41硬岩地铁隧道钻爆法开挖盾构法衬砌施工技术.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：硬岩地铁隧道钻爆法开挖盾构法衬砌施工技术杨书江（中铁隧道股份有限公司河南新乡453000）摘要：盾构法施工技术在城市地铁隧道建设中得到广泛应用但其本身也具有一定的局限性如长距离硬岩地层及软硬互为夹层地层的掘进施工。在广州市地铁三号线【大石南～汉市区间】盾构工程施工中创造性地采用了钻爆法开挖盾构法衬砌施工工艺成功解决了长距离硬岩地层的施工难题。文章介绍了这种新工艺希望对类似工程施工有所借鉴。关键词：地铁隧道硬岩钻爆法盾构法新工艺1前言随着城市轨道交通事业的快速发展盾构法施工技术在上海、广州、深圳、南京、北京等城市地铁建设中得到广泛应用。目前国内使用的复合式土压平衡盾构对于软土及岩石单轴抗压强度小于80Mpa的硬岩地层施工是完全适应的但是对于长度超过100米、岩石单轴抗压强度超过100Mpa的长距离硬岩地层不仅在国内盾构法施工中没有先例即使在盾构技术比较发达的国外也鲜有成功经验可循存在较大的施工难度。为减少施工风险进一步完善土压平衡盾构在长距离硬岩地层的施工配套技术必须探索其他的辅助施工模式。中铁隧道股份有限公司在广州市轨道交通三号线工程施工中采用钻爆法开挖硬岩隧道并进行初期支护、隧道底部施作弧形钢筋混凝土导向平台、盾构空载推进拼装管片通过、管片背后与钻爆法初期支护间的空隙利用吹米石与注浆结合的新工艺成功通过了427.5m（右线隧道228.5m左线隧道199m）岩石单轴抗压强度最高达118Mpa的硬岩地层。2技术特点⑴钻爆法开挖盾构法衬砌施工技术作为盾构法施工的配套技术极大地拓展了盾构法施工的适用范围。⑵有效地避免了盾构在长距离硬岩地层中掘进的施工风险确保了工程的顺利实施硬岩隧道越长工期提前的规模效应越明显。⑶节省大量的刀具费用同时避免了硬岩地层掘进盾构震动剧烈对设备造成的损坏延长了盾构的使用寿命。3施工关键技术3.1硬岩段钻爆法施工为提高断面利用率减少施工投入硬岩段隧道设计为圆形断面采用新奥法原理设计施工根据盾构通过的需要分为盾构通过段和盾构接收段。(1)盾构通过段盾构通过段隧道设计为净空6400mm的圆形断面比盾构外径大120mm。该段采用光面爆破技术开挖、锚喷网联合支护具体支护参数根据围岩条件和监控量测结果进行调整。见图1硬岩段隧道施工示意图。(2)盾构接收段为了保证盾构出洞时的空间硬岩隧道靠近盾构隧道处的3米隧道作为盾构机接收段接收段隧道净空为6800mm。为便于在盾构机到达后对盾构机进行底部处理底部70°范围内的半径加大到3700mm。(3)导向平台施工为保证盾构按设计姿态通过隧道底部60°范围内设置半径为3150mm厚度150mm的弧形混凝土导向平台。3.2隧道贯通前盾构掘进施工盾构隧道与硬岩隧道贯通前的25m作为盾构到达段采用土压平衡模式掘进。盾构进入到达段时逐步减小推力、降低推进速度并加强出土量的监控次数。刀盘转速1.65～1.85r/min盾构推进总推力小于800吨推进速度不大于25mm/min。隧道贯通前3环采用敞开式模式掘进。掘进速度控制在15mm/min以内总推力在600吨以内采用小推力、低速度进入盾构接收段。隧道贯通前150～200m对盾构隧道和硬岩隧道内所有测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测和联测对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。贯通前100m、50m时分别人工复测盾构姿态及时纠正偏差确保盾构顺利进入接收段。盾构在到达段掘进过程中派专人负责观察硬岩隧道段的岩面变化情况。发现围岩或硬岩隧道初期支护混凝土有较大震动或变形时立即通知盾构主司机调整掘进参数防止推力过大造成刀盘前部围岩的大面积坍塌。在碴土清理完成后用C30早强混凝土将盾构前体下部至硬岩隧道段已施工的导向平台进行顺接确保盾构能顺利过渡到导向平台上。3.3盾构步进拼装管片施工盾构推进前将喷射机、米石等材料机具通过硬岩隧道段的施工竖井运至刀盘前方。(1)盾构步进根据曲线半径计算出盾构每推进一环所发生的偏转角与铰接油缸行程差和推进油缸行程差在盾构推进前复核硬岩隧道与盾构轴线误差根据误差调整铰接油缸、推进油缸的行程差保证盾构盾壳与硬岩隧道间的间隙确保盾构按隧道设计轴线进行推进。根据刀盘与导向平台之间的关系调整各组推进油缸的行程使盾构姿态沿设计线路方向推进推进速度在60~85mm/min之间。盾构步进时派专人在盾构前方检查、监测盾构步进情况主要检查硬岩隧道的开挖是否有侵入盾构刀盘轮廓的岩石存在、盾构前体下部与导向平台的结合情况、米石回填是否密实等。(2)管片拼装管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同。管片选型要根据盾尾间隙与油缸行程差结合盾构姿态选择合适的管片。通过控制盾构盾尾