管片固定樁

  盾構(gòu)在富水地層條件下進(jìn)行施工時(shí)，隧道管片上浮問(wèn)題尤為突出，盾構(gòu)隧道管片上浮是指管片在脫出尾盾后，受地質(zhì)、地下水、同步漿液等因素的影響，造成管片向上位移的現(xiàn)象。管片局部或整體上浮均會(huì)直接導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái)、裂縫、破損，乃至軸線偏移等問(wèn)題，此類問(wèn)題會(huì)影響盾構(gòu)隧道管片的工后高程、隧道走向和凈空，也給隧道帶來(lái)防水隱患和安全隱患，影響工程的質(zhì)量。如果與設(shè)計(jì)高程相差過(guò)大，就要采用各種方法對(duì)其調(diào)整，還會(huì)增加工程造價(jià)，造成浪費(fèi)。

傳統(tǒng)工藝解決方式：

  1.加固方法如地面施做抗浮樁，在盾構(gòu)磨樁時(shí)因抗浮樁有冠梁相連接，則會(huì)引起大范圍地層擾動(dòng)，增加沉降風(fēng)險(xiǎn)。

  2.盾構(gòu)壓低姿態(tài)推進(jìn)，雖然解決了軸線偏移的問(wèn)題，管片上浮的累計(jì)數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生根本性改變，管片錯(cuò)臺(tái)與破損再所難免。

  3.管片外注雙液漿的環(huán)箍，雙液漿初凝時(shí)間短，為了避免漿液固結(jié)盾尾和盾尾刷，一般在盾尾脫出管片第五環(huán)以上才可以注入，而此時(shí)的管片上浮已經(jīng)引起，并且雙液漿容易在散失，所以，二次注漿雖然有點(diǎn)效果，不過(guò)效果并不明顯。

  2020年，長(zhǎng)沙市中天交通鑿巖技術(shù)服務(wù)有限公司發(fā)明了管片固定樁。其利用注漿囊袋包裹特性，具有一定穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在一定地下水流的作用下，能夠保證管片固定樁裝置中的漿液不被沖散、稀釋，從而填充管片與圍巖土間隙，使管片與圍巖土形成整體，減少變形，提高隧道安全性。也無(wú)需經(jīng)過(guò)刀盤(pán)切削這一過(guò)程，不產(chǎn)生切削擾動(dòng)。同時(shí)注漿囊袋材料具有滲透性，使管片固定樁裝置與外部同步注漿漿液形成整體，防止出現(xiàn)施工縫，保證了隧道防水性能。

  管片固定樁讓管片和頂部的圍巖土很快連成一個(gè)整體，利用圍巖土的約束力來(lái)有效控制管片上浮是解決問(wèn)題的有效途徑。

  管片固定樁裝置可在管片與圍巖土之間形成結(jié)塊，在同步注漿的漿液未凝固之前，管片固定樁裝置凝固的結(jié)塊鑲嵌在管片和圍巖土之間，控制了管片的上浮，如下圖。

  管片固定樁在管片外形成的樁體高度在14cm時(shí)，其樁體直徑為90cm，因?yàn)槠錁扼w受力集中，獲取大樁體面積是本技術(shù)的要點(diǎn)，在單個(gè)樁體受力面積無(wú)法改變的情況下，可以采取增加管片固定裝的數(shù)量，達(dá)到增加受力面積的效果。經(jīng)實(shí)際工況驗(yàn)證，在中風(fēng)化以及微風(fēng)化巖層中盾構(gòu)掘進(jìn)，管片固定抗浮效果明顯。

管片固定樁地表注漿實(shí)驗(yàn)

管片固定樁注漿成樁現(xiàn)場(chǎng)

  小半徑曲線盾構(gòu)施工時(shí)，盾構(gòu)對(duì)外側(cè)地層是擠壓的狀態(tài)，盾尾空隙會(huì)使地層向隧道內(nèi)側(cè)位移,回填注漿壓力也會(huì)使隧道產(chǎn)生位移；同時(shí)，由于在小半徑曲線地段的盾構(gòu)是依靠管片和地層反力掘進(jìn)的，推進(jìn)力的反力會(huì)使隧道向曲線外側(cè)位移，如果隧道的縱向剛度和地層的剛度過(guò)小，可能引起管片和其外地層的過(guò)大位移，以及使土壓超過(guò)土體的被動(dòng)壓力而過(guò)大擾動(dòng)；因此，軸線控制難度較大。管片向外側(cè)扭曲擠壓地層，使地層和管片結(jié)構(gòu)均受到復(fù)雜的影響，極易造成盾構(gòu)與管片之間的卡殼及管片碎裂現(xiàn)象發(fā)生。

  管片固定樁的安裝，可加強(qiáng)隧道軸向剛性，約束管片，控制隧道受偏力導(dǎo)致的錯(cuò)臺(tái)變形，如下圖。