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让隧道向下“转弯”


-- 苏州地铁3号线盾构机穿越上硬下软土层



发布时间:2018-06-07 16:46   
许庆杰、李文媛
五公司
2018-06-07

    “右线右线,盾构姿态正常,将掘进速度放慢至每分钟20至30毫米,其他参数保持不变继续推进!”机电部长隋星在地面监控室下达指令。在地下18米的隧道内,五公司的技术人员们正在进行一项前所未有的大胆尝试——使管片姿态向下,让隧道实现向下“转弯”。这是国内首次使用该技术穿越上硬下软土层。  
    故事还得从1个月前说起。4月16日,在五公司承建的苏州地铁3号线宝迎区间,盾构机一如往常向前掘进,突然,测量系统显示盾构姿态整体成上浮趋势,技术人员立即向隋星汇报。“密切关注管片姿态,降低掘进速度,实时报告检测情况!”隋星复查后发现事态严重,沉着冷静地指挥着。  
    原来,盾构机掘进至第261环后,地质结构由全断面粉砂层逐渐进入半粉砂半粉质黏土层,强度增高,盾构机呈现上硬下软掘进状态,这种情况在国内地铁施工中还是首次遇到。不同于穿越上软下硬地层,在穿越上硬下软地层过程中,盾构机刀盘转动先切削下部软土,而上部的硬土切削稍慢,在土仓压力不变的情况下,盾构机姿态容易向上倾斜,造成“上浮”。  
    “我们试着关闭了下半区的千斤顶,增大上半区的千斤顶顶力,并在前盾增加约4吨的配重,通过盾构机的自重迫使盾构机‘栽头’。”项目部连续用了几种调节姿态的传统方法,不但没有遏制盾构上浮,还差点造成管片无法拼装、错台继续增大等严重后果。传统办法行不通,这可急坏了现场的技术员,如果姿态一直向上偏,隧道会越来越远离轴线,若强行摁头,会拉伤管片,破坏盾尾刷。  
    针对此种情况,项目部技术骨干们几乎翻遍了各类资料,无奈没有先例可循,没有成熟经验可借鉴。这时有人提出,“大家的注意力都集中在控制盾构姿态上,我们为什么不调整管片,如果可以使管片姿态向下,盾构机自然随着管片姿态而向下了。”  
    项目部邀请五位国内权威的盾构专家一同参与制定方案,经过3次专家评审论证,制定的下穿上硬下软土层专项施工方案成功通过审批,这是国内地铁领域第一次使用此类施工方案。  
    当一切准备就绪,盾构机姿态调整到最佳状态,按照全新制定的专项方案继续向前掘进,掘进速度由普通段的每分钟40至60毫米,降低至20至30毫米,每环纠正量控制在1厘米以内,平面偏差5厘米以内。增大管片上超量,约束成型管片,以管片姿态确定盾构机姿态。同时,对脱出盾尾的成型管片环向注入双液浆,形成“环箍”效应。技术人员根据前一环的盾尾间隙、千斤顶行程和管片上超量等数据,及时调整盾构参数和管片选型。  
    5月31日,盾构推至585环,顺利穿越上硬下软土层。“进行零经验穿越施工,不仅短时间攻克难题,而且干的这么漂亮,你们中交隧道局果然有一手。”得知隧道管片轴线与设计轴线偏差已调整至5公分以内,达到满足列车行驶要求后,业主单位苏州轨道交通建设分公司主任成建华称赞道。


作者:许庆杰、李文媛   来源:五公司


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