法施工属于地下工程中的“非开挖”技术,其选型和应用受到具体土体工程地质和水文地质条件等相关因素的影响。地质资料显示天津地区地处冲积平原,土层主要为第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层、第四系上更新统第Ⅲ陆相层、第Ⅱ海相层及第Ⅳ陆相层,主要是粉土和粉质黏土软土地层,从地质条件上看,天津地铁较适合盾构法施工。因此,盾构法的引入解决了天津地铁区间施工对周围环境的影响,同时工程造价又低于矿山法。

　　结合天津地区实际情况,针对盾构法施工在天津地铁工程中的应用进行介绍。

　　1概述

　　天津地铁一号线新建段盾构区间分别为小白楼站—下瓦房站、下瓦房站—南楼站、南楼站—土城站3个区间,全长为3440m。结构管片顶部埋深为6～12m,隧道洞身主要位于第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层和第四系上更新统第Ⅲ陆相层。隧道内径为5500mm,管片厚度为350mm。3个区间均采用单向推进、不过站、不掉头的施工工艺。

　　根据天津的地质条件,3个区间均使用土压平衡盾构,本次施工采用了德国海瑞克和日本川崎两公司盾构机,通过工程实践,取得了一定的技术参数。具体应用情况为:小白楼站—下瓦房站、下瓦房站—南楼站2个区间使用德国海瑞克盾构机,南楼站—土城站区间使用日本川崎设备。

　　本文结合小白楼站—下瓦房站区间施工情况,从以下几个方面介绍盾构法在天津地铁的应用。

　　2 盾构机的选择

　　盾构机的选择主要根据工程所在区域的地层工程地质和水文地质情况、工程的线路情况(包括平面和竖向隧道线型、沿线的环境条件和地下障碍物情况等)、盾构机的机械性能等方面。结合天津地区土层饱和软弱地层较均匀的特性,采用适用地层范围广、技术先进合理,在其他地区运用较为成熟的土压平衡式盾构机。

　　3 盾构推进施工参数设定

　　(1)平衡压力值的设定

　　据计算,在盾构穿越加固区时,取值约为0.17MPa;在正常段推进中取值约为0.20～0.24MPa。

　　(2)盾构机的推力设定

　　实际施工时,在盾构穿越加固区时,取值约为10000kN;在正常段推进中取值约为10000～13000kN。

　　(3)推进出土量设定

　　每环理论出土量=(π×D2×L)/4=32.05m3/环。

　　盾构推进实际出土量控制在98%～100%,穿越加固区时,出土量约为32m3/环;正常段推进时出土量约为31～32m3/环。

　　(4)推进速度设定

　　加固区推进速度宜控制在10mm/min左右;正常推进时在保证地面变形满足设计要求和规范的前提下,推进速度基本在30～50mm/min。一般情况下每天可推进8～10环,最快为20环/d,最慢为5环/d。

　　(5)刀盘油压设定

　　加固区土质较硬推进较慢,刀盘油压值相对较高,一般为16～18MPa;出加固区后,盾构正常推进,油压值基本在14～16MPa。

　　4地面变形量控制

　　影响地面变形的因素主要有2个:盾构推进和同步注浆与壁后补压浆。

　　(1)盾构推进引起的地面变形

　　本区间所用盾构机为土压平衡盾构。平衡压力P0设置范围为

　　(水压力+主动土压力)

　　以平衡压力与正面的土压力相匹配为控制目标,通过实测土压力值P1与P0值相比较,依此压差进行相应的排土管理。其控制流程如下:

　　当P0

　　当P0>Pi时,盾构机平衡压力高于正面土压,造成欠挖,地面将产生隆起;

　　当P0=Pi时,盾构机正常推进。

　　因此,盾构机的平衡压力控制直接导致盾构正面地面土体的变形量。

　　(2)盾构推进

　　盾构直径为6.39m,管片直径为6.2m,盾构施工后的建筑空隙如果不填充,周围土体就会向此空隙移动,造成地面沉降。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑空隙、控制地层变形和减少后期变形的主要手段,也是盾构推进施工中的一道重要工序。

　　①同步注浆

　　每环理论建筑空隙:1.0π(6.392-

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