天津地铁盾构隧道下穿外环河技术措施

越｜土建工程天津地铁盾构隧道下穿外环河技术措施●贾少春（１）隧道顶部覆土不足４ｍ，局部环缝张开量过大导致管片接缝漏水。（３）在河底砂质粉土及淤泥质土中施工时，由于盾构推进刀盘旋转切削挤压扰动，加上地下水水头压力，砂土随地下水沿盾尾和隧道接缝处进入盾构管片，如不采取措施，可能出现局部土体掏空和隧道下沉，以及螺栓断裂破坏。１工程概况天津地铁２号线是天津市快速轨道交通网的东西骨干线，全长２２．５远远小于规范中顶部覆土１Ｄ（直径）要求。水下浅覆土在地下水水头压力下，刀盘前方土压平横不易建立，河水将通过扰动土体裂缝经刀盘开口及盾尾进入盾构机，造成盾构淹水。（２）水下浅覆土隧道盾构施工时，上下受到不平衡力，容易导致盾构机头上扬、压坡困难、隧道上浮，轴线难以控制。盾构管片拼装结束脱离盾尾后，隧道底部土体上部荷载发生变化导致底部土体回弹，如不采取相应措施，隧道过量上浮极易引起ｋｍ，其中地下２０．３ｋｍ，过渡段及地面线２．２ｋｍ，设置曹庄停车场和李明庄车辆段。曹庄停车场至盾构井区段采用明挖法施工，盾构井至延安西路站区段采用盾构法施工。ＤＫ２＋１６３—１９３区段下穿外环河，线路纵断面坡度为２５．９５％ｏ，外环河河道宽１５ｍ，河底标高一１．０５ｍ。河底隧道结构项面覆土为３．６２ｍ，两个盾构隧道过河段最小净距离４．２ｍ，最大５．７ｍ。盾构隧道下穿外环河施工图见图１。盾构隧道穿越的上覆土层主要为粉质黏土、淤泥质土、粉土等。其土质松软，结构松散。隧道洞身主要穿越地层为粉质黏土与粉土口，Ｚｆｏ３水下浅覆土盾构施工抗浮控制技术隧道穿越水饱和土层时，受水２盾构隧道施工风险ＤＫ２＋１屠构掘进方向６３—１９３区段下穿外环河，河床底部表层土夹有大量碎石、填土及浮淤物，渗透性极不规则，盾构推进存在以下风险。圈１盾构隧道下穿外环河施工示意图５０２０１１年第５期万方数据浮力影响。当浮力大于隧道上覆土质量、隧道及隧道内设备自重时，隧道将上浮。当盾构管片脱离盾尾后，隧道被壁后注入的浆液包围，受到的浆液浮力比水饱和土层浮力大得多。盾构推进挖出的土导致地基卸载，隧道因受地基回弹作用向上偏离中心轴线。在浮力和地基回弹共同作用下，隧道上覆土产生隆起，若不进行有效控制，浅覆土层将被顶裂，产生透水裂缝，河水沿透水裂缝涌入盾尾将严重影响隧道及隧道施工安全。盾构下穿外环河ＤＫ２４－１７１．５—１８６．５区段的河底距盾构顶部最浅覆土为３．３７ｍ，抗浮安全系数为：＾，－——。占１＋Ｇ２Ｆ式中：／匕。＿隧道所承受的浮力：６１一单位长度隧道的重量：Ｇ２一隧道上方水土压力。ＤＫ２＋１７１．５处隧道结构上方地层为１ｍ厚淤泥质粉质黏土③４，其余为粉土④２，结构覆土为ｍ，淤泥质粉质黏土⑨４的容Ｗ－ｒ＝１７．８ｋＮ／ｍ３，内摩擦角为６０，黏聚力ｃ＝１０ｋＰａ；粉土④２的容重ｋＮ／ｍ３，内摩擦角为２７．５０，黏聚力ｃ＝１６．２ｋＰａ：盾构管片外径ｍ，内径厂＝２．７５ｒｎ，混凝土重度‘＝２５ｋＮ／ｍ３，厂ｗ为水的容重，则Ｇ１＝１ｒ（序－厂２）一＝丌（３．１２—２．７５２）Ｘ２５：１６０．８ｋＮ／ｍ，Ｇ＇２：ｌ厂例ｔａｎ２（４５。＋盟）＋Ｌ２２ｃｌｔａｎ（４５。＋盟）卜２ｊＩ脚２ｔａｎ２（４５。＋丝）＋Ｌ２２ｃ：ｔａｎ（４５。＋丝）ｌ：万方数据土建工程１７．８ｘ１ｔａｎ２（４５。＋导）＋２４设计采取的措施’％ｙｌ不啾口，１日腰２×１０ｔａｎ（４５。＋旦）ｌ＋为保证盾构隧道安全穿越外环２ｊ河，采用２道围堰拦坝截流（见图ｒ１１９．４Ｘ２．３８６ｔａｎ２２）。２道围堰沿河流横断面布设，。．（４５。＋竺）＋２×１６．２ｔａｎ２７．５围堰之间净宽６４ｍ，放坡１．ｏ１截２流。围堰顶面宽５ｍ，底面宽１２ｍ，（４５。４－型）］：坝高３．５ｍ，高出河面约１．５ｍ。围２Ｊ堰用黏土直接堆填并碾压，其中南侧２２３．２８ｋＮ／ｍ，围堰位于金水桥南侧，与距金水桥斥丌厅气＝１ｒＸ３．