長(zhǎng)距離隧道施工過(guò)程洞內(nèi)修復(fù)盾構(gòu)尾刷技術(shù)

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1、長(zhǎng)距離隧道施工過(guò)程洞內(nèi)修復(fù)盾構(gòu)尾刷技術(shù)摘要：盾構(gòu)法施工以其質(zhì)量好、施工安全、掘進(jìn)快速、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)地下鐵道工程中得到廣泛應(yīng)用。而盾構(gòu)尾刷的容易損壞且較難更換的缺點(diǎn)，制約了盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)。如何在盾構(gòu)施工中途進(jìn)行盾構(gòu)尾刷更換，是解決盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。文章總結(jié)了德國(guó)海瑞克土壓平衡式盾構(gòu)在廣州地鐵三號(hào)線施工過(guò)程中成功更換尾刷的經(jīng)驗(yàn)，具有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；尾刷修復(fù)1引言盾構(gòu)法施工以其質(zhì)量好、施工安全、掘進(jìn)快速、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，迅速在地鐵隧道施工中得到廣泛應(yīng)用，廣州是目前我國(guó)應(yīng)用盾構(gòu)技術(shù)修建地鐵隧道發(fā)展最快的

2、城市之一。廣州地區(qū)地層多樣、地質(zhì)復(fù)雜，給盾構(gòu)施工帶來(lái)了許多難題，特別是花崗巖地層，給盾構(gòu)機(jī)制造、盾構(gòu)法施工都提出了更高的技術(shù)要求。隨著地鐵的發(fā)展延伸，地鐵隧道區(qū)間段也越來(lái)越長(zhǎng)，長(zhǎng)距離掘進(jìn)將是在以后城際間的地鐵修建中提出的重要技術(shù)要求。然而，盾構(gòu)機(jī)主要密封部位之一的尾刷，卻是非常容易損壞且難以修復(fù)的部件，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在花崗巖地層中，盾構(gòu)掘進(jìn)1000m后，盾尾尾刷密封將大部分失效，特別是經(jīng)過(guò)較小半徑轉(zhuǎn)彎段掘進(jìn)后，盾尾左右兩側(cè)尾刷將被嚴(yán)重磨損（見(jiàn)圖1）。如何在盾構(gòu)施工中途進(jìn)行盾構(gòu)尾刷更換，是解決盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。2技術(shù)難點(diǎn)廣州地鐵三號(hào)線天

3、河客運(yùn)站-華師站區(qū)間隧道盾構(gòu)工程所經(jīng)地層大部分是花崗巖地層，所采用的盾構(gòu)機(jī)是由德國(guó)海瑞克生產(chǎn)的直徑6.28m的土壓平衡式盾構(gòu)，盾尾共設(shè)三道尾刷（見(jiàn)圖2），推進(jìn)千斤頂最大伸長(zhǎng)長(zhǎng)度為S=2000mm，管片寬為1500mm。在花崗巖殘積層中進(jìn)行盾構(gòu)尾刷更換有以下難點(diǎn)：（1）由于花崗巖殘積層受擾動(dòng)后，地層穩(wěn)定性急劇下降，在已成環(huán)的盾構(gòu)管片外形成透水通道，而盾構(gòu)更換尾刷時(shí)，需將兩道尾刷露出成環(huán)管片外，僅有一道已損壞的尾刷作封閉，很容易造成從盾尾處噴泥涌水等塌方事故。（2）盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，花崗巖殘積層經(jīng)擾動(dòng)后，掌子面很不穩(wěn)定，隨著停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，地下水進(jìn)入土

4、倉(cāng)，土倉(cāng)壓力逐漸增大。由于更換尾刷時(shí)，推進(jìn)千斤頂無(wú)法頂?shù)焦芷?，盾?gòu)機(jī)將在土倉(cāng)壓力的作用下產(chǎn)生后退，使尾刷更換工作進(jìn)入進(jìn)退兩難境地。（3）長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，盾構(gòu)機(jī)尾部在不均勻壓力作用下，易產(chǎn)生偏移，造成盾構(gòu)間隙過(guò)大或過(guò)小，給管片安裝帶來(lái)困難。3技術(shù)措施根據(jù)技術(shù)難點(diǎn)，在施工前必須準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)的技術(shù)措施，具體技術(shù)措施如下：（1）為防止尾刷更換過(guò)程中盾尾部位噴泥涌水等塌方事故，應(yīng)對(duì)停機(jī)地層進(jìn)行分析，宜選擇相對(duì)穩(wěn)定的地層進(jìn)行尾刷更換，盡量避免在不穩(wěn)定地層如砂層、淤泥層進(jìn)行尾刷更換，如確實(shí)需要在不穩(wěn)定地層進(jìn)行，必須在停機(jī)更換前采取如下措施：即掘進(jìn)最后兩環(huán)時(shí)，

