特殊地段盾構(gòu)掘進的沉降控制技術(shù)

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摘 要:特殊地段的沉降控制一直是盾構(gòu)施工中的難點、風險點,本文介紹了廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間在經(jīng)過“三區(qū)”(隧頂覆砂區(qū)、樁基礎群區(qū)和地面密集建筑物區(qū))地段時所采取的技術(shù)措施,以期對類似地層有借鑒和指導作用。
     關(guān)鍵詞:地下施工;特殊地段;盾構(gòu)掘進;沉降控制技術(shù)
     廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間為雙線圓型隧道,內(nèi)徑5.4m,外徑6m,采用刀盤直徑6.28m的土壓平衡盾構(gòu)機施工。在臨近吊出井時要經(jīng)過一“三區(qū)”特殊地段,即:隧頂覆砂區(qū)、樁基礎群區(qū)和地面密集建筑物區(qū)。為安全通過該特殊段,項目部編制了一套詳細、針對性強的施工方案,并在施工中逐一落實,最終盾構(gòu)機安全到達吊出井。
     1、特殊地段的工程情況
     1.1 地質(zhì)水文情況:該地段長約300m,隧道覆土14~23m,洞身經(jīng)過地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖,夾部分6全風化泥質(zhì)粉砂巖;洞頂主要為32細砂層,夾少量42、52地層,32砂層厚3.5~9m,平均厚5m以上;通過現(xiàn)場試驗,9微風化地層平均單軸極限抗壓強度16.0MPa左右。本區(qū)段地下水有第四系孔隙水及基巖裂隙水,第四系孔隙水埋深0~3m,水量豐富,由大氣降水及江、河水補給?;鶐r裂隙水主要賦存于基巖強、中等風化帶的裂隙中,埋深隨基巖面而起伏,一般為15~20m,32中細砂層富水性中等及滲透系數(shù)較大。
     1.2 地面建筑物及樁基礎情況該段隧道頂部及其影響范圍內(nèi)主要有45棟建筑物,絕大部分是民房,層高3~7層,為框架結(jié)構(gòu);有8棟是一層高的制衣廠廠房,為磚混結(jié)構(gòu)。房屋基礎除12棟房屋是天然基礎外,其余為r500~r600鉆孔樁砼基礎及r120的木樁基礎。有16棟房屋的樁基礎侵入隧道或接近隧頂,另有兩棟房屋被鑒定為危房。
     2、控制沉降的技術(shù)措施
     2.1 到達特殊段前的準備工作
     1)在該特殊地段增設3個補勘點以掌握更準確、全面的地質(zhì)情況。
     2)對中軸線兩邊各30m內(nèi)發(fā)生較大傾斜和結(jié)構(gòu)老舊房屋進行鑒定,為危房的拆除或臨遷。
     3)對隧道上方建筑物進行詳細的入室調(diào)查。對樁基侵入隧道或接近隧頂?shù)慕ㄖ锊扇⊥袚Q加固措施,結(jié)構(gòu)面發(fā)現(xiàn)裂縫的則作詳細記錄。
     4)準備支頂加固材料、注漿加固材料、搶險機具設備、車輛、警戒標識物等以備用。
     5)在到達特殊段前選擇一開挖面自穩(wěn)性較好的地段對盾構(gòu)機進行全面檢修,減少在特殊地段停機檢修的風險:①對破損較大的盾尾刷進行更換;②全面檢測刀具,對磨損超標的刀具進行更換;③對堵塞的注漿管進行疏通處理;④對分別通往開挖面、土倉、螺旋輸送器的主從泡沫管進行疏通,并在刀盤面中心附近增設1根泡沫管。
     2.2 通過時的掘進控制
     2.2.1 掘進模式、盾構(gòu)機配置及掘進參數(shù)針對特殊段的情況,選用的掘進模式,盾構(gòu)機械配置及掘進參數(shù)詳見表1.
     2.2.2刀具配置
     本段洞身地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖、粉砂巖,易結(jié)泥餅,根據(jù)以往類似地層施工經(jīng)驗,采用全軟土刀具將會出現(xiàn)盾構(gòu)機推力增大、扭矩增大、掘進困難的現(xiàn)象,嚴重時由于盾構(gòu)機長時間在一小范圍擾動,隧道頂部的砂土層會塌落,進而導致地面塌陷的事故;若采用全硬巖刀具,則刀盤面開口率減少,結(jié)泥餅的機會就會增加。故過本段時采用了混合式刀具配置:64把刮刀,16把鏟刀,5把邊緣雙刃滾刀,8把正面雙刃滾刀,6把中心雙頭齒刀。正面滾刀都高出刀盤盤面175mm,為開挖面破除下來的砟土留出了足夠的出砟空間,刮刀超出刀盤盤面140mm,受到滾刀的保護,刀盤開口率約為29%。