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1、盾构在复杂地质条件下的进出洞施工技术 【摘 要】以上海地铁9号线二期2标段源深路中间风井盾构进出洞为例,介绍土压平衡盾构机在遇到超深埋、承压水层、冰冻法、小曲线半径、盾构沿曲线轨迹在风井内平移以及盾构近接重要建(构)筑物等技术难题时,通过方案优化,制定切实可行的对策:强化洞门止水、采用切线进洞和补偿法出洞、提前对近接建筑物加固等措施,安全顺利地完成盾构进出洞施工。【关键词】盾构;复杂地质条件;进出洞;超深埋;承压水层;小曲线半径;冰冻法;油溶性聚氨酯 引言 随着城市轨道交通建设的不断深入,盾构技术在地下工程领域的应用越来越广泛,同时,地下管网和已建隧道越来越密集,盾构施工所面临的
2、环境及地质条件也更复杂,盾构施工难度和风险越来越大。国内对隧道及复杂地下工程建设项目的风险防范与技术管理无论是理论研究还是实践应用都取得了长足的进步,但与西方发达国家相比,目前还处于学习和消化阶段,取得大的创新和突破的实例还不多。文献[1]提到的上海地铁4号线修复工程,文献[2]提到的大直径泥水盾构洞门土体加固和进出洞施工,文献[3]提到的泥水平衡盾构穿越冻结加固区等,都是在某一方面取得突破的成功案例,不过这些大都主要应对一两个重难点或风险点。在遇到地质条件异常复杂、施工风险和技术难点极端集中的隧道工程,只有通过前期充分调研、现场模拟试验、施工方案经专家多次评估论证和优化,最后采用可靠的技
3、术措施和组织措施才能确保施工的顺利完成。源深路中间风井盾构进出洞施工实例,就是在风险和难点超常集中的情况下经过精密策划、严格管理、科学施工,最后成功地完成风险防范与技术管理的跨越。1、概述1．1工程概况 上海地铁9号线二期民生路—世纪大道站区间盾构隧道,从民生路站西端头井出发,沿杨高中路向西,穿越断面5m×10m的饮水箱涵、直径3m的电力隧道后,盾构过源深路风井向北转世纪大道,下穿与之垂直净距仅1.74m的运营地铁2号线,掘进大约700m后上跨净距2.39m的运营地铁4号线,最后到世纪大道站东端头井。上海地铁9号线线路示意图见图1。1.2工程地质条件 盾构在源深路中间风井东
4、端进洞,过风井平移至西端后再次始发出洞。风井段隧道主要地层为⑤1-2粉质黏土层、⑥粉质黏土层,底部为⑦1-1层砂质粉土及⑦1-2层粉砂,其中⑦1-2层粉砂层承压水水位埋深为8.79~10.13m,水压较大。根据盾构推进总体筹划,本区间上下行线盾构机将会以同样的工况在该风井共要经历4次进出洞,工程施工具有极大的风险和难度。2、进出洞施工技术难点 1)盾构在超深埋情况下进出洞。源深路中间风井地下连续墙围护结构深达59m,基坑开挖深度为32.73m,在上海地铁是排名第三深的基坑(文献[1]提到的上海地铁4号线修复工程基坑连续墙围护结构深65.5m,基坑最大开挖深度41.5m,文献[4]中
5、提到的9号线宜山路车站地下连续墙围护结构深62.5m,基坑开挖深度为29.7m,文献[5]提到的M8线周家渡站—西藏南路站区间隧道风井基坑地下连续墙围护结构深52m,开挖深度为30.6m)。盾构在如此超深地层进出洞,除对盾构机本身有很高要求以外,在盾构推进过程中的施工组织和各项技术参数也有极高的要求。 2)盾构在承压水层进出洞。风井结构底部土层为⑦1-1层砂质粉土及⑦1-2层粉砂,其中⑦1-2承压水层处在盾构洞门圈下半部,水压较大。盾构机进洞过程中,如果纵向渗漏水通道封堵效果不好或封堵不及时,短时间内洞口就将会与承压水层连通,造成洞门大量涌水、涌砂、地面沉陷,甚至基坑坍塌等严重事故
6、。由于源深路风井位于浦东区杨高中路源深路口,南侧2.8m是杨高路下立交,北侧20m是德隆大厦,西侧40m处就是车流量极大的世纪大道环岛,一旦发生事故造成的后果将不堪设想。 3)盾构在小曲线半径上进出洞。区间线路由民生路向西,在源深路中间风井向北转近90°弯后延伸向世纪大道,而源深路中间风井又正好在线路转弯处,处于曲线半径为349m的缓和曲线段上,故盾构机在风井处的进洞和出洞均在曲线上。盾构在小曲线半径处进洞,若盾构姿态控制不好,就会造成盾构进洞困难甚至进不了洞;若在盾构出洞时姿态控制不好,盾构一出洞就偏离设计线,将会造成隧道偏离设计中心线过大而改线,严重时甚至线路报废。盾构进洞后还
7、要在风井中沿曲线方向平移至风井另一端,对于自身质量达300t的盾构机来说,在接收基座上重心又高,直线平移已是相当难的工作,还要在平移过程中转向,更是一项既困难又极其危险的工作。 4)盾构近接重要建(构)筑物进洞。源深路中间风井南侧紧临杨高路下立交,水平净距仅2.8m。相对于近33m深的基坑来说两者相距太近。盾构在风井中进出洞如稍有不慎将造成基坑漏水漏泥砂,将直接威胁到杨高路下立交本身的安全和道路车辆的运行安全。单
