盾構在復雜地質條件下的進出洞施工技術

1、盾構在復雜地質條件下的進出洞施工技術盾構在復雜地質條件下的進出洞施工技術【摘要】以上海地鐵9號線二期2標段源深路中間風井盾構進出洞為例介紹土壓平衡盾構機在遇到超深埋、承壓水層、冰凍法、小曲線半徑、盾構沿曲線軌跡在風井內平移以及盾構近接重要建(構)筑物等技術難題時通過方案優(yōu)化制定切實可行的對策:強化洞門止水、采用切線進洞和補償法出洞、提前對近接建筑物加固等措施安全順利地完成盾構進出洞施工。【關鍵詞】盾構復雜地質條件進出洞超深埋承壓水層小曲

2、線半徑冰凍法油溶性聚氨酯引言隨著城市軌道交通建設的不斷深入盾構技術在地下工程領域的應用越來越廣泛同時地下管網和已建隧道越來越密集盾構施工所面臨的環(huán)境及地質條件也更復雜盾構施工難度和風險越來越大。國內對隧道及復雜地下工程建設項目的風險防范與技術管理無論是理論研究還是實踐應用都取得了長足的進步但與西方發(fā)達國家相比目前還處于學習和消化階段取得大的創(chuàng)新和突破的實例還不多。文獻[1]提到的上海地鐵4號線修復工程文獻[2]提到的大直徑泥水盾構洞門土

3、體加固和進出洞施工文獻[3]提到的泥水平衡盾構穿越凍結加固區(qū)等都是在某一方面取得突破的成功案例不過這些大都主要應對一兩個重難點或風險點。在遇到地質條件異常復雜、施工風險和技術難點極端集中的隧道工程只有通過前期充分調研、現場模擬試驗、施工方案經專家多次評估論證和優(yōu)化最后采用可靠的技術措施和組織措施才能確保施工的順利完成。源深路中間風井盾構進出洞施工實例就是在風險和難點超常集中的情況下經過精密策劃、嚴格管理、科學施工最后成功地完成風險防范與

4、技術管理的跨越。1、概述11工程概況上海地鐵9號線二期民生路—世紀大道站區(qū)間盾構隧道從民生路站西端頭井出發(fā)沿楊高中路向西穿越斷面5m10m的飲水箱涵、直徑3m的電力隧道后盾構過源深路風井向北轉世紀大道下穿與之垂直凈距僅1.74m的運營地鐵2號線掘進大約700m后上跨凈距2.39m的運營地鐵4號線最后到世紀大道站東端頭井。上海地鐵9號線線路示意圖見圖1。1.2工程地質條件盾構在源深路中間風井東端進洞過風井平移至西端后再次始發(fā)出洞。風井段隧

5、道主要地層為⑤12粉質黏土層、⑥粉質黏土層底部為⑦11層砂質粉土及⑦12層粉砂其中⑦12層粉砂層承壓水水位埋深為8.79~10.13m水壓較大。根據盾構推進總體籌劃本區(qū)間上下行線盾構機將會以同樣的工況在該風井共要經歷4次進出洞工程施工具有極大的風險和難度。2、進出洞施工技術難點1)盾構在超深埋情況下進出洞。源深路中間風井地下連續(xù)墻圍護結構深達59m基坑開挖深度為32.73m在上海地鐵是排名第三深的基坑(文獻[1]提到的上海地鐵4號線修復

6、工程基坑連續(xù)墻圍護結構深65.5m基坑最大開挖深度41.5m文獻[4]中提到的9號線宜山路車站地下連續(xù)墻圍護結構深62.5m基坑開和2個測溫孔。水平凍結是對垂直凍結措施的加強布置于洞門圈下半部外周進洞后封口并與井接頭連在一起。冰凍施工技術參數見表1。凍結法施工工藝的主要特點:凍結帷幕強度高凍結范圍可適當調整但由此產生的凍脹和融沉會對施工環(huán)境造成不容忽視的影響施工中需采取有效措施加以控制。通常的措施是減少凍土體積、改良土體特性和針對凍脹的

7、卸壓及進行融沉后注漿充填處理。因凍結土體的凍脹量與融沉量直接與凍結體的體積關聯所以在確保工程施工安全的情況下優(yōu)先采用局部凍結工藝可大大減少土體凍脹和融沉量。為了減少凍脹和融沉量應做到:1)精確計算凍結量盡量選用制冷能量大、效率高的冷凍機組并確保機組具有一定富余制冷能力。2)凍結時應在短時間內把鹽水溫度降到設計值以加快凍土發(fā)展提高凍土強度。3)掌握調整鹽水溫度和鹽水流量必要時可采取間歇式凍結控制凍土發(fā)展量。4)凍結管拔除后及時對凍結孔洞用

8、砂土充填。5)在后期融化期間及時對凍結區(qū)進行充填注漿并加強地面及隧道內的沉降監(jiān)測工作以指導注漿施工控制融沉的影響。3.2.2縱向滲漏水通道封堵縱向滲漏水通道的封堵是盾構在承壓水層進洞施工的關鍵。以往的施工主要以二次進洞[689]進行間隙封堵此方法對盾構第1次進洞堵水效果非常有效但進洞經歷的時間長盾構在第2次進洞過程中可能對第1次硬化后的土體破壞同樣會造成漏水的風險同時雙液漿進入尾刷將造成尾刷功能失效。根據以往盾構進出洞施工經驗結合風井特

9、殊地質條件項目部決定在以往的進出洞堵水措施的基礎上附加高發(fā)泡率的油溶性聚氨脂進行縱向滲漏水通道的封堵。聚氨脂發(fā)泡后與盾構機形成柔性接觸密封可較好地封堵縱向滲漏水通道同時整個盾構機進洞時間短也更經濟。1)油溶性聚氨脂注入位置確定根據聚氨脂發(fā)泡的特點為讓聚氨脂在有限的空間里面充分發(fā)泡選在進洞前倒數第4環(huán)和第3環(huán)注聚氨脂這2環(huán)正好處在凍結加固區(qū)域內加固土體強度高為聚氨脂的發(fā)泡和形成“瓶塞”提供條件。2)壓注量的計算公式3)壓入施工當倒數第4環(huán)