复杂地质条件和施工环境下地铁盾构进洞技术初探.doc

复杂地质条件和施工环境下地铁盾构进洞技术初探 　　摘要：土压平衡盾构进洞在较为复杂的工程环境条件下，选择安全可靠的方法非常重要。本文阐述了3大类进洞方案，并以杭州地铁1号线穿越钱塘江隧道盾构进洞为例对水土回填进洞施工过程进行了详细描述，并提出了该方法在今后的推广应用中所应做的优化和改进，可供类似工程借鉴参考。 　　 关键词：土压平衡盾构；进洞；水土回填；冻结 　　 一、工程概况 　　 滨江站～富春路站区间为杭州地铁1号线工程穿越钱塘江全地下区间，里程范围为K5＋880.3～K8＋835.859，区间左线总长为2.946km，区间右线总长为2.956km。在里程K6＋752和K8＋355处设风井2座，在K7＋350和K7＋850.4处设2座联络通道，其中K7＋350处联络通道兼排水泵站。 　　 本工程采用2台加泥式土压平衡盾构机进行掘进施工，左、右线隧道采用的盾构机命名为1号、2号盾构。1号、2号盾构先后从滨江站始发，经江南风井、钱塘江、江北风井先后抵达富春路站。盾构施工筹划安排见图1。 　　 　　 　　 （一）工程简介 　　 富春路站是本工程区间隧道施工的终点。富春路站处于富春路与婺江路口。盾构进洞前区域为新塘河，上、下行线洞门处隧道的中心轴线标高为-13.02m，地面标高为+8.57m。 　　 （二）隧道线路特征 　　 左、右线2条隧道在富春路站进洞段平曲线为直线段，竖曲线为R-3000m、2T-19.746、Eo-0.016接0.2%的负坡，竖曲线的特性变化点在接收井内衬与地下连续墙交界处。 　　 （三）周边环境 　　 盾构机在富春路站进洞处的周边环境综合概括为河流、管线、桥梁、居民小区。流向与盾构推进方向垂直的新塘河距离盾构进洞处为6m；由于富春路站施工原因，在盾构进洞前改移到新塘河至盾构进洞处的车站结构间（4~6m）处1根1.5m直径的污水管，走向与盾构推进方向垂直、即与新塘河水流方向平行；新塘河桥的部分桩基在隧道断面范围内，故盾构进洞前结合车站结构施工情况对在隧道断面内的桥梁桩基进行了拔除，在2条隧道两侧进行补桩后将桥梁恢复；居民小区为6层钢筋混凝土建筑，距离盾构进洞处约45m。 　　 具体情况见盾构进洞段的平面和侧剖面情况见图2。 　　 　　 　　 　　 图2 平、剖面图 　　 （四）接收车站施工情况 　　 富春路站是杭州地铁1号线和4号线的十字换乘车站。2台盾构机在富春路站进洞施工时，1号线2台盾构的接收井及封堵墙已经施工完成，相邻十字换乘站段盾构推进方向左侧的基坑在进行封底、车站内衬结构施工，盾构推进方向右侧的基坑在进行开挖施工。左侧基坑根据设计要求一直进行承压水降水施工，右侧基坑开挖过程中进行坑内梳干井降水和坑外减压降水施工。 　　 二、地质条件 　　 （一）工程地质条件 　　 盾构进洞区域穿越地层为③6粉砂、③8粉砂层。 　　 ③6层 粉砂：灰、青灰色，中密，饱和，含有机质、云母屑。实测标贯锤击数17～34击，平均值25击。静力触探锥尖阻力qc=9.59～12.82MPa，平均值10.57MPa，侧壁阻力fs=89.7～120.7kPa，平均值107.3kPa。天然含水量30.3%，饱和度95%，固块凝聚力3kpa，摩擦角33.4，原位测试标贯击数25击/30cm；垂直渗透系数为5.37*10-4cm/s，水平渗透系数为7.14*10-4cm/s。 　　 ③8层 粉砂：灰色，稍密～中密，饱和。含有机质、云母碎屑，局部夹淤泥质粉质粘土，摇振反应中等，切面无光泽反应，干强度较低，韧性较低。实测标贯击数11～25击，平均值18击。静力触探锥尖阻力qc=5.40～7.48MPa，平均值6.46MPa，侧壁阻力fs=54.6～78.0kPa，平均值64.5kPa，属中等压缩性土。天然含水量24.2%，饱和度92.3%，固块凝聚力5.3kpa，摩擦角31.2，原位测试标贯击数18击/30cm；垂直渗透系数为1.19*10-3cm/s，水平渗透系数为72.04*10-3cm/s。 　　 （二）水文地质条件 　　 潜水及承压水分布情况见表1。 　　 表1 富春路站接收井处潜水和承压水情况表 　　 　　 　　 　　 三、方案比选 　　 在目前地铁建设的软土盾构隧道进洞中有较多种方案可供选择，主要是采取土体改良方式满足洞门凿除的条件，再辅以井点降水、止水帷幕等其他措施防止盾构机在进洞过程中漏水、漏砂，同时在洞门圈周边以弧形钢板、喷射混凝土、充气气囊等方式进行封堵洞门圈与盾壳和管片之间的间隙，实现盾构进洞。 　　 （一）常规盾构进洞方案 　　 1．主要思路 　　 常规盾构进洞方案，主要思路为采用适合的洞门区域加固方式，保证洞门凿除的安全需要和盾构进洞过程中