由于地铁工程通常在交通繁忙,建(构)筑物密集的城区施工,受施工场地与建(构)物基础、管线的影响,地铁隧道线路的走向在满足列车运行要求的前提下,尽可能的避开对周边环境的影响。如此,线路选定时,出现了近距平行或交叠盾构隧道的情况。但在软弱地层中,对近距离盾构隧道施工相互影响的问题,应予以重视。1 工程概况某地铁1号线一区间盾构工程,隧道设计起止里程为K11+202.932~K12+316.763
1 工程概况
某地铁1号线一区间盾构工程,隧道设计起止里程为K11+202.932~K12+316.763,区间长约为1113.831m;平面最小半径R=450m,最大半径R=1500m;最大纵坡25‰,隧道顶埋深11.2~17.5m;左右两隧道间的净距为4.8~15m。线路位于市中心城区,在城市主干道正下方穿行,道路两侧建、构筑物密集,地面道路交通繁忙,隧道距立交桥桩基础最小距离为1.4m,距桥桩基础的最距离为0.9m。左线盾构机先行,当右线隧道进到223环时,左线隧道掘进至528环。
1.1 工程地质情况
区间主要地层从上之下依次为:①1杂填土、③2砂质粉土、③6层砂质粉土夹粉砂、④3层淤泥质粉质黏土夹粉土、⑦2层粉质黏土。隧道断面所处地层以⑦2粉砂夹砂质粉土为主,各层力学性能参数如表1所示。
表1 地质分布及性能参数表
①1层杂填土:灰~杂色,松散,一般由建筑垃圾及生活垃圾等组成,顶部为0~0.60m的混凝土路面,局部含块石等,分布在场地道路及居民楼群处,层厚1.80~6.70m。
③2层砂质粉土:灰、灰黄色,以稍密为主,湿,摇震反应迅速,切面无光泽反应,干强度低,韧性低。含云母碎屑,夹少量粉砂,顶部2~3m为灰黄色,含有氧化铁斑点,性质较下部差。实测标贯锤击数4~14击,平均值10.8击,静力触探锥尖阻力qc=2.40~8.00MPa,平均值4.23MPa,侧壁阻力fs=34.7~120.2kPa,平均值56.7kPa,属中等偏低压缩性土。
③6层砂质粉土夹粉砂:灰、青灰色,中密,很湿~饱和,含云母屑。实测标贯锤击数17~31击,平均值23.7击。静力触探锥尖阻力qc=7.3~12.2MPa,平均值9.71MPa,侧壁阻力fs=103.5~148.7kPa,平均值133.2kPa,属中等压缩性土。
④3层淤泥质粉质黏土夹粉土:灰色,流塑,含云母、贝壳碎屑等,夹较多散体状粉土。局部摇振反应迅速,干强度低,韧性低。实测标贯击数平均值4击。静力触探锥尖阻力qc=0.50~1.60MPa,平均值为0.87MPa,侧壁阻力fs=9.7~91.2kPa,平均值为21.9kPa,属中等偏高压缩性土。全场分布,顶板埋深10.30~18.00m,顶板高程-10.01~-2.08m,层厚0.40~4.70m。
⑦2层粉质黏土:褐黄~灰黄色,硬可塑,含铁锰质氧化斑点及铁质结核,略具水平层理,层面夹粉土,层厚0.3~2mm。无摇振反应,切面光滑,干强度高,韧性高。实测标贯击数6~19击,平均值12.7击。静力触探锥尖阻力qc=1.70~3.20MPa,平均值2.57MPa,侧壁阻力fs=48.0~90.5kPa,平均值71.9kPa。属中等偏低压缩性土。
1.2 水文地质情况
区间工程地下水属孔隙性潜水类型,主要赋存于上部①层填土及③大层粉土、粉砂中,补给来源主要为大气降水及地表水,并与河塘呈互为补给关系,地下水位随季节性变化。勘探期间测得地下潜水位埋深0.85~2.40m,对应高程为5.06~8.01m。根据区域水文地质资料,浅层地下水水位年变幅为1~2m,据类似场地工程经验,地下水流速较小。
