城市电力隧道大坡度小盾构施工技术

陈宏明

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HEN Hong-ming

（中国中铁隧道集团一处有限公司，重庆 401121）

城市电力隧道大坡度小盾构施工技术

Urban power tunnel large slope small shield construction technique

陈宏明

C

HEN Hong-ming

（中国中铁隧道集团一处有限公司，重庆 401121）

结合深圳市北环电力电缆隧道盾构施工实例，介绍了盾构在大坡度（-50‰）掘进过程中出现的难点；对难点产生的原因进行分析，提出了解决应对措施。

盾构；大坡度；施工技术

1 工程概况

深圳北环电力电缆隧道盾构区间设计管片内径4m,外径4.6m,环宽1.2m，采用C50、P12混凝土制作；工程建设采用中铁装备制造的开挖直径为4880mm土压平衡盾构施工；本工程区间最大坡度为-50‰，各大坡度段参数见表1，对应地质见图1～图3。

2 大坡度对施工的影响

2.1 坡度存在对管片上浮的影响

当盾构隧道坡度较大时，无论是盾构偏离轴线以下还是线路曲线的变化，都要通过调整各组油缸推力来达到纠偏的目的，特别是在下坡时，盾构底部油缸的推力的增大将在设计轴线法线上产生一个向上的分力，这个分力对管片的上浮产生了很大的影响，特别是在同步注浆液没有完全提供约束力的情况下（图4）。

2.2 大坡度对水平运输的影响

盾构施工在大坡度条件下，水平运输设备极易发生溜车、制动失灵、动力不足等现象。

表1 大坡度段参数表

图1 W1K6+050～W1K6+250地质剖面图（-50‰）

图2 W1K7+015～W1K7+335地质剖面图（-39.95‰）

图3 W1K7+445～W1K7+585地质剖面图（42.464‰）

图4 下坡时盾构底部油缸推力示意图

2.3 大坡度掘进会造成螺旋输送机喷涌

在大坡度下坡掘进过程中，由于坡度较大盾构后方地下水沿管片与地层之间的孔隙向盾构前方流动，造成土仓内水压过高、水量过大，易造成掘进过程中螺旋输送机喷涌。

2.4 掘进姿态控制困难

由于盾构主机重心位于盾构前部，在大下坡掘进时盾构容易磕头，掘进姿态控制困难。

3 施工技术措施

3.1 防管片上浮施工技术措施

1）在保证盾构不栽头的情况下尽量减小上下油缸推力差，防止由于下部油缸的竖向分力造成管片上浮。

2）增大同步注浆量，尤其是上部注浆量，提高管片背后填充效果，防止管片上浮。

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3）每环推进结束后，须拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下一环推进时进行复紧，克服作用于管片上的推力所产生的垂直分力，减少造成管环隧道的上浮。每掘进完成3环，对10环以内的管片连接螺栓复拧一次。

3.2 防喷涌施工技术措施

1）适当增加同步注浆量，对管片壁后进行有效填充，同步注浆量增加至5m3/环。

2）调整同步注浆配合比，在满足施工条件的情况下，适当增加水泥用量，缩短凝结时间。

3）使用高性能盾尾油脂，适当增加盾尾油脂注入量，提高盾尾密封性能，防止盾尾漏浆。

4）由于同步注浆压力过高后有可能从盾构盾体侧向刀盘方向流窜，因此在盾构径向注浆孔处连接聚氨酯注入设备。在盾构掘进过程中浆液前窜严重的情况下，及时注入聚氨酯进行阻挡防止浆液前窜。

5）为防止螺旋输送机喷涌，在大坡度下坡掘进过程中增加土仓内泡沫剂注入量，在螺旋输送机内注入膨润土，增加碴土的和易性。

6）必要时利用高分子聚合物进行碴土改良。

8）根据螺旋输送机喷涌情况及时对管片进行二次注浆，形成环箍将地下水分段隔离，防止涌向土仓。

3.3 水平运输施工技术措施

1）由于本工程盾构直径较小，后配套台车空间狭小，限制了电瓶车的尺寸，但同时又要满足重载上坡运输所需要的牵引力，设计采用两列25t电瓶车双机串联，增大电瓶车的牵引力。

2）在大坡度段轨道上安装挡轨，安排专人进行管理，在电瓶车行驶通过后及时将挡轨放置在轨道上，列车需要通过时摘除，防止列车在大坡度段行驶过程中溜车。

3）当电瓶车停靠时，除了其自身的气刹车外，我们立即采取手动进行刹车，以确保其不发生由于制动不够而发生的溜车现象。

4）在盾构后配套台车前部、中部、后部设置3道阻轨器，1号拖车前部设置防撞梁，万一出现溜车，可以避免车辆冲入盾构头伤人、损坏设备等事故的发生。

5）为了保证电瓶车有良好的制动，电瓶车轨道专人每天清理，要做到没有油和泥，对于轨道上的油和泥要及时用水进行清洗，并且在大坡度路段还要撒沙，以增大摩擦力，达到良好的制动效果。

3.4 盾构掘进姿态保证措施

1）在临近软弱地层段时，提前将盾构竖直趋势保持在+3，防止盾构掘进过程中发生栽头现象。而管片上浮主要是受向上部的分力后加之同步注浆浆液浮力共同作用导致的浮动。因此在盾构推进过程中在保证盾构不发生栽头现象的前提下，尽量降低上下部推力的差值从而降低向上的分力的作用。

2）在大坡度推进时，应适当增加隧道测量的频率，通过多次测量来确保盾构测量数据的准确性。同时，可以通过测量数据来反馈盾构的推进和纠偏。在施工时，如有必要可以实施跟踪测量，促使盾构保持良好的姿态。

3）由于隧道坡度大，隧道内的通视条件相对较差，因此，必须多次设置新的测量点和后视点。在设置新的测量点后，应严格加以复测，确保测量点的准确性，防止造成误测。同时由于成环隧道易产生位移，所以必须定期复测后视点，保证其准确性。

4 结 论

文章对深圳北环电力电缆隧道盾构区间大坡度掘进过程产生管片上浮、螺旋输送机喷涌、姿态控制困难和大坡度水平运输困难进行分析，提出克服和解决大坡度掘进困难措施；本工程在2015年3月盾构顺利通过了大坡度掘进；文章对以后类似大坡度盾构施工有着重要的借鉴指导意义。

[1]赵 丹.小半径、大坡度盾构隧道施工力学特性研究[D].中南大学，2007.

[2]王 宏.小半径曲线并大坡度盾构施工管片破损及上浮受力分析[J].石家庄铁道大学学报，2012，25(1)：74-77.

（编辑 张海霞）

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1001-1366(2015)09-0054-03

2015-06-01