成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨(成都地铁1号线南延线,中铁二局).doc

1、引言成都地铁1号线一期工程于2005年正式开工。在1号线一期工程盾构3标施工中,首次在成都富水砂卵石地层中采用了盾构法施工,国内外缺少在相似地层中的相关施工经验,因此在成都地铁施工中,遇到了比较特殊的滞后沉降问题。由于成都富水砂卵石地层的特殊性,盾构在该地层中掘进地层沉降滞后性极为显著,由于滞后沉降导致的地表塌陷也屡次发生,造成较大的经济损失及不良的社会影响。因此,如何解决成都特有富水砂卵石地层盾构掘进滞后沉降问题是必须面对的新课题和挑战。2、成都地铁1号线一期工程盾构3标工程概况成都地铁1号线一期工程盾构3标工程起始里程为ZDK8+(YDK9+),终点里程为Z(Y)DK11+,分三个区间。,,最小坡度2‰,‰。区间隧道穿越地层主要为含水量丰富、补给充足的强透水的松散~密实卵石土,上覆土体为粉土、粉细纱及杂填土。隧道顶至地表埋深为8~15米,大部分埋深在10米左右。区域内地下水具埋藏浅、季节性变化明显的特点。7、8、9月份为丰水期,11、12、1月份为枯水期,8月份地下水位埋藏最浅。根据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料,在天然状态下,丰水期地下水位正常埋深约为2米;地下水位年变幅约为1~;地下水自北西流向南东,水力坡度约为2‰[1]。3、,由于施工前期对成都特有的富水砂卵石地层盾构掘进没有相关经验,没有认识到该地层滞后沉降的危害,前期施工未采取有针对性的预防滞后沉降的措施,因此,在盾构掘进通过一段时间后,多次发生由于滞后沉降造成的隧道上方地表塌陷事故。盾构掘进不可避免会造成地表沉降,但在不同的地质条件下表现出的时间特性却存在较大差异。在软土地层中,地表沉降往往发生在管片脱出盾尾阶段,但随着同步注浆对盾尾建筑空隙的填充,沉降将在较短时间内趋于稳定[1]。但在成都地铁特有的富水砂卵石地地层中,由于砂卵石层在一定的条件下在较长时间内有一定的自稳能力,因此,地表沉降监测值不完全真实反映地层损失情况,沉降具有很强的滞后性。根据成都铁1号线盾构3标段实际情况,滞后沉降引起地表塌陷的潜伏时间从几天到几个月不等,甚至更长时间。沉降现象产生的时间规律性不强,随机性较大。,将该地层中土体发生滞后沉降过程划分为四个阶段[2]:①盾构掘进发生超挖或长时间停机造成土体扰动(砂卵石地层中盾构掘进极易发生超挖);②砂卵石层形成半球形穹顶自稳;③由于受到地下水位提升、地表动荷载影响等因素影响,形成自稳的砂卵石层穹顶表层逐渐剥落向地表发展;④最终地面贯穿,形成塌孔。滞后沉降导致地表塌陷过程分析详见图3-1。①盾构超挖形成空洞②卵石地层形成动态自稳③自稳面不断上移④地面贯穿形成塌陷图3-,造成土体扰动的情况主要有:1)出碴量未得到有效控制,发生超挖;2)推进参数匹配不合理,如推进速度、正面土压力(土压平衡盾构)、注浆压力和盾构总推力等参数的设定不合理;3)盾构到达及始发端