。

1超大直径土压盾构进出洞关键技术
目前国内外超大直径盾构进出洞技术大多采用加固与降水的方法，加固方式主要有冻结法及三轴搅拌桩和高压旋喷桩结合的方法。
国内建造的首条超大直径隧道一上海中环上中路越江隧道（中14.87m)采用冻结法加固。冻结法具有安全性高、止水性好、环保性优异的特点。但是土层冻结过程产生的冻胀或融沉会对工程产生负面影响：解冻后土体稳定周期长；解冻时间和防止隧道变形方面施工控制雅度较大。为此对冻结法进行了技术改良，创新提出分区域强制解冻结合注浆的融沉控制技术，提高其强度和稳定性，防止地面过量的不均匀变形：缩短地层稳定时间，在短时间内完成融沉的处理，缩短工期；分区域强制解冻结合注浆的融沉控制技术核心理念是待盾构完全推出冻结区，隧道壁后注浆基本稳定后，开始进行冻结加固区的强制解冻控制融沉注浆施工。
三轴搅拌桩和高压旋喷桩结合的加固方法具有工期短、成本低等优势，完全可以满足超大型盾构进出洞的要求，本文提到的上海外滩通道工程和迎宾三路隧道均采用该方法进行盾构进出洞施工，工程效果良好，但前提是保证加固的质量和良好的降水。必要时可采用气弹簧或气垫控制封堵钢板与盾构紧密结合，降低工程风险。

（略）

2超大直径土压盾构开挖面稳定控制技术
盾构施工时开挖面稳定性是影响地表沉降最主要的因素之一。国内外在超大型泥水平衡盾构和小直径土压平衡盾构开挖面稳定控制方面有大量的研究成果，但是超大直径土压平衡盾构开挖面稳定性有其自身的特点：①相对于超大型泥水平衡盾构，两者在开挖面稳定控制机理方面有本质的区别，其开挖面稳定性控制技术不适用于土压平衡盾构；②相对于小直径土压平衡盾构，超大的直径带来了开挖面支撑土体由于土仓体积大导致土压力分布差异性很大、同一断面切削土层更多等特点，土压力非直线分布和各土层在物理力学性质上的差异性导致了超大直径土压平衡盾构开挖面稳定控制更加困难。可以采取以下措施保证开挖面稳定。

（略）

3单液浆注浆压力和注浆量双控技术
3.1同步注浆单液浆
上海早期的地铁隧道工程采用膨润土单液浆作为盾构的同步注浆浆液，这种浆液不具备可硬性，注浆的主要目的是填充盾尾间隙，但是在注入到土层中后，浆液中的水和主要骨料会发生分离，导致浆液中的水分流失，不利于隧道后期沉降的控制。之后采用的双液型浆液中包含水泥浆液以及具有速凝剂作用的水玻璃，双液型浆液是典型的可硬
性浆液，初凝时间短，早期强度以及后期强度均较大，固结后体积收缩小等特点。但施工过程控制要求较高，实际使用中注浆量偏大，对周围土体扰动较大，浆液充填均匀性难以控制。

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4超大型土压盾构推进对周围土体扰动规律
目前国内外有大量关于小直径盾构推进对周边土体影响规律的研究，取得了非常有价值的成果，但是对于超大直径土压平衡盾构推进对周边土体的扰动规律研究却没有找到相关文献。

（略）

投稿会员：巧克力布丁