超大直径盾构出洞地基加固设计与施工

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1、www.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cn超大直径盾构出洞地基加固设计与施工摘要盾构出洞地基加固是盾构隧道掘进施工中的1个重要环节，盾构出洞过程具有较大的风险。文章根据耀华支路越江隧道工程盾构始发井的地质条件，设计了f14.88m泥水气平衡盾构机出洞的地基加固方案，并进行计算校核，通过精心施工，确保了盾构顺利出洞，从而说明加固方案是合理的，可供今后类似工程参考。 　　关键词泥水气平衡盾构盾构出洞加固体设计施工方案　　1工程概况 　　耀华支路越江隧道工程是目前上海单线一次

2、穿越黄浦江距离最长（2178m）的隧道，采用f14.88m超大直径泥水气平衡盾构机掘进施工。浦西侧盾构始发井平面尺寸为24.2m×26m，采用1m厚、48m深的地下连续墙围护，开挖深度为27.467m，盾构出洞中心埋深为16.833m，覆土厚9.393m。　　由于盾构始发井位于闹市区，周边环境复杂（见图1），为保证盾构安全出洞，在凿除预留洞门内的地下连续墙前，需对洞门外侧土体进行加固。受施工场地狭小、地下管线以及工期等因素的影响，为满足加固施工需要，加固区拟定采取深层搅拌桩法施工。　　图1工程周边环境

3、图　　2工程地质条件 　　盾构出洞处各土层物理力学性指标见表1。　　表1土层物理力学性质参数表　　层序土层名称湿重度/kg×m-3含水量/%空隙比压缩系数/MPa-1内聚力/kPa摩擦角/(°)静止侧　　压力系数无侧限抗压强度/kPa　　②1褐黄色黏土18.531.60.9110.412313.50.5481　　③灰色淤泥质粉质黏土17.540.01.1430.751412.50.5240www.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cnwww.lubanwang.cnwww.

4、fujianyongnian.cn　　④灰色淤泥质黏土17.047.21.3361.05149.50.5543　　⑤2-1灰色砂质粉土夹粉质黏土18.331.30.9050.21825.50.38 　　⑤2-2灰色黏质粉土夹粉质黏土18.032.70.9760.401219.50.48 　　盾构出洞切削的主要土层为④、⑤2-1、⑤2-2（见图2）。　　图2盾构出洞切削的主要土层剖面示意图　　由岩土勘察报告可知，盾构出洞处土层由上而下分别为①1人工填土、②1褐黄色黏土、③灰色淤泥质粉质黏土、④灰色淤泥质

5、黏土、⑤2-1灰色砂质粉土夹粉质黏土、⑤2-2灰色黏质粉土夹粉质黏土。资料显示，⑤2层含微承压水，其水头埋深为1.75～2.55m。　　3　盾构出洞地基加固　　3.1加固体尺寸的确定　　根据工程地质条件、隧道直径、隧道上方覆土厚度以及耀华支路越江隧道盾构出洞处的施工环境条件，并参考以往黄浦江隧道施工经验，采用经验公式进行了计算，盾构前方21m范围需进行土体加固，其中靠近洞口14m区域为主加固区，其强度要求大于1.0MPa，起到满足洞门内地下连续墙凿除后土体自稳无大量渗水以及洞门封堵时安全作用；前端7m

6、区域为弱加固区，其强度要求大于0.6MPa，起到满足盾构安全覆土厚度要求和土体强度由强变弱过渡作用。　　加固体的基本尺寸为：长21m（其中7m为过渡区）、宽21m、高约24.6m。根据施工场地、地下管线走向以及加固体的作用，对弱加固区平面尺寸进行调整，最终设计方案如图3所示。　　图3加固体范围示意图　　3.2加固体尺寸的校核计算　　3.2.1加固体长度验算　　⑴土体未加固前的抗滑动力矩Mr[2]为：　　　　　（1）　　式中，C—土体内聚力，14kPa；　　　　D—洞口直径，15.3m；www.luba

7、nwang.cnwww.fujianyongnian.cnwww.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cn　　则：Mr=5148kN×m。　　⑵假定土体滑移以O点为圆心、加固土体开挖内径为半径的圆弧线，则上部覆土自重引起的下滑力矩Md[2]为：　　　　　　　（2）　　　　式中，γ—土体重度，取值为17.6kN/m3；　　　　　　　H—自地表算起的出洞口顶部的深度，为9.4m；　　　　　　　D—洞口直径，为15.3m；　　则：Md=40375.84kN×m。　　⑶土体加固后滑动

8、土体增加的抗滑动力矩ΔMr为： 　　　　　（3）　　式中，ΔC为注浆引起内聚力增加，参考相关技术资料，水泥土的内聚力为其无侧限抗压强度的20%，拟定水泥土的无侧限抗压强度为1.0MPa，则取注浆搅拌后土体的内聚力为200kPa，则ΔC＝186kPa。　　⑷土体平衡条件为：（4）　　　　式中，K为抗滑安全系数，取1.2。　　　　由式（3）、（4）可得：　　故加固体的长度（D′sinq）应大于12.8m。　　⑸从加固体强度考虑，用弹性力学理论计算公式计算加固