富水软弱地层浅覆土盾构掘进施工技术研究

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1、富水软弱地层浅覆土盾构掘进施工技术研究摘要：文章以深圳地铁11号线11301-1标项目在深圳市城市主干道深圳大道下开展浅覆土盾构掘进施工经验为依托，针对复杂地面交通环境、富水软弱地层条件下浅覆土盾构掘进施工技术开展研究，分析了影响浅覆土富水软弱地层盾构掘进地面沉降控制的两个重要因素，并结合实际监测结果逐步确定同步注浆压力、同步注浆量和土仓压力等相关技术参数，在保证地表沉降可控的条件下，开展提升浅覆土掘进盾构施工效率的技术研究。关键词：富水地层；软弱围岩；浅覆土；盾构掘进；同步注浆；土仓压力文献标识码：A中图分类号：U455文章编号：100

2、9-2374(2015)03-0121-03D0I：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.02501概述伴随近些年来城市地下轨道交通的高速发展，国内多个一线城市形成了密集、便利的地下轨道交通网络，也因此给地铁隧道施工提出了许多关于上下重叠隧道、浅覆土盾构施工、地面环境复杂的隧道施工等技术难题，尤其是在地面交通量大、覆土厚度不足1倍洞径、覆土地层软弱而且含水量大的情况下，进行双线隧道长距离盾构施工，在国内城市轨道交通施工层面尚无经验资料可以参考。深圳地铁11号线11301-1标福田站〜车公庙站区间工程位于深圳市福田区

3、深南大道沿线敷设，左右线隧道采用盾构法施工，盾构直径6.28m，衬砌管片厚度30cm，承担左线隧道施工任务的是德国海瑞克土压平衡盾构机，右线采用国产中铁装备土压平衡盾构机。由于隧道与深圳地铁1号线购香区间分别在DK1+561.8和DK1+591.6处存在上跨交叉关系，左、右线盾构在穿越1号线既有区间之前一直处于连续上坡掘进，因此左线在ZDK1+337.404〜ZDK1+500、右线在YDK1+344.3〜YDK1+500处覆土厚度达到小于一倍洞泾的浅覆土状态，左、右线在浅覆土状态下掘进长度分别为162.6m和155.7m，而且在这段隧道掘

4、进过程中同时面临着洞顶覆土软弱岩等级为VI级）、上覆隔水层不连续、透水性和富水性好等不良地质条件，从地面情况上分析由于隧道埋设位置位于深圳市深南大道路面以下，属于深圳市交通主干道，交通量达6万量/日，具有行车荷载大和塌陷后果严重等特点。在以上一系列不利因素影响下开展浅覆土盾构掘进面临着路面沉降过大甚至塌陷、地面涌泥冒浆、周边建筑物基础变形等众多风险，因此在进行浅覆土掘进施工之前，承担施工任务的中铁六局盾构分公司组织多次技术讨论会和专家会，制定了降低和控制土仓压力，保证一定的掘进速度严格控制出土量，根据地面监测结果调整同步注浆量等措施最终迗

5、到平稳、连续掘进，地面沉降可控的理想目标，并且成功掌握了复杂状况下的浅覆土盾构掘进技术，取得了较好的社会经济效益。2工程技术特点2.1工期保证利用本工法所提出的渣土改良技术和盾构机操作方法，在螺旋机转速不超过15转/min的情况下最快可以将掘进速度提高至90mm/min以上，有效地保证了单班掘进进度，在本项目单线一列电瓶车编组掘进情况下可以保证平均7环/班的进度。2.2安全保证在本标段利用浅覆土盾构掘进技术施工过程中没有发生累积沉降超标或地面沉陷事故，也有效避免了地面涌泥冒浆、人员伤亡等事件的发生。2.3成本保证本工法实施阶段通过对注浆量

6、和地面监测情况的实时比较，确定了浅覆土掘进的可控同步注浆量，不仅达到了控制地面变形的目的，同时节约了注浆材料，节约了部分项目开支。同时由于工程进度没有因为技术难题而延误和滞后，避免了工期和资金浪费。3适用范隧道埋深小于1倍洞径，施工地层主要为砾质粘性土、淤泥质粘性土、可塑状粘性土等软弱围岩的盾构掘进施工，地面环境较为简单、上层覆土含水量小且比较稳定，也可以参考本工法的技术要点进行统筹组织施工。4工艺原理通过盾构机逐步进入浅覆土掘进阶段对地面沉降变形情况进行连续监测，从而对推进过程中的土压、推力、泡沫注入量、渣土改良手段和效果、推进速度、螺

7、旋机转速等参数进行全面改进，盾体通过后对监测点的继续观测确定同步注浆量与地层变化之间的相互关系从而确定浅覆土掘进同步注浆的具体方量和浆液配比，在稳定地表变化的基础上，对掘进过程中操作技术加以改进和提高，迖到进一步提高推进速度和加快施工进度的目的，最终形成一整套关于富水软弱地层浅覆土盾构掘进施工的具体技术方法。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺5.2操作要点5.2.1土仓压力等关键参数的确定。顶板上方覆土厚度不足1倍洞径的地下隧道定义为浅覆土隧道，采用盾构法进行浅覆土隧道掘进施工时，首先应确定土仓压力控制值，按照以往施工经验，在IV级砾

8、质粘性土地层中开展盾构施工土仓压力应按照上压1.lbar进行控制，但对于浅覆土软弱岩尚无掘进记录可以参考，因此只能先制定地面变形控制指标，以此逐步指导土压控制值。(1)土仓压力的确定及分析。在