盾构在上软下硬地层中下穿运营地铁线路施工控制技术

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1、盾构在上软下硬地层中下穿运营地铁线路施工控制技术中铁建设投资集团有限公司广东深圳518045摘要：通过工程实践，从濟土改良、土仓压力控制、推进速度、刀盘转速、出土量控制、同步注浆、二次注浆、管片拼装、盾构姿态控制、穿越后土体加固、信息化施工、质量控制及预警机制等方面详细介绍了深圳地铁2号线东延段土建工程2225-2标燕南站-大剧院站区间工程盾构机在忪距离上软下硬复合地层中、小间距下穿运营的地铁1号线盾构下穿运营地铁的施工控制技术，对今后地铁施工中类似地质条件下，盾构机下穿运营地铁线路施工有很好的参考作用。关键词：地铁；盾构

2、；下穿运营地铁；施工控制1工程概况深圳地铁2号线东延段土建2225-2标燕大区间盾构始发井〜大剧院站区段位于既有地铁1号线的下方。新建2号线和既有1号线线路交叉重叠范围为:左线ZDK31+124.004〜ZDK31+197.848，该段区间管片位置为76〜125环，共计70.485m；右线YDK31+084.567〜YDK31+155.052,管片位置为105〜152环，共计73.844m。两线重叠段加上重叠段前、后高风险段，左、右盾构掘进施工长度均超过110m。根据详勘报告与补勘资料、施工过程中的千斤顶的压力、盾构机姿态

3、、渣样分析、开仓换刀对掌子面的观察，盾构始发井〜大剧院站区段下穿地铁1号线范围隧道拱顶距离地面20.2m〜23.6m,该区段地层依次为素填土、中砂、细砂、砾质粘性土、全风化花尚岩。下穿范围隧道洞身处于全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩均有存在的复合地层中，左线上软下硬地段长83.44米、右线上软下硬地段长57.12米（上软下硬花尚岩地层具备以下特征：上部强风化花岗岩风化程度高，裂隙发育，岩芯主要呈土状，自稳性很差；中风化花岗岩风化程度较弱，石英含量高，原岩结构完整，岩芯主要呈硬岩状，抗压强度较高（抗压强度为70〜90

4、MPa），完整性好（RQD值为60%〜80%）;软、硬岩之间为岩土分界线，iL存在含水量丰富的破碎带。）。地铁2号线下穿地铁1号线地段位于深南大道下方，2号线距离1号线最小距离1.853m,下穿施工难度极大，安全风险极高，地质条件复杂，地层石英含量高。2施工控制2.1渣土改良在上软下硬花岗岩地层中掘进表现出推力大、速度慢、土仓压力波动大、出土量不易控制、易结泥饼、刀盘前方和上方岩体自稳吋间短、刀具偏磨严重等不良情况，渣土改良对防止结泥饼、渣土分层、刀具偏磨等情况的作用尤其重要。试验段掘进吋，先后进行了泡沫改良、土仓内注水改

5、良、刀盘前方注水改良、泥饼分散剂改良、高分子聚合物改膨润土泥浆改等一系列尝试，效果均不理想。经过反复论证与分析，确定了在刀盘前方通过均匀注水和泡沫进行改良的核心思想，并辅以泥饼分散剂改良、高分子聚合物改良、膨润土泥浆改良等综合改良措施。通过施工实践综合渣土改良方式取得了成功，综合改良措施的核心思想是：进行详细的渣土分析，判断软、硬地层的比例，注重监测改良后的渣土的干稀状态和温度，实时调整加水量和泡沫的发泡率；实吋通过承压墙和人闸上球阀检査土仓渣土状态，判断土仓内渣土的干稀状态、分层离析情况、土仓内温度等，根据需要加入泥饼分

6、散剂、高分子聚合物、膨润土泥浆等。2.2土仓压力控制在盾构推进过程中为支撑掌子面及刀盘切口上部的软弱岩层，需长期保持较高的土压力。根据下穿地铁既奋地铁线区段地质详勘资料，各层土体物理参数如表1所示：盾构始发井〜大剧院站区段下穿地铁1号线范围隧道拱顶距地面20.2m〜23.6m，平均刀盘顶埋深取22m,平均刀盘底埋深取28.28m,承压墙上1号土压传感器距离地表的平均深度取23m,隧道洞身处于全风化和强风化花岗岩中，所以此次计算以此两种地层试验数据为例。γ取土体平均天然容重18.28kN/m3,kO取0.34,根

7、据kO=l-sinΦ,计算得有效内摩擦角Φ=41.3o,平均粘聚力取25.5KPa，主动土压力系数ka=tan2(45o-Φ/2)=0.205,被动土压力系数kp=tan2(45o+Φ/2)=4.88。2.2.1土压力的理论数值选择(1)静止土压力静止土压力为处于静止的弹性平衡状态下的原状天然土体的土压力，也就是没有受到盾构施工扰动吋的土压力。在深度H处，在竖直面的主应力，即静止土压力为pH=kOγHo所以1号土压传感器深度的静止土压力值pH=0.34*18.28*23=142.

8、95(KPa),即1.42bar。(2)主动土压力根据盾构的特点及盾构施工的原理，采用朗肯土压力理论计算主动土压力与被动土压力。在施工过程中，由于施工的扰动，改变了原状天然土体的静止弹性平衡状态，从而使刀盘前方土体产生主动或被动土压力。当盾构推力或土仓压力偏小，土体处于向下滑动的状态时，土压力将由静止土