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1、地铁盾构隧道下穿公路隧道安全监控的研究的论文摘要:结合南京地铁一号线一区间盾构隧道下穿公路隧道的具体工程实践,探讨了两种不同类型隧道互交穿越的施工监测技术,根据影响安全的各因素,采取可行的监测方案,分析了盾构穿越公路隧道过程中监测数据的变化规律,用于指导实践,保证了隧道结构和周边环境的安全,获得满意的结果。为同类型工程积累了经验。关键词:盾构隧道;公路隧道;下穿;安全监控中1 工程概况南京地铁与玄武湖公路隧道为南京市政两大重点项目,地铁一号线盾构施工隧道(左、右线)与玄武湖公路隧道在新模范马路与中央路的丁字路口立体交叉,公路隧道在地铁隧道的上方,并先于地铁隧道施工。两条隧
2、道互交处的最小净距右线为11004m,左线为11053m,因此,在盾构机穿越公路隧道下方的施工过程中,安全监控成为确保两隧道结构安全的一项重要工作。盾构机穿越地层为粘土性地层,有淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土等,土质不均,土质较差。围岩划分为ⅰ类,地下水主要为孔隙潜水与弱承压水,采用土压平衡式盾构掘进。玄武湖公路隧道采用明挖顺做法施工,围护结构采用smm厚钢筋砼,垫层为200mm厚素砼,并沿公路隧道纵向设抗拔桩,主体结构仅先于地铁隧道2月完成施工,并预留了极小的盾构穿越空间。.2 安全监控方案为保证盾构的安全通过和公路隧道的安全,根据可能出现影响安全的因素,选择布置适当的
3、监控方案,使其能客观地反映盾构通过公路隧道时的安全状况。211 监测内容及测点的布置对盾构隧道进行管片衬砌沉降和收敛监测,同时对公路隧道进行底板隆沉、隧道净空收敛监测及围岩压力测试。其中管片变形点布置在盾构左右隧道轴线与公路隧道上行、下行隧道中线相交处的断面上;考虑到盾构引起的地表沉降槽呈正态曲线分布[2],盾构隧道上方沉降量大,向两侧逐渐减小,因此布置成如图1(a)所示的公路隧道底板隆沉点;在公路隧道上行、下行隧道内沿盾构左右线隧道轴线布设公路隧道净空收敛点;在公路隧道与盾构隧道交叉处埋设6个土体压力测点,布置于垫层与土体之间。所有测点如图1所示。(a)(b)图1 监测
4、点布置图212 监测频率及预警盾构机通常的平均掘进速度为每天12m,在下穿公路隧道时放缓速度,约每天8m。盾构机接近公路隧道60m前开始初测并按照规范要求的频率进行观测,通过时每6小时测量一次。同时当监测值累积变化接近或超过报警值时,加大监测频率。预警值按照ⅲ级监测管理[3]来确定,即将控制值的三分之二作为警告值,控制值的三分之一作为基准值,将警告值和控制值之间称为警告范围,实测值落在此范围,应提出警告,需要调整施工参数、采取施工对策;警告值和基准值之间称为注意范围;实测值落在基准值以下,说明两隧道和围岩是稳定的。同时利用变化速率作为辅助监测基准。213 控制措施。为减小
5、盾构施工对玄武湖公路隧道的影响,在施工中应尽可能地减小对周围土体的扰动和地表沉降,关键技术是保持盾构开挖面的稳定和管片脱出盾尾后建筑空隙。盾构开挖面的稳定可以通过优化掘进参数来控制,其重要参数有三个:正面压力、推进速度和出土控制。在盾构还未到达公路隧道的掘进过程中,通过地表沉降曲线进行实测反馈,以验证选择施工参数的合理性或据以调整优化施工参数。在通过公路隧道时减小正面压力,放慢推进速度,加快出渣速度能达到降低地表隆起的目的;相反,采取提高正面压力,加快推进速度,减少出渣量,能起到控制沉降的目的,这样能够保证公路隧道路面的稳定。建筑的空隙的充填则采取同步与二次注浆。在盾构掘
6、进过程中,尽快在脱出盾尾后环形建筑空隙中充填足量的浆液进行同步注浆。二次注浆是弥补同步注浆的不足,减小沉降的有效辅助手段,在盾构下穿公路隧道时,以达到控制地表沉降的目的。盾构通过后,根据实时监测结果及时控制固结沉降,在管片衬砌后实施跟踪回填与固结注浆,尤其是对拱部120°范围内进行地层的固结注浆,最大程度地保证公路隧道和盾构隧道的稳定。同时注意盾构姿态的控制,在盾构推进和管片拼装时确保姿态不后退、不变向、不变坡,保持连续均衡的施工。并且在公路隧道与盾构隧道互交处,加载垫层,沿玄武湖隧道纵向设抗拔桩。3 实测情况分析盾构左线于2002年5月16日至19日完成公路隧道段的施工
7、。在盾构机接近公路隧道60m到远离公路隧道100m这一阶段,连续对监测项目进行跟踪监测分析。(1)土压力分析图2是盾构机左线穿越公路隧道时,土压力的变化情况。图2 土压力变化曲线土压力的变化规律与盾构施工进程相对应,土压变化规律比较明显,主要有以下特点:1)右线土压力(y4、y5、y6)基本没有变化,说明盾构掘进影响范围比较小,右线上方土压力比较正常,土体没有发生大的扰动。2)从左线土压力(y1、y2、y3)的变化情况来看,盾构推进对左线上方土体有挤压作用。盾构切口前方土压略有下降(主要是泡沫影响所致),但数值比较小;盾构切口
