中交二公局铁路工程有限公司 710065
1、工程背景
中间风井地连墙施工结束，导致调线后盾构穿越过程中，事先预埋玻璃纤维筋有部分未在隧道断面内，部分钢筋侵入调线后隧道断面，越1.27平方米与刀盘面板相交（图1 刀盘与地连墙模拟图）。线路通过中间风井过程中为曲线段。
图1 刀盘与地连墙模拟图
1.1地质情况
右线地质情况：掌子面为〈7-2〉强风化泥质砂岩/砂岩、〈8-2〉中风化泥质砂岩。上覆土主要为强风化泥质砂岩、全风化泥质砂岩和粉细砂等。
右线大里程围护结构段隧道埋深28.2m(拱顶埋深)，小里程围护结构段隧道埋深28.4m(拱顶埋深)。
左线地质情况：掌子面为〈8-1〉中风化泥岩、〈8-2〉中风化泥质砂岩。上覆土主要为强风化泥质砂岩、全风化泥质砂岩和粉细砂等。
左线大里程围护结构段隧道埋深28.2m(拱顶埋深)，小里程围护结构段隧道埋深28.4m(拱顶埋深)。
提前勘探，并试压取芯强度，平均值在28Mpa左右。在通过地连墙后到达中间风井由于已经开挖，埋深8米左右。
2、风险因素
第一次通过刀盘切割钢筋, 水平钢筋φ25@150，共计约4～5根；被土面竖向钢筋φ32@150，约24～25根，迎土面竖向钢筋φ32@75加密，约48～50根,数量较多较密集。通过咨询专家及项目内部讨论后整理以下风险因素。
①刀盘转速控制过快导致在与地连墙接触瞬间，阻力产生过大导致刀盘卡住。
②推进前水平姿态控制不当（在穿越地连墙期间对姿态不进行调整），导致推进10m左右，导致水平姿态严重偏离轴线。
③刀盘在切割钢筋过程中，出现刀盘扭矩增大超限情况，被迫停机，钢筋将刀盘卡住。
④在切割过后，由于可能存在短钢筋接头，铰接密封通过的时候，损坏铰接密封。
⑤出渣过程中，螺旋机转速控制不当，切削下来钢筋将螺旋机卡住。造成出渣困难，螺旋机扭矩增加。
2.1到达中间风井
在通过地连墙后，由于风井覆土厚度8米左右，故在刀盘进入风井后适当降低土压，由于覆土较浅，推进过程中泡沫以及气体会通过地层排出，造成冒泡及涌水情况。
3、专家咨询建议
①建议39#、40#更换为18寸刀具，不易采用球齿刀具，宜用重型刀圈。提前开仓进行更换。
②刀盘通过地连墙过程，每次停机前正反转动刀盘，防止卡刀盘。
盾构切削桩基中，混凝土碎块、钢筋、桩帽等通过螺旋输送机时易堵塞出土口，致使无法推进。采取螺旋机正、反转交替运行，清除混凝土碎块和钢筋。当刀盘扭矩突然增大甚至超过额定扭矩时，采取停止推进，使刀盘正反、转，直至扭矩降低至正常数值时再推进。
在切削桩基过程中，向土舱内注入膨润土浆液，以改善土舱内渣土的和易性和降低刀盘切削钢筋混凝土桩的扭矩。
(1)控制盾构正面土压力，将压力波动控制在-10kPa~+10kPa范围内。
(2)控制推进速度。在穿越桥桩过程中，推进速度控制在5mm/min左右。推进过程速度保持稳定，确保盾构匀速地穿越桥桩。
(3)控制出土量。盾构机开挖断面面积为31.57m2，每环理论出土量为37.88m2。在盾构穿越过程中，考虑到开挖土方量及盾构机出土量之间的关系及总量，以此为依据确定注浆量。
(4)控制同步注浆量和浆液质量。采用惰性浆液，严格控制浆液的配合比，控制稠度在8.5～9.5cm。在漏浆情况不严重时可通过加大盾尾油脂注入量封闭漏浆通道阻止漏浆；如漏浆情况较为严重，常规方法无法处理情况下，可采取拼装管片时在漏浆位置管片下方垫海棉条的方法进行有效封堵。
4、实际施工
盾构穿越地连墙包括两层钢筋网片。地连墙施工存在地连墙外放10cm～20cm，所以在计算里程时考虑进去，按设计里程提前50cm，降低刀盘转速，控制推力。地连墙穿越范围均为图纸设计理论值，实际施工过程中要考虑到地连墙施工外放距离，所有在施工过程中提前距理论距离30～50cm时考虑降低刀盘转速，以防刀盘提前与地连墙接触导致卡转。盾构机在通过中间风井围护结构时，隧道底部0.55～0.68m范围内，每幅地下连续墙存在两层钢筋，水平钢筋和竖向钢筋(水平钢筋φ25@150，共计约4～5根；被土面竖向钢筋φ32@150，约24～25根，迎土面竖向钢筋φ32@75加密，约48～50根)
1）刀盘转速稳定在0.6～0.8r/min。
2）盾构在切削地连墙整个过程中，推力基本浮动范围在2000KN左右。扭矩主要是切削两排钢筋后波动较大维持在3200～3600KN•M。
表中711～714为通过大里程地连墙时掘进通过掘进参数，732～735
为通过小里程地连墙时掘进通过掘进参数。
姿态控制方面在通过地连墙时铰接未通过地连墙时，不建议大幅度调整，以防止盾体卡碰到地连墙。
5、总结
从中可以得到如下施工技术经验：
（1）盾构始发前应对刀盘进行改造，宜在面板上增加一定数量先行刀和贝壳刀，对于类似工况下盾构切削混凝土桩基具有明显的效果。
（2）如能在切削桩基的四周土层内适当加固，可有效降低盾构切桩引起的位移沉降。
（3）盾构切削桩基过程中推进速度宜慢，一般小于10mm/min；盾构设定土压、推力、刀盘扭矩宜稳定。
（4）在盾构切削桩基过程中，应向土仓内添加润滑减摩材料，以防混凝土碎块堵塞螺旋输送机。在盾构通过后，应根据监测情况进行管片背后的二次注浆，以控制地面和建筑物沉降。
（5）采用盾构直接切削桩基与桩基拔除相比，具有施工经济、安全、环境影响小的优点，可在类似工程中推广应用。
（6）提前优化姿态，防止在通过时调整姿态导致盾体或者刀盘卡碰到钢筋。提前将水平姿态调整至水平前段为-80～-90，水平姿态尾端-20～-30。（根据曲线半径估算）
论文作者:邓军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/20
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