淺覆土盾構(gòu)法隧道施工和管線保護(hù)控制技術(shù)

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1、淺覆土盾構(gòu)法隧道施工及管線保護(hù)控制技術(shù)淺覆土盾構(gòu)法隧道施工及管線保護(hù)控制技術(shù)淺覆土盾構(gòu)法隧道施工及管線保護(hù)控制技術(shù)上海已建的盾構(gòu)法地鐵隧道大多集中于深埋、建筑密集的地區(qū)，施工方法及環(huán)境保護(hù)技術(shù)已漸趨成熟，而在淺覆土區(qū)間隧道中仍然是個(gè)技術(shù)難題。本文結(jié)合了上海地鐵二號(hào)線浦東新區(qū)龍東路～中央化園區(qū)間隧道上行線的工程實(shí)例，針對(duì)盾構(gòu)法淺覆土區(qū)間隧道施工的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行了初步探索和總結(jié)。1、工程概況上海地鐵二號(hào)線浦東新區(qū)龍東路～中央公園內(nèi)間隧道上行線工程兩端頭井全線總長(zhǎng)782.402m，采用法國(guó)FCB公司提供的外徑6.34m土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，隧道內(nèi)徑5.5m，由六塊寬1m的高精度鋼混凝土

2、管片拼裝而成。本區(qū)間隧道主要穿越了上海地區(qū)相沉積第(2)－2層灰色砂質(zhì)粉土、第(3)層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和(4)層灰色淤泥質(zhì)粘土。該土質(zhì)滲透系數(shù)小，特征為飽和，流塑、土質(zhì)均勻，屬高壓縮性土。本隧道最大的特點(diǎn)在于覆土淺,覆土深度（距隧道頂部）在2.60～9.0m之間，在出洞洞口處最淺僅有2.60m，而且在離出洞口后的300m以內(nèi)平曲線曲率半徑小（399.851m）豎向坡度大，最大值達(dá)到24.17％，平均值在21％左右；盾構(gòu)在該淺覆土段將穿越內(nèi)環(huán)線龍東路段，共有12道公用管線分布在道路下,并在龍東路段一側(cè)有一根φ1600mm的污水南干線管線與隧道軸線斜交，施工條件相當(dāng)苛刻。2、有關(guān)

3、參數(shù)的理論選定值2.1、地表橫向斷面沉降槽寬度的預(yù)測(cè)由PECK法地面沉降量的橫向分布估算公式計(jì)算最大沉降量：Smax＝V1/2π.I＝V1/2.5iV1－－盾構(gòu)隧道單位長(zhǎng)度地層損失量（m3/m），控制在2.5％，V1＝2.5％×π×3.1×3.1＝0.754m3/mi－－沉降槽寬度系數(shù)（m）I＝R×（Z/R）＝3.32～6.06m地面至隧道中心深度，約為5.8～12.1mSmax=5～9cm在距離隧道軸線9m處，沉降量衰減到最大沉降值的14％左右，所以有關(guān)監(jiān)測(cè)斷面沉降槽的設(shè)定寬度為18m。2.2、注漿量和注漿壓力的選定盾構(gòu)推進(jìn)的理論建筑孔隙GP計(jì)算公式為：GP＝π×（R2－

4、r2）×L＋g＝1.52m3R:盾構(gòu)外半徑r：管片外半徑L：環(huán)寬，取為1m，G：盾殼外6根注凍管肋總體積。理論上講，漿液需100％充填建筑總空隙，但由于通常的漿液失水固結(jié)，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)殼體帶土使開挖斷面大于盾構(gòu)外徑，部分漿液劈裂到周圍地層,導(dǎo)致實(shí)際注液量要大大超過理論注漿量按照以往工程實(shí)踐，采用理論值的150％～200％進(jìn)行注漿，即控制在2.2～3.0m2之間，注漿壓力為0.5Mpa。2.3、總推力和推進(jìn)速度的選定盾構(gòu)總推力應(yīng)等于盾構(gòu)進(jìn)過程中所遇到的各種阻力，包括盾構(gòu)外殼與周圍土層摩阻力F1，切口環(huán)刃口切入土層阻力F2，襯砌管片與盾尾之間的摩阻力F3，盾構(gòu)自重產(chǎn)生的摩阻力F4

5、，開挖面支撐阻力F5（地層產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力），經(jīng)計(jì)算得到總推力為8755KN。推進(jìn)速度也即千斤頂頂速度的確定主要參照施工中反饋的各種信息，如地表沉降速率，軸線偏差、襯砌管片拼裝質(zhì)量、工期要求等因素，本工程考慮在2.5～3.5cm，min之間。2.4、其它參數(shù)的選定密封倉(cāng)土壓力設(shè)定為0.12～0.20Mpa：刀盤轉(zhuǎn)速控制在0.50轉(zhuǎn)/min；出土量按每年土方體積計(jì)算約為32m3左右。3、地面監(jiān)測(cè)體系3.1、盾構(gòu)初推進(jìn)試驗(yàn)段第一試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)設(shè)置在盾構(gòu)出洞后有前2.6m，測(cè)點(diǎn)設(shè)置沿軸線點(diǎn)距一般為2.5m和3m，并設(shè)置了A、B兩個(gè)橫向斷面沉降觀測(cè)槽,第二試驗(yàn)段設(shè)在過龍路段前30m的地

6、帶上，沿軸線3～4m設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)也布設(shè)了C、D兩個(gè)沉降槽。沉降槽斷面寬度為左右各9m，分別布設(shè)了3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。3.2、龍東路段及φ1600mm污水管線在龍東路上測(cè)點(diǎn)的布設(shè)基于不妨礙車輛的通行，采用長(zhǎng)鋼筋布點(diǎn)，沿軸線點(diǎn)距一般為4～5m，并在沿軸線二側(cè)各增設(shè)一排測(cè)點(diǎn)，形成較密集有點(diǎn)群,另外沿路中央及兩側(cè)綠化隔離帶（管線走向）布設(shè)E、F、G三條沉降槽，點(diǎn)距為4m，其范圍以達(dá)到影響區(qū)邊界為原則，沉降槽的布設(shè)是為了監(jiān)測(cè)和分析地下管線彎曲變形程度。沿污水管線走向在軸線兩側(cè)各設(shè)置的四座測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距4m，埋深1.2～1.5m。施工技術(shù)措施及監(jiān)測(cè)成果分析為了保證盾構(gòu)在淺覆土區(qū)域內(nèi)順利穿越道路

7、管線和污水干線管道，在出洞100m以內(nèi)為盾構(gòu)試推進(jìn)期，其間及時(shí)對(duì)土倉(cāng)壓力、推進(jìn)速度、總推力、出土量，刀盤轉(zhuǎn)速、注漿量和注漿壓力等施工能數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以取得最佳施工參數(shù)；當(dāng)盾構(gòu)到達(dá)及穿越主要目標(biāo)時(shí)，以推進(jìn)速度和出土量為主要控制指標(biāo)；當(dāng)盾尾脫離內(nèi)襯砌后，出土量為主要控制指標(biāo)；當(dāng)盾尾脫離內(nèi)襯砌后，以注漿量作為主要控制指標(biāo)，并根據(jù)管線附近的地表變形值及時(shí)反饋到盾構(gòu)推進(jìn)工作室，及時(shí)調(diào)整有關(guān)施工參數(shù)，達(dá)到信息化施工。4、施工中采用的參數(shù)和施工過程盾構(gòu)推進(jìn)過程中還必須滿足上海地鐵工程盾構(gòu)推進(jìn)中心軸線控進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)－50mm～＋50mm（