１２×１０＝９ｍｏ３０２ｋＮ／ｍ，围堰施工完成后将水抽尽，人足＝——＝Ｇ１＋６２工配合挖掘机清除河底淤泥质土至——＝１．２７２。Ｆ原状土，并在清除区浇筑０．１ｍ厚的１６０．８＋２２３．２８Ｃ１０素混凝土垫层。为防止河底冲３０２刷，在垫层上方施作Ｏ．５ｍ厚的Ｃ３０通过计算，隧道结构满足抗浮钢筋混凝土底板。混凝土底板面与原河底面同高，确保河道恢复后河底标求，如果不采取合理的技术措施，在高不变。混凝土底板强度达到８０％，沿河流方向布设２道直径２．４ｍ的混凝土导流管涵（见图３），长３４ｍ／道，导流管涵与金水桥底涵洞对接，其下面４厶里塑璺１００图２围堰示意图图３导流管涵布设示意图２０１１年第５期５１要求。但项部覆土厚度远小于１Ｄ要河底盾构推进过程中，由于隧道顶部荷载不够，将导致盾构出现“上浮”、“冒项”、“涌水”等现象，使隧道结构失稳和破坏。ｈ＝３．３７ｒ＝１９．４Ｒ＝３．１－Ｉ：建－工程采用碎石作垫层，垫层宽３ｍ，高３００ｍｍ，并以金水桥底涵洞高程为依据进行调整。导流管涵接口应做好防水处理。导流管涵施作完成后，采用黏土或粉质黏土填满河道空隙，南北端放坡为１：１。填筑应分层，每层厚３００３（９）每环施工应先注油脂后掘进，掘进中自动打脂，间歇时间为２００～３００ｓ，如漏水、漏浆改为手动打油脂。盾尾注入油脂应采取少量多次，确保盾尾处不漏水。６检测盾构隧道穿越外环河施工完成后，对穿越外环河区段进行检测，管片无损坏、无漏水。右线与左线隧道平面偏差、右线与左线隧道垂直偏差的检测轴线见图４。ｍｍ，碾压系数应达到０９３以上。黏土填充高度为３７ｍ＋３ｍ＝６３７ｍ。ｍ，使隧道结构覆土厚度达到３上述施工作业完成后，拆除围堰恢复外环河水流通。盾构隧道穿越外环河后重新按图２布设围堰，并采用挖掘机清除既有覆土、导流管涵后，拆除围堰，’恢复河道。５施工技术措施隧道从盾构井向东延伸后线路呈八字形，穿越外环河区段的２个盾构隧道净距离小于一倍的盾构直径。因此，施工采取以下措施。（１）盾构机到达外环河之前，对其进行检查，确保在穿越外环河施工时不会出现因盾构机故障导致的停机事故。（２）穿越外环河时，盾构线路纵坡在２４９５％ｏ的直线上坡，邻近接收井，应提前调整好盾构机，向轴线靠拢。（３｝实地测量覆土厚度，对照隧道盾构管片排版，结合管片超前量，推算盾构穿越外环河区段每环管片的实际埋深，并对照地质勘察报告计算实际的水土压力。初始土压力设定为０８ｂａｒ。蓬＼，＾＼‘一？一１。。、彝还丽一，———二—二＝、（ｈ）ｔ直伯薹（４）与其他区段相比，盾构穿越外环河区段更容易发生螺旋机喷水现象。盾构穿越时，螺旋机的开口率应降低，以满足出土要求为控制目标。（５）盾构穿越外环河区段应快速均匀推进，速度控制在３５～４５ｍｍ，ｍｌｎ，盾构机轴线垂直方向控制在一３０ｍｍ左右。圈４偏差检测轴线７结论与建议（１）针对隧道顶部覆土小于规范１Ｄ要求，采用围堰截流、抽水后设置导流管涵、再回填一倍洞径的覆土措（６）同步注浆量减少至２于０２５５ｍ３，环，注浆压力不得大施，隧道后期沉降观测累计值不超过１５ｍｍ。（２）水下浅覆土隧道盾构施工时，如果盾构推进施工参数选用不合理，可能出现涌水、涌砂、隧道上浮等现象。因此，前期设计应尽可能加大隧道与河底间距，尽量使其距离达到一倍洞径。ＭＰａ，浆液稠度降到１１ｃｍ以内，在保证注浆顺畅同时，减小浆液对管片产生的浮力。（７）拼装管片时，应防止千斤顶回缩导致盾构机后退，引起前方土体流失：注意止水条是否粘贴牢固和拼装质量，管片拼装不当可造成渗漏水，特别是管片背面不得有破损。（８）根据隧道沉降与位移的实际测量情况，二次注浆时选择在同方向有变形趋势的管片注浆孔进行补浆，注浆量为０５～１贾少春：中铁第一勘察设计院集团有限公司，工程师陕西西安，７１００４３ｍ３，环．注浆压力控制在０３５ＭＰａ内，防止责任编辑葛化一劈裂河底土体。５２２０１１年第５期万方数据