盾構(gòu)隧道穿越既有建筑物施工應對技術

1、盾構(gòu)隧道穿越既有建筑物施工應對技術         08-12-12 13:56:00     作者：胡新朋 孫謀 王俊蘭    編輯：studa0714摘要：隨著近幾年地下工程建設的不斷發(fā)展,盾構(gòu)施工技術已越來越成熟,特別是在城市軌道交通建設中更顯示出其優(yōu)越性。但是,對于盾構(gòu)施工過程中穿越障礙物或近距離通過既有建(構(gòu))筑物的施工還缺少相應的工程實例,經(jīng)驗相對也較少。近年來,我國城市軌道交通建設發(fā)展迅速,但是面臨著越來越復雜的周邊環(huán)境和

2、施工條件,因此研究和制定相應的施工技術和應對措施十分必要。文章針對盾構(gòu)施工穿越城市內(nèi)河、下穿既有隧道以及湖底施工、下穿古城墻等工程實例進行分析研究,提出了針對類似情況的應對技術措施。關鍵詞：地鐵隧道城市隧道盾構(gòu)施工風險分析工程實例 1 引言      隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設的加速,國內(nèi)城市軌道交通建設發(fā)展也越來越迅速。在軌道交通建設中,盾構(gòu)工法由于其優(yōu)越性在國內(nèi)的應用越來越多。為了使軌道交通盡快形成網(wǎng)絡達到預期的規(guī)模效應,軌道交通的建設也在加速。隨著初期單條線的建成,后續(xù)線路建設的難度會越來越大。同時,伴隨城市規(guī)劃建設,特別是

3、通常伴隨地鐵建設的沿線開發(fā)的增多,工程建設所面臨的是越來越復雜的周邊環(huán)境,穿越障礙物或近距離通過既有建(構(gòu))筑物的情況也越來越多。工程施工時既需要對既有建(構(gòu))筑物進行保護,又要確保工程本身的安全性和進展順利,因此對不同的情況采用相應的應對技術十分必要。本文以南京地鐵施工中已成功完成的盾構(gòu)施工穿越障礙物的幾個實例為基礎,研究分析相應的應對技術。2 下穿既有河流2.1 工程實例      金川河寬10.4m,河堤深4m,水深1.3m,為污水河。盾構(gòu)隧道與該河近正交下穿通過,盾構(gòu)機與河床底凈間距6.2m。   

4、0;  該段地質(zhì)情況自上而下分別是:-1d3-4粉細砂(3.5m)、-2c2-3粉土(約6.0m)、-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(約3m)、-2-1b2粉質(zhì)粘土(4m)、-3-1(a+b)1-2粉質(zhì)粘土(約4.7m)。隧道主要在-2c2-3粉土、-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(上部)和-2-1b2粉質(zhì)粘土(下部)地層中穿過(圖1)。      該工程盾構(gòu)機于2002年5月9日2002年5月10日和2002年12月28日2002年12月29日分別在下行線和上行線順利通過金川河,沉降監(jiān)測結(jié)果良好,沒有采用應急預案。但是在下行線掘進過程中,由于剛拆除負環(huán)

5、,掘進過程中泡沫劑添加量較大,從玄武湖河床底冒出氣泡,在減少泡沫添加劑和刀盤內(nèi)氣體壓力后該現(xiàn)象消失。2.2 主要風險      該段覆土主要為透水性好的粉細砂層和具有流塑特性的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,施工中可能引起涌砂、突水現(xiàn)象,嚴重時可能引起“冒頂”事故;另一方面,由于該段覆土較薄,地下水豐富,盾構(gòu)通過的地層上軟下硬,施工中易引起盾構(gòu)機抬頭。2.3 應對技術      (1)盾構(gòu)推進通過時合理組織施工,爭取連續(xù)、快速地通過金川河。      (2)嚴格

6、碴土管理,做好理論碴土量與實際碴土量的記錄,保證出碴量與掘進速度的一致,避免“冒頂”突發(fā)事故的發(fā)生。      (3)嚴格控制盾構(gòu)機操作,調(diào)整好盾構(gòu)千斤頂?shù)膲毫Σ?避免盾構(gòu)機上飄。      (4)在土倉中和刀盤前注入泡沫或膨潤土,改善碴土性能,防止涌砂、突水現(xiàn)象發(fā)生。      (5)作好盾尾、鉸接油缸的密封,防止地層泥水和壁后注漿液進入盾殼內(nèi)。2.4應急預案      當發(fā)生“冒頂”事故時,為