1.3 盾构机概况
本工程采用的盾构机为日本小松公司加泥型土压平衡盾构机,其性能规格参数如表2所示。
表2 盾构机性能参数表
2 近距先行隧道盾构施工异常情况描述
盾构隧道自开工以来,盾构推进参数、盾构机姿态、地面沉降控制情况良好。12月2日推进223环过程中,当盾构机停机4h恢复掘进后,盾构机水平姿态发生异常,盾构机出现整体左向侧移,虽采取盾构机向右纠偏措施,姿态控制仍不甚理想。具体情况如下:
2.1 盾构机姿态突变地段工况及施工参数
(1)此段位于城市主干道的正下方,盾构穿越地层自下而上分别为⑦2粉质黏土、④3淤泥质粉质黏土夹粉土、③6砂质粉土,盾构开挖断面底部2/3断面为⑦2土层,其余部分为④3土层、③6砂质粉土。
(2)隧道埋深15.8~16m,线路纵坡为由25‰向5‰过渡,平面为直线。
(3)从205环至223环,左、右隧道净距由5.2m渐变至4.8m。
(4)盾构推进速度、出土量、同步注浆量等施工参数及管片质量均无异常。
(5)地面沉降控制良好,单次沉降控制在±3mm/次,累计沉降最大值小于10mm。
2.2 盾构机姿态突变值
盾构推进200环至223环间,盾构机水平姿态分别发生两次变化,姿态从-44mm(向左)变至-115mm。
(1)盾构推进至223环(管理行程420mm),停机4h后开始推进,盾构水平姿态发生整体左移现象。其中盾头突变67mm,盾中突变55mm,盾尾突变42mm。具体突变测量情况如图1所示,见222、223环盾构机推进姿态各参数。
图1222、223环盾构机推进姿态各参数
(2)盾构推进231环完成且管片拼装完成后,盾构水平姿态发生整体左移现象。其中盾头突变15mm,盾中突变14mm,盾尾突变13mm。
2.3 原因分析
1)自查情况
(1)测站点、后视点、棱镜经检查未发现破坏、移动情况。
(2)人工采用徕卡TCA1800全站仪进行了二次复核,导向系统测量值与人工复测值一致,如表3所示。
表3 人工与导向系统测量盾构机姿态对比表
说明:
两次人工测量均是姿态突变后所测;
两次检核导向系统所测坐标和人工测量的三个棱镜坐标差别不大;
人工测量盾构机上的人工标志,其坐标在盾构机轴线上,与初始时位置相符;
人工计算的盾首盾尾坐标与导向系统所算基本一致。
(3)盾构千斤顶推力左大右小,上大下小,总推力为2000~2200t,符合盾构右转、向下调整姿态的要求。
(4)每环出土量为38~39m3,注浆量3.5m3,土压设定值0.22~0.23MPa,地面沉降良好。
(5)220、222环管片9点位有局部破损现象,220环与221环间错台8mm,221环与222环间错台7mm,较前段相比,错台量偏大。
2)原因分析
针对以上情况,经研究分析,结果如下:
(1)根据测量结果可以推断,自动导向测量基本不存在测量错误。测量结果具有参考性。
(2)根据《地铁设计规范》10.1.10可知,平行隧道间的净距不宜小于隧道外轮廓直径。现左、右线隧道净距为4.8m,小于隧道外径(6.2m),可能会对右线的推进施工造成盾体漂移的隐患。
(3)左线隧道已推进至528环,左线隧道推进过程中存在土体扰动,土体比较松散,且由于同步注浆浆液为惰性浆,固结时间比较长,成形管片与土体间不够密实。因此右线推进时盾体左侧侧向土压力小于右侧侧向土压力。从而导致盾构推进或推进完成后盾体整体漂移的现象。
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