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双圆盾构近距离下穿原水管渠施工技术
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内容提示： 介绍了国内首次双圆盾构下穿原水管渠工程的特点和采取的调整盾构施工参数、对土体注浆等有关措施。施工结果表明,处理措施是有效的,原水管渠的扰动位移始终保持在允许值20mm以内。
摘 要 介绍了国内首次双圆盾构下穿原水管渠工程的特点和采取的调整盾构施工参数、对土体注浆等有关措施。施工结果表明,处理措施是有效的,原水管渠的扰动位移始终保持在允许值20mm以内。（参考《建筑中文网》）
关键词 城市轨道交通,双圆盾构,管线保护,施工技术
1 前言
在轨道交通施工中,用双圆盾构一次修建双线隧道是一种比较先进的施工技术,它与单圆盾构修建两个单线隧道相比,具有断面有效利用率高、盾构挖掘量少、周边地基的受影响范围小、工作井的宽度和深度也小,及工程成本较低等众多优点。因此,双圆盾构隧道施工技术将成为今后修建地铁区间的一种主要施工技术。
2004年11月双圆盾构隧道施工技术首次在国内应用于上海轨道交通8号线(M8线)的3个区间隧道施工中,2005年上海轨道交通6号线的部分区间施工中也采用了该施工技术。
施工中遇到管线问题一直是盾构施工的一大难题。2005年10月,在上海轨道交通6号线的双圆盾构施工中,顺利地解决了首次遇到的在软土地层中近距离下穿原水管渠的施工难题。现就其施工技术作一介绍。
2 工程特点
2.1 工程概况
上海轨道交通6号线民生路站———源深体育中心站区间是6号线的控制工程之一,隧道为Ф6.30m双圆,宽10.90m。区间隧道采用双圆盾构进行施工,盾构主要沿张杨路中间绿化带自东向西推进。该双圆盾构为Ф6.52m双圆,宽11.12m,盾构机壳体长度为7.145m,盾构类型为加泥式土压平衡盾构。
2.2 工程主要难点
区间隧道在桃林路、张杨路路口处下穿一根原水管渠,管渠与双圆盾构的位置关系如图1所示。该管渠是上海浦东、杨浦等地区三大自来水厂的供水管渠,关系到上海近50%人口的供水问题,其作用非常重大。原水管渠外尺寸为9600mm×3140mm(宽×高),当时为大开挖后现浇混凝土制作;其走向与隧道轴线的夹角为83°,管渠底面距盾构机顶部为1.75m。因此,该管渠面临着盾构推进施工的影响,若控制不当,很可能造成管线破裂,从而使供水中断,而且由于破裂后漏水会造成地层塌陷,酿成灾害。
2.3 地质情况
该地段所在地层如图1所示,原水管渠主要位于③淤泥质黏质粉土和③夹黏质粉土层中,双圆盾构推进主要位于③淤泥质粉质黏土和④淤泥质黏土层中。各土层主要物理力学指标值如表1所示。
3 主要工程措施
针对工程难点,必须在盾构通过原水管渠时采取措施,以保证安全。可采用调整盾构推进参数和加固地层等相关措施。
3.1 盾构施工参数的调整
1)控制正面土压力
本工程采用辐条式双圆盾构,其特点是可直接准确地测出前方土体的实际土压,使土压力的设定更及时、更准确。施工过程中充分利用辐条式双圆盾构的特点和优势,在盾构穿越原水管渠时,根据实际情况实时调整土压力。由于盾构前方土体可能不均匀,因此,在盾构推进过程中,根据地面监测信息的反馈,双圆盾构两侧的土压力可以分别设定。
2)调整推进速度
在穿越原水管渠的过程中,盾构机推进速度不能过快,经计算分析,控制在1~2cm/min为宜。推进过程中速度要保持稳定,盾构应均衡、匀速地穿越原水管渠,以减少变速推进对前方和周边土体造成的扰动,减少对原水管渠的影响。
3)改良土压力仓内的土体
在盾构穿越管渠过程中,据现场压力、地表反馈的情况,对土压力仓内的土体进行改良。通过加泥孔向土压力仓加膨润土或水等以改良土体,增加土体流塑性。其作用有3个:①使土压计反映的土压值更准确;②确保螺旋机出土顺畅,减少盾构对前方土体的挤压;③及时填充刀盘旋转后形成的空隙。
4)出土量的控制
双圆盾构的挖掘断面面积为60.708m2,每环(1.2m长)理论出土量为72.85m3。在盾构穿越原水管渠过程中,将出土量控制在理论值的98%,即71.39m3。以保证盾构切口上方土体能有微量的隆起,抵消一部分土体的后期沉降量。
5)同步注浆
通过同步注浆及时充填建筑空隙,减少施工过程中的土体变形。盾构推进施工中的注浆浆液要具有和易性好、泌水性小,且具有一定的强度。注浆应保证及时、均匀、足量,确保建筑空隙得以及时、足量填充,并应防止双圆盾构凹槽处“背土”。
每环注浆量为建筑空隙的160%~240%,即为6.36~9.54m3。泵送出口处的注浆压力应控制在0.3MPa左右。
3.2 保护措施
1)预先保护措施
在双圆盾构通过前,预先在地面向管渠位置打注浆管。当双圆盾构通过时,根据地面沉降、地层变形的监测情况,通过管路进行双浆液压注,以补充水土的流失,减少原水管渠的沉降,保证安全通过。
2)双圆盾构穿越后的保护措施
在盾尾脱离管渠后,通过盾尾后的6环管片注浆孔,进行双浆液的压浆,使其在管片背后形成6道环箍,以防止土体向两侧发生位移,减少后期沉降。
另外,因各种原因,造成建筑空隙未充分填充或由于土体应力释放而产生沉降,需要进行二次补压浆。补压浆采用的是双浆液,通过隧道内管片注浆孔进行浆液压注。浆液配比与同步注浆相同。
3.3 施工过程中的监测
施工过程中,为了解施工效果,并调整施工参数,需要对施工过程进行监测。通过量测反馈的数据,及时了解工程情况,调整相应的施工参数。
4 结语
通过采取上述措施,在整个双圆盾构推进过程中,现场监测结果表明,原水管渠的扰动位移始终保持在允许值20mm之内。因此,对于国内首次双圆盾构近距离下穿原水管渠,其施工是相当成功的。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200806/8958.htm
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