盾构在复杂地层中近距离下穿运营地铁的施工控制技术.ppt

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1、深圳复杂地层中盾构近距离下穿运营地铁的施工技术陈湘生刘树亚等2010年10月主要内容-1-复杂的地层——难点之一-2-近距离的空间位置关系——难点之二-3-工程风险分析和技术对策-4-组织管理措施-5-典型工程案例的实施情况-6-结语1复杂的地层——难点之一1.1地铁工程和深圳地区典型地质条件深圳地铁1、2、3期工程均为浅埋工程。盾构区间隧道埋深一般在8m-20m之间。在这个埋深位置，区间隧道主要穿过地层为残积层和风化岩，以花岗岩为主。上部残积层主要为砾质黏土和砂质黏土，下部为花岗岩全风化、强风化、中风化和微风化层。1.2花岗岩残积层地层特点1组分：花岗岩的主要矿物成分为石英、长石及少量的黑

2、云母、角闪石。花岗岩残积土中的长石、云母、角闪石已完全风化，唯有石英矿物残留成石英角砾。从残积土的颗粒组成来看，属于由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间颗粒的混合土，兼有砂土和粘性土的性质。从母岩角度来看，中—粗粒花岗岩风化而成的残积土多为砾质粘性土，中—细粒花岗岩风化成砂质粘性土，粘性土基本为岩脉风化而成。砾质粘性土颗粒组成见下表颗粒大小/mm>22~0.50.5~0.250.25~0.075<0.075重量百分比范围20~545~213~122~1230~56平均31136644从表中可看出，颗粒组成明显具有两头大、中间小的混合土性质。2球状风化花岗岩残积土的不均匀风化包括囊状风化和球状风化，

3、深圳地铁工程中主要表现形式为球状风化，即残积土中存在球状中等风化、微风化岩体。球状风化的成因主要是由于岩石岩性不均匀、抗风化能力差异大，加之断裂构造发育及岩体的次生裂隙导致岩体破碎，抗风化能力减弱，在深程度风化情况下所形成的。一般于地形平缓，风化带厚度较大的地区较发育。风化球一般见于残积土的下部。单个风化球的最大竖向尺寸一般不超过风化带厚度的1/10，多呈水平椭球体。3物理力学指标残积土天然含水量25%-30%，塑性指数17左右，液性指数0.15-0.2，；内摩擦角约23度（快剪），粘聚力c为20-25kPa（快剪）；渗透系数0.5m/d。全风化、强风化地层天然含水量18%-22%，塑性指

4、数12-15左右，液性指数0.06，；内摩擦角约24-27度（快剪），粘聚力c为23kPa（快剪）；渗透系数（1-3）m/d。1.3花岗岩岩层中风化花岗岩单轴抗压强度15-50MPa，微风化花岗岩单轴抗压强度在50MPa以上，最大强度达140MPa。花岗岩岩面起伏和地层强度多变。规范规定的钻孔间距难以判断其岩面变化规律。1.4盾构施工中的难点1刀盘结泥饼：残积土中的粘粒在盾构机切削刀具高温作用下会逐渐黏附硬化，形成泥饼包裹刀盘，使得盾构机切能力降低。工程风险：结泥饼后的刀盘使得盾构机切削能力降低；掘进速度迅速下降。为清除泥饼，只能采用人员进入土仓人工清除。工程风险在于：（a）进入土仓人员存

5、在安全风险；（b）盾构机长时间停止，花岗岩残积土在卸载和渗透力作用下已发生崩解坍塌，造成超挖，引起盾构隧道上部地层下落或变形过大，从而加大既有隧道的变形。2刀具磨损严重：残积土中的砾砂使刀具磨损严重，一般每环就需换刀一次。人工进仓更换刀具，工程风险基本同上，主要为：（a）进入土仓人员存在安全风险；（b）盾构机长时间停止，花岗岩残积土在卸载和渗透力作用下已发生崩解坍塌，造成超挖，引起盾构隧道上部地层下落或变形过大，从而加大既有隧道的变形。3球状风化体（孤石）：难以勘察清楚，遇到后不易处理；若在下穿过程中，则只能在盾构机舱内处理。人工进仓清除风化体，工程风险基本同上。4上软下硬地层：盾构机姿态难

6、以控制、刀具偏磨、掘进速度慢导致超挖。工程风险主要为：（a）掘进速度下降，刀具偏磨严重；（b）盾构机出土量难以控制，极易造成超挖，引起盾构隧道上部地层下落或变形过大，从而加大既有隧道的变形，增大周边建构筑物安全风险。2近距离的空间位置关系——难点之二地铁二期工程中，盾构隧道下穿运营隧道的距离都比较近，在1~3m之间。4个下穿工程具体情况如下：2.12号线下穿4号线运营隧道4号线是深圳市目前正在运营的地铁线路，其隧道宽约13m,高约7m。4号线隧道上部为<8-3>硬塑状砾质粘性土,下部为<9-1>全风化花岗岩。2号区间盾构始发端距离4号线仅1.567m。4号线隧道距离2号线新建盾构始发井6.5

7、m，受该条件限制，车站始发端头仅能加固2.7m。2号线左右线盾构下穿地铁四号线时在<9-1>全风化花岗岩和<9-2-1>土状强风化花岗岩地层中通过，距离运营隧道的净距分别为1.841m和1.567m。相对位置关系见下图。2号线下穿4号线运营隧道相对位置关系图12号线下穿4号线运营隧道相对位置关系图22.22号线下穿1号线运营隧道重叠隧道2号线左右线盾构隧道下穿地层为中风化花岗片麻岩和微风化花岗岩，洞顶地层为强