7、保證盾構(gòu)施工安全,需采取如下措施:      (1)停止盾構(gòu)機的掘進施工,做好螺旋輸送機、鉸接油缸和盾尾密封處的防水。      (2)利用盾構(gòu)機配備的洞內(nèi)超前注漿設備對隧道通過段周邊地段進行加固,以保證加固后的土體質(zhì)量滿足盾構(gòu)安全通過的要求。      (3)在進行加固施工的同時對發(fā)生事故地段進行土方回填,以增加覆土厚度,從而防止盾構(gòu)掘進時上漂。      由于金川河河床底至盾構(gòu)隧道頂?shù)木嚯x基本

8、上為一倍洞徑,根據(jù)計算及設計情況,施工過程中沒有在其上部采取加載的方式。3 下穿既有隧道3.1 工程實例      南京地鐵1號線與玄武湖公路隧道在新模范馬路與中央路的丁字路口立體交叉。先期建成的玄武湖隧道在該段采用明挖順做法施工,圍護結(jié)構(gòu)為SMW樁,主體結(jié)構(gòu)在與地鐵隧道相交段為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)底板為900mm厚鋼筋混凝土, 墊層為200mm厚素混凝土。地鐵盾構(gòu)隧道與玄武湖隧道基本上正交(兩條線路的交角為94°2454),兩條隧道間的相互關系如圖2、圖3、圖4所示。玄武湖隧道底下覆土依次為:-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(約4.4

9、m)、-2-1b2粉質(zhì)粘土(3.54.0m)、-3-1(a+b)1-2粉質(zhì)粘土(約4.04.5m)。地鐵盾構(gòu)隧道主要從淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(上部) 和粉質(zhì)粘土(下部)穿過。      盾構(gòu)機下、上行線分別于2002年5月14日5月19日和2002年12月20日12月24日順利通過玄武湖隧道,最終玄武湖隧道的最大沉降為1.7mm,保證了施工期間兩條隧道的安全。3.2 風險分析      盾構(gòu)隧道與玄武湖隧道間的最小凈距為1.0m,玄武湖隧道對盾構(gòu)隧道的影響長度近28m,這種情況在國內(nèi)盾構(gòu)施工中還是首次;

10、其次,玄武湖隧道施工結(jié)束時間與地鐵隧道穿越時間相隔不到一個月,玄武湖隧道還未進入穩(wěn)定期;施工過程中可能對玄武湖隧道造成破壞,帶來運營隱患,甚至可能引起結(jié)構(gòu)安全問題。3.3 應對技術      (1)將玄武湖隧道抗拔樁的間距調(diào)大,并避開盾構(gòu)隧道;另外,為了保證玄武湖隧道的抗浮要求及盾構(gòu)隧道的受力要求,將抗拔樁在盾構(gòu)隧道方向加密。      (2)由于盾構(gòu)施工不可避免地會引起地面的沉降,為了保證玄武湖隧道的安全,將該段的底板加厚100mm。     

11、 (3)玄武湖隧道底的地質(zhì)條件為流塑性的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土,盾構(gòu)隧道上半部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,下半部為粉質(zhì)粘土,為了減少地層損失,將通過段盾構(gòu)隧道進行全斷面加固處理。      (4)盾構(gòu)機通過玄武湖隧道前將玄武湖隧道回填至地面標高。      (5)為了盾構(gòu)機通過時玄武湖隧道不造成太大的沉降與隆起,盾構(gòu)土壓設定略大于盾構(gòu)正面土壓。在玄武湖隧道底埋設土壓力盒(圖5),在盾構(gòu)掘進時對壓力盒進行實時監(jiān)測,用以指導盾構(gòu)掘進控制。(6)玄武湖隧道的抗拔樁與主體結(jié)構(gòu)形成門架式結(jié)構(gòu);在盾構(gòu)機通過玄武湖隧道時掘進速度不宜太