盾构穿越淤泥质软土地层、河道及桥区施工技术研究报告

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1、盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二研究报告之二盾构穿越淤泥质软土地层、河道及桥区施工技术研究33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二目录3.2盾构穿越淤泥质软土地层、河道及桥区施工技术研究13.2.1工程概况13.2.3.1在淤泥质软土地层中盾构施工技术研究33.2.3.2对河道处理技术的研究103.2.3.3盾构过桥区处理技术研究153.2.3.4区间沉降监测技术研究193.2.4效果分析及研究结论3033盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二3

2、.2盾构穿越淤泥质软土地层、河道及桥区施工技术研究3.2.1工程概况根据区间地质勘察报告和现场调查，在区间盾构施工过程中，除了在隧道施工地层中赋存有大量沼气外，还存在以下三个不利情况：1、整个盾构区间隧道施工期间，全部在淤泥质软土地层⑥1中，该淤泥质土具高含水量、大孔隙比、低强度、高灵敏度、弱透水等特性。在有外力扰动的作用下，极易造成土体结构破坏，使土体强度降低。2、根据现场调查，盾构机在xx站西端盾构始发井盾推进12m后就进入后河河道，河水深度1.1m，河底淤泥0.5-0.8m，根据提供的勘察报告分

3、析，盾构隧道顶部距离河底仅有4m。后河情况见下图。穿越后河及桥梁情况见下图：xx路站盾构始发位置盾构始发12m后穿越的后河照片沿线有雨、污水管线，天然气管线，上水管线等，管线较多。盾构穿越的善庆桥及后河33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二盾构穿越的后河桥及高压上水管3、区间隧道在里程K2+380遇到善庆桥、在里程K2+830～860范围内遇到后河桥。由于2座桥的下部桩基础在平面上进入区间隧道范围内，在剖面上，桩底标高超过隧道底约5米左右。根据设计要求，要拆除现有桥梁，将位于隧道范

4、围内的基础柱拔出后，再进行盾构施工。同时在原位进行新建桥梁施工。善庆桥和后河桥桥桩位置具体情况见下图：图1善庆桥桥桩与隧道平面位置图33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二需拔除桩基新施工桩基图2后河桥桥桩与隧道平面位置图3.2.3关键技术的研究3.2.3.1在淤泥质软土地层中盾构施工技术研究一、盾构掘进参数的研究1、土仓压力控制根据土压平衡盾构机工作原理和上海地区类似工程施工经验，为维持开挖面稳定，控制地层沉降，在盾构推进过程中，必须以土仓压力为控制目标，通过采用适当的推进速度和排

5、土量将土仓压力控制在一定范围内，具体控制流程如《图3土压控制流程》。根据有关盾构施工参考资料，土仓压力控制范围应该在主动土压力和被动土压力之间，超过这个范围就会可能出现地面沉降和隆起的现象。在设定土仓压力时，主要考虑地层压力（主动土压力、被动土压力）、地下水压及预先考虑的预备压力。33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二土压力P0设定盾构推进实测土压值Pi提高螺旋机的转速或降低推进速度Pi＞P0Pi＜P0Pi=P0保持正常推进速度降低螺旋机的转速或提高推进速度图3土压控制流程1）主动

6、土压力计算当盾构推力偏小时土体处于向下滑的状态时，土压力将由静止土压力逐渐变小，当土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，土压力减至最小即变成主动土压力。此时土体内竖向应力最大为γH，水平应力达到最小为主动土压力。计算公式如下：Pa=γHtan2(45°-Φ/2)-2c×tan(45°-Φ/2)其中：γ为土容重；H土层厚度；Φ为内摩擦角；c为土的粘聚力主动土压力计算结果见《图2-主动土压力计算简图》。图2-主动土压力计算简图33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二2）被动土压力计算当

7、土压力逐渐增大时，土体处于向上滑动状态时，土压力将有静止土压力逐渐增大当土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，土压力增至最大即变成被动土压力，此时土体内的竖向应力为最小γH，水平应力达到最大为被动土压力，Pa=γHtan2(45°+Φ/2)+2c×tan(45°+Φ/2)，计算结果见《图3-被动土压力计算简图》。图3被动土压力计算简图3）地下水压力计算地下水压力大小与地层渗透系数、水力梯度、管片背后砂浆的凝结时间、渗透系数及渗透时间有关，计算水压力时，由于地下水流经土体受到土体阻力，引起水头损失。作

8、用在到盘上的水压力一般小于该位置处的理论水头压力。刀盘前水压力计算公式：Σw1=qγH其中：q为渗透系数，根据勘察报告确定的数值，取0.3～0.5；γ为水的容重；H为地下水位距刀盘顶部的高度，33盾构穿越淤泥质地层、河道及桥区施工技术研究研究报告之二盾尾后的水压力计算公式：Σw2=q砂浆γhw其中：q砂浆为根据砂浆的渗透系数和注浆的饱和程度确定的经验数值，一般取值为0.8～1.0；γ为水的容重；hw补强注浆处和刀盘顶部的高差；在计算水压力时，盾构后部的水