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10隧道与洞室工程盾构隧道工程实例
为什么采用土压平衡？
盾构隧道主要穿越的地层有:可塑-软流塑的粉质粘土、粉土、粉细砂、粉砂夹细砂。地下水位位于地表下1~2 m , 渗透系数为5×10-3cm/ s , 易液化。
其中淤泥质保开洞无涌砂、流砂出现。井点设在隧道两侧2 m 处, m, 每排5 根共10 根, m, m 。
在盾构施工中,尽可能减少对周围土体扰动的关键在于保持盾构开挖面的稳定和管片脱出盾尾后及时充填空隙。
这就要求调整好盾构掘进参数, 做好同步注浆和二次压浆。
盾构掘进主要有如下10 个参数控制:
刀盘和土仓压力、排土量、推进速度、螺旋机转速、千斤顶总顶力、注浆压力、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。
根据地质埋深和环境条件对参数选取作预测计算,同时对盾构轴线上方的地面变形进行实测反馈,以验证选择参数的合理性并优化施工参数。
一般选取盾构出工作井50~100 m范围作为试验段,并通过对试验段地表沉降观测进行参数优化。通过控制推进速度、调整排土量等使地层水土压力与土仓压力的差值最小，从而保证开挖面的土压动态平衡。
该工程难点较多,下面仅介绍两个工点的处理方案。
1）盾构穿越在建的玄武湖隧道
盾构隧道两次下穿在建的玄武湖公路隧道,且两隧道之间最小间距仅为1. 0 m(见图2) 。
图2 　盾构隧道与玄武湖公路隧道的相互关系
玄武湖隧道底沉降控制较严,要求控制在下沉-20 mm 、上隆+ 5 mm 以内,因此盾构施工十分困难。
为了盾构施工的安全以及今后玄武湖隧道运营安全,盾构施工中根据模型试验及数值分析的结果,采用了如下技术措施:
(1) 由于该处为淤泥质粉质粘土,且夹层很薄, 因此在玄武湖隧道施工前对隧道下部地铁通过地层进行了注水泥浆加固处理( q0 > MPa) ;
(2)玄武湖隧道设计中,为了增强隧道的纵向刚度,加强了底板的配筋,并在底板下增加了抗拔桩,使运营期间的荷载大部分通过抗拔桩传递给下部地基中,同时还可以阻止盾构隧道的上浮;
(3)盾构施工中加强监测,及时进行二次注浆, 并控制好土压平衡。
从监测结果看,玄武湖隧道最大下沉量为1. 9 mm , 最大上隆1 mm , 满足预期确定的要求。
2）盾构过秦淮河盾构一标在三山街至中华门盾构区间,需穿越内秦淮河。
该处覆土很薄, m 范围基本为碎石、碎砖等建筑垃圾,且盾构离抗浮板底只有80cm , 造成上部覆土不能加固密实,容易产生漏水、漏泥,使得隧道上部压力过小,隧道会产生向上漂移、下部产生空隙的现象。
另外,盾构掘进时难以控制,盾构容易出现偏移。
因此,盾构穿越内秦淮河施工时采取了如下措施: 将碎石、碎砖等建筑垃圾清除并覆土回填,在其上面浇70 cm 厚的抗浮板;在顶板下对盾构正面土体进行压密注浆加固,注浆孔采用内径100 mm 的PVC管,加固深度为7 m , 孔位间距、孔位排距均为1 m , 共161 个加固孔,每个孔水泥用量0. 684 t ;在盾构两侧各做一排钻孔灌注桩,见图3。
图3 注浆加固图
北京轨道交通大兴线黄村西大街站工地
一、城陵矶
城陵矶长江穿越隧道地处长江中游江汉冲积平原与江南低山丘陵区过渡地带
位于城陵矶港下游约4km 处
要穿越长江干堤和1500m 的主河床
穿越区内多为绿泥石泥质板岩,有29 条断层,断层一般性状较差
透水性较强,地下水丰富, 水压高。
2 泥水盾构
工程起自长江南岸组装工作井,先以25 ‰的下坡推进,距长江底部约12m
最后以3 ‰的下坡穿越长江,与矿山法隧道实现对接后拆卸。
是重庆忠(县) 至湖北武(汉) 输气管线潜江至湘潭支线的关键控制性工程。
穿越区地下水覆盖层潜水、基岩裂隙水及承压水。
承压水主要分布于两岸粘土及粉质粘土层以下粉土、细砂及卵石层中,江水为主要补给源,其埋深12m 左右,水位与江水位齐平。
位于基岩中心的脉状透水体(区) 局部具有承压性,与基岩裂隙水的水力联系密切,使与之形成复杂的地下渗流网络,对穿越隧道的稳定性极为不利。 。
工程及施工特点
a. 地质级别变化大
隧道主要从全～微风化的绿泥石泥质板岩、白云石泥质板岩、粉砂岩、粘土、粉质粘土、细砂、卵石层等地层中穿越。岩石最大饱和抗压强度为45MPa ,卵石最大粒径12cm。水渗透性强,在水压和土压的作用下开挖面极度不稳定,要求盾构必须具有较强的稳定开挖面的性能。
b. 隧道穿过长江大堤
隧道最大埋