浅覆土砂卵石地层盾构穿桥技术

浅覆土砂卵石地层盾构穿桥技术

Shield tunneling technology in shallow overburden sand and pebble stratum

柳丽琼

（中铁十六局集团有限公司，北京 100018）

摘要：呼市地铁2号线百合路站-新店站盾构施工，地质为砂卵石地层，稳定性差，且覆土埋深6.0m左右，其间需下

穿高架桥，对盾构施工技术要求极高。本文结合盾构施工过程中的实际情况，分析研究浅覆土砂卵石地层中的盾构穿桥技术。关键词：砂卵石；浅覆土；土压；渣土改良；二次补浆

Abstract: In the shield construction of Baihelu station - Xindian station of Hohhot Metro Line 2, the geology is sandy pebble stratum with poor stability, and the buried soil depth is about 6.0m, during which the viaduct needs to be penetrated, so the technical requirements for shield construction are very high. In this paper, combined with the actual situation in the process of shield construction, the shield technology in the shallow sand gravel stratum is analyzed and studied.

Keywords: sandy pebble; shallow overburden soil; earth pressure; muck improvement; secondary filling slurry中图分类号：U213　文献标志码：B　文章编号：1003-8965（2019）06-0133-02

1　工程概况

呼和浩特市轨道交通2号线一期工程百合路站-新店站区间为地下双单线区间，盾构区间起于百合路站，沿成吉思汗东街敷设，侧穿科尔沁高架桥桥桩后进入新店站。

本区间隧道全长496.947m。区间隧道全线敷设于地下，采用盾构法施工。区间线路出百合路站后，以2‰、10.6‰的坡度上坡，再以2‰的坡度下坡到达区间线路设计终点新店站，区间结构顶部覆土厚度最浅处穿越科尔沁快速路高架桥。

考虑到地层的适应性以及高架桥施工风险，由于本项目工程地质与水文地质的变化很大，在这种含有不稳定地质状况下，选择复合式土压平衡盾构机，先进的刀盘及出碴系统的设计能够有效地控制掌子面及地表沉降，减少刀

[1]

盘、刀具及螺旋机的磨损。

2　水文地质及工况分析

百合路站-新店站区间沿成吉思汗大街向东，地形较

平缓，地面高程介于1086.85～1087.85m,地貌单元属山前冲洪积倾斜平原。区间穿越地层主要为3-5细砂、3-6中砂、3-8砾砂、3-9圆砾层、3-10卵石层等。

下穿高架桥区域盾构区间主要通过卵石层（含量约30%，粒径60～300mm)、圆砾层（含量10%，粒径20～200mm)。

科尔沁快速路高架桥为刚箱连续梁桥（剖面图见图1），基础直径为1200～1500mm的摩擦桩，桩长为42m。区间在里程DK26+945.527～DK27+002.100和DK26+946.830～DK26+995.951段下穿科尔沁快速路高架桥桥桩，盾构区间结构外侧距离最近桥桩距离为4.94m,此里程盾构覆土埋深5.948m。

3　盾构技术方案及优化设计

3.1　盾构选型

3.1.1　盾构机整体选型

作者简介：柳丽琼（1983-），女，福建莆田人，工程师，从事工程管理工作。

图1　下穿高架桥剖面示意图（单位：mm）

3.1.2　合理选用刀盘1）合理设计刀盘，刀盘结构采用Q690特种钢板制作，刀盘的防磨损保护是通过在整个刀盘包裹LOVSUNS特种耐磨合金钢板实现的。

2）本项目采用的刀盘在始发之前，经过全面改造，刀盘开口率达42%，开口在整个盘面均匀分布，利于渣土流动流畅及土压传递更真实，不易形成刀盘泥饼。

3.1.3　设置独立的渣土改良系统

在刀盘上设计有7个分别独立控制的渣土改良喷嘴，用于对刀盘中心及各个容易结泥饼部位的冲洗和清理。这样可以防止渣土在刀盘中心区域堆积（冲向开挖仓底部），起到有效保护刀具的作用[2]。土舱内配置6个渣土改良注

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施工技术

入口，螺旋输送机沿轴向均布4个渣土改良注入口，保证渣土从被刀盘切削下来直到排出均得到有效改良，并且有效降低螺旋输送机卡死情况的发生。

3.2　下穿高架桥盾构技术参数确定3.2.1　盾构掘进参数确定在进入科尔沁快速路之前，选取50m设置试验段，为了能快速下穿快速路，在此范围内调整盾构掘进参数，最大程度提高掘进速度，减少掘进速度慢对地层的长时间扰动。