5、加大同步注漿量，按常規(guī)盾尾同步注漿量的1.5倍控制，并在盾尾后3~4環(huán)打開(kāi)吊裝孔進(jìn)行管片背后補(bǔ)注漿，盾尾漏漿時(shí)，采用海綿條進(jìn)行封堵，確保盾尾處地層的注漿比較飽滿密實(shí)，起到對(duì)圍巖的制穩(wěn)、加固和有效的封水效果。（2）為防止尾刷更換過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)在土倉(cāng)壓力作用下出現(xiàn)后退情況，應(yīng)準(zhǔn)備好用于接長(zhǎng)推進(jìn)千斤頂?shù)慕訔U鋼支撐，在拆除臨時(shí)管片后，支頂在最后一環(huán)管片與推進(jìn)千斤頂之間，制約盾構(gòu)機(jī)后退。（3）為解決由于盾尾偏移產(chǎn)生盾尾間隙過(guò)大或過(guò)小引起管片難以安裝的問(wèn)題，在安裝管片前，應(yīng)對(duì)周圈盾尾間隙進(jìn)行量測(cè)，確定最小間隙位置，在安裝管片時(shí)，調(diào)整安裝順序，先安裝盾尾間

6、隙最小處管片，能有效解決管片安裝難問(wèn)題。4工程實(shí)例4.1工程概況廣州地鐵天-華區(qū)間左線盾構(gòu)機(jī)累計(jì)掘進(jìn)到1040環(huán)后，發(fā)生盾尾嚴(yán)重漏漿，并引起地表較大沉降。經(jīng)分析判斷，該盾構(gòu)尾刷應(yīng)已嚴(yán)重?fù)p壞，為了保證同步注漿量及注漿壓力，控制地表沉降，經(jīng)研究采取對(duì)盾尾第一、二道尾刷進(jìn)行更換的措施。此處地質(zhì)情況為：隧道埋深14m，隧道范圍土層為花崗巖殘積層，頂部為淤泥層，隧道上方局部有砂層，地層較軟弱，更換前需進(jìn)行地層加固。4.2尾刷更換方案采用了在盾尾拼裝五塊臨時(shí)管片K（塊不安裝，以方便拆除），將盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)，使盾尾第一、二道尾刷露出已成環(huán)管片外，拆除臨時(shí)

7、管片，采用鋼支撐代替臨時(shí)管片支撐盾體，然后對(duì)第一、二道尾刷進(jìn)行更換。4.3實(shí)施過(guò)程（1）地層加固。盾構(gòu)掘進(jìn)第1041、1042環(huán)時(shí)，改變注漿配比以加快漿液凝固，注漿量由原來(lái)的6M3/環(huán)增加到;9M3/環(huán)，注漿過(guò)程中對(duì)盾尾漏漿點(diǎn)采用海綿條封堵，掘進(jìn)第1042環(huán)，使推進(jìn)千斤頂伸長(zhǎng)到S=2000mm，停止掘進(jìn)。打開(kāi)第1039、1040環(huán)管片吊裝孔進(jìn)行管片背后補(bǔ)注漿，注漿量按4M3/環(huán)控制，補(bǔ)注漿漿液內(nèi)加入適量的CaCl2以加快漿液凝固。（2）安裝臨時(shí)管片，將盾尾推露出環(huán)片。注漿完成后，停機(jī)12h，在第1042環(huán)安裝臨時(shí)管片五塊K（塊不安裝，以方便

8、拆除），恢復(fù)掘進(jìn)第1043環(huán)，直到推進(jìn)千斤頂伸長(zhǎng)到S=1200mm~1250mm，使第一、二排尾刷完全露出第1041環(huán)管片外，掘進(jìn)過(guò)程停止盾尾同步注漿，并對(duì)盾尾漏水點(diǎn)采用海綿條封