复杂环境下盾构机水平冰冻始发技术

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1、2012年9月第9期城市道桥与防洪相关专业297复杂环境下盾构机水平冰冻始发技术卢礼顺(上海城建市政工程(集团)有限公司，上海200065)摘要：盾构始发到达常给隧道施工带来不小风险，盾构始发到达施工技术已成为隧道工作者日益关注的热点。水平冻结法作为盾构始发土体加固的一种可靠方法，得到广泛的应用。某工程盾构始发周边环境较为复杂，有重要管线、高架桥及社会道路，常规搅拌桩、旋喷桩施工场地条件没有，无法实施，只能选用水平冰冻加固方法。该文结合该工程盾构始发实际情况，详细介绍了水平冻结的施工方法，并取得了较好的效果。其所取得的工程经验和教训可为今后类似工程采用该工艺施工提供参考。关

2、键词：复杂环境；土压平衡盾构；水平冰冻法中图分类号：U455．43文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)09—0297—04O引言表1地层物理力学性质及水文力学参数盾构施工隧道的工法已成为城市轨道交通、市政管道等各种隧道建设的常用方法⋯。盾构始发：是盾构施工技术的一大关键环节，也是盾构施工隧道主要风险之一。盾构始发涉及洞门端头加固处理、洞门凿除、盾构始发基座安设、支撑系统、洞门环的安设等技术。而洞门端头加固处理又是盾构始发技术的核心，加固的成败直接影响盾构始发安全。本文盾构始发周边环境有重要管线、高架桥及社会道路，常规搅拌桩、旋喷桩、垂直冰冻加固方式因无施工

3、场地条件而无法实施，只能选用水平冰冻加固方法。因该盾构始发范围中心埋深达到15．9ITI，且下卧微承压水⑤砂质粉土，要求选用的水平冰冻必须安全、可靠。工程概况某地铁隧道区间上行线、下行线采用土压平该隧道盾构始发段区域位于中山南二路上，周衡盾构机施工完成，两条隧道始发段隧道中心相边环境复杂，车流量大，紧邻有年代久远的300距121TI。盾构始发段隧道中心标高一11．502m，地煤气管(铸铁管)和500上水管(铸铁管)等管面标高4．4m。线。另外车站施工时，新铺设了一根300煤气管盾构始发段区域地质及地层水文参数见表1(焊管)。盾构始发口15In处即为内环线高架所列。盾构始发区

4、域主要位于④灰色淤泥质粘土和(1994年建成通车)。该高架位桩基为450mm×⑤灰色砂质粉土层，下卧⑤：层灰色砂质粉土约占450inm预制方桩，桩长30．0in与43．0in。具体如洞圈的1／5，且下卧⑤层灰色砂质粉土厚度达到5图1所示。IT!。⑤灰色砂质粉土层带有微承压水特性，易在一车站施工时，已造成了管线和高架桥的较大沉定的水动力条件下易对隧道的施工产生涌水、涌砂降，上水管($242)累计最大沉降达一64．75mm，煤等不利影响。第④层软粘性土含水量高，孔隙比大，气管(M149)累计最大沉降达一62．93mm。灵敏度高，颗粒较细，具较高的触、流变特征。盾构始发周边环境有

5、重要管线、高架桥及社会道路，常规搅拌桩、旋喷桩、垂直冰冻加固方式因收稿日期：2012—04—24无施工场地条件而无法实施，只能选用水平冰冻作者简介：卢礼顺(1976一)男，江西南昌人，博士，高级工程师从事地下工程与隧道施工技术研究lT作。加固方法298相关专业城市道桥与防洪2012年9月第9期‘构始发安全顺利。3．1设计要点一l3．1．1关于冻土墙强度设计方法冻土墙强度设计采用日本和我国的建筑结构l＼II,II,IIKIII"I~'tQll静力计算公式，冻土墙按周边固定圆板考虑。冻土的强度取值，参考上海和日本类似土层的试验结＼果和设计取值，原则上考虑较大的安[全储一备厂。q

6、L3．1．2冻土墙对地连墙的作用力问题l《＼lt一．1]根据平衡关系，冻土墙与地连墙的水平作用力不会大于土层的被动土压力。根据永冻土地区一_的大量现场量测与试验，冻土作用于建筑物的法冉牟鼻■蜩衄嘲啊协一向冻胀力一般不会大于0．2MPa。根据已有类似工、■圈啊l■棚■程施工经验，没有发现冻结施工对工作井有明显不利作用。1薯薯露氟矗I誊薯嚣蠹强磐专!赣iI薯§錾％篷蠛豫麓

7、l琵零氇魏糍毫i琵垂赣誊tl一3．1．3冻结引起的地表隆起和融沉处理根据上海地铁和煤矿冻结施工监测，冻匦土墙矗hi西i4掬内的地表冻胀隆起一般不大于20mm，地层融沉可采用隧道内注浆相结合的方式来处理。隧道底

8、127m部的冻土体可以利用隧道内管片上预留的注浆孔进行注浆，从而控制隧道的沉降。顶部和帮部也从隧道内进行分层跟踪注浆处理。考虑到隧道底部位于⑤：砂质粉土中，打钻易}．／’出现涌砂涌水现象，地层的沉降可能比较大，因此，在打钻之前，对隧道底部进行双液浆注浆加固，增加土体自身的承载力。最终达到减少沉降的目的。图1隧道与内环线高架桩基关系图3．2设计及施工2基于水平冻结加固盾构始发流程(见图2)根据经验和相关计算，盾构始发设计冻结壁有效厚度为2．5lrl即满足要求，实际设计冻土帷幕有效厚度4．0m，冻结壁设计平均温度小于一