经过试验段的参数实施及调整，确定盾构下穿高架桥期间盾构机的各项参数（主要有正面土压力、千斤顶顶力、推进速度、刀盘扭矩、排土量、螺旋机转速、同步注浆压力及注浆量等），使之对桥基影响控制在安全、可靠的要求范围内。

1）盾构机正面土压力上土压力：0.8～0.9bar;2）盾构推进速度控制：25～35mm/min;3）盾构机千斤顶总推力：7000～8500kN;4）刀盘转速：1.1～1.3r/min;5）螺旋输送机的转速：8～12r/min。3.2.2　及时进行壁后注浆和二次注浆1）严格控制盾尾同步注浆量和浆液质量，并及时进行二次注浆。

2）盾构推进时，为防止围岩松动和下沉的同时管片漏水，达到管片环的早期稳定以及防止隧道的蛇行，需对盾

注浆压力约构外径及衬砌外径间的空隙进行同步注浆[3]，

0.2～0.3MPa,并根据盾构推进速度控制注浆量，穿桥期间实际注浆量采用理论值的150%～250%。

3）二次压浆在管片出盾尾5环后进行，二次注浆从隧道的两腰开始，注完顶部再注底部，注浆压力和注浆量双控。

3.2.3　优化渣土改良及效果

在土压平衡式盾构施工过程中，开挖面土体的流动性十分重要，为提高开挖面土体的流动性，通过对开挖出渣土进行改良来满足现场施工。

根据本工程穿河范围内的地质特点，从试验段开始进行泡沫的优化，主要从泡沫剂的类型、注入参数等方面进行了优化。

选用进口型巴斯夫泡沫剂，通过6路管路打进土仓及刀盘。其中中心一路配合高压水枪冲洗刀盘背后，其余5路全部打入刀盘前方土体。

泡沫注入参数优化调整如下：1）膨胀率（FER)值：1：10～1：20，并根据刀盘刀具半径进行适当调整。

2）泡沫流量：150～300L/min,根据出土情况及时调整注入参数。

经过几项措施的全面优化，渣土改良效果明显，排土顺畅。

3.3　盾构穿桥优化措施3.3.1　方案优化的重要性沉降要求标准高：承台及桩基水平位移变形累计值为6mm,变化速率1mm/d;相邻墩台差异沉降累计值6mm;桥梁裂缝累计值0.2mm。

3.3.2　二次注浆向深孔注浆优化

在右线DK26+957.404～DK27+003.904管片靠近桥桩的一侧施作二次深孔加强注浆加固（采用16孔特殊管片，取代普通段落的二次注浆），二次深孔加强注浆加固采用水泥砂浆。注浆结束后，拆除注浆头，用双快水泥砂浆对注浆孔进行封堵，带上螺堵。

二次加强深孔注浆采用双液浆，水灰比=1：1，水玻璃：水=1：1，水泥浆：水玻璃混合液=2：1，静止状态下初凝时间控制在10～15s。每环的注入量为10包水泥、2桶水玻璃。

4　结语

综上所述，以呼和浩特市轨道交通2号线一期工程百合路站-新店站区间为研究对象，通过上述工程实践可得，砂卵石地层自稳性差、土质松散且下穿快速路区段隧道埋深浅，盾构施工易造成地表沉降，一旦超挖或者注浆不密实，会极大影响地面交通正常运行，因此在下穿期间控制超欠挖、控制土层压力、及时注浆尤为重要。

参考文献

[1]竺维彬，鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].北京：中国科学技术出版社，2006.

[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3]于哲，郭全国，刘双全.亦庄线盾构浅覆土小间距施工方法[J].市政技术，2010（S2）：137-139+143.

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土墙于公路项目有关键影响，所以对于加筋挡土墙施工的

每一道环节和工序要认真对待。严格依据设计和相应需要实施施工作业，对于施工时间进行合理安排，并科学调度与组织施工装置，在根本上确保挡土墙的施工工艺得到有效、科学地展开。

参考文献

[1]陈洪.加筋挡土墙在公路施工中的应用[J].道路工程，2012（21）：53-55.

[2]王宗友.浅谈加筋挡土墙施工工艺[J].建筑工程，2011（6）：44-45.

[3]陈明莉.加筋挡土墙的施工技术及质量控制措施

[J].山西建筑，2008，34（21）：88-89.

[4]建文，郑清君.青藏铁路高原湿地路基加筋土挡土墙施工技术[J].隧道建设.2013.19（2）.

[5]李宝金，齐伟，印建文，等.浅谈加筋土挡土墙施工的工艺质量控制[J].西藏科技，2013，20（6）.

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