粉砂地层土压平衡盾构下穿既有线路施工

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1、专业知识分享版盾构隧道施工改变了原地层的状态，必然会引起或多或少的地层位移和地表沉陷，它将影响到邻近建(构)筑物安全，对周围的环境造成一定的损害。在盾构隧道施工前对临近建(构)筑物进行地基预加固处理是盾构隧道施工过程中常用的措施。在地面条件不允许的情况下，譬如:有多股道轨道群、重要建(构)筑物群(间距小、密集度大)，没有加固所需的空间，不能从地面对建(构)筑物进行预先加固。如何在这些不利于地面预注浆条件下，只从盾构施工本身解决地层缺失，以及减少对地层的扰动，从而最终控制地面沉降是个亟待解决的问题。今结合杭州地铁1号线［

2、九堡东站—下沙西站区间］在无法进行预加固的情况下，下穿既有线施工案例，研究盾构参数控制、径向注浆等措施，对控制既有线沉降量、位移量所起到的作用，为类似工程提供参考。1工程概况1．1工程概述杭州地铁1号线［九堡东站—下沙西站区间］位于下沙区(区间隧道起点里程为K31+573．447，终点里程为K28+571．326，单线全长3002m，隧道外径6200mm，内径5500mm)，隧道从下沙西站过松华河后沿九沙大道向西，过月牙路后沿九沙大道北侧向西，避让规划运河二通道桥至东湖路，下穿临平支线盾构(即已完成的［九堡东站—乔司站

3、］盾构区间)段至九堡东站。沿线主要分布有1号线临平支线(既有线路)、九沙大道、规划运河二通道以及沿线1～4层民居等。两段区间隧道纵坡均为“V”型坡，最大坡度为25‰，隧道顶部埋深为9．0～20．6m，最小平面曲线半径为800m，最大平面曲线半径为2000m。重叠处九堡东站—下沙区间隧道埋深约18．4m，临平支线隧道埋深约6．7m，两条隧道之间最小净距为4．95m。见图1。九堡东站—下沙西站区间左线隧道在里程K28+861．2145处与临平支线左线隧道在里程K28+861．215处两条隧道中线重叠，九堡东站—下沙西站区间

4、左线隧道在里程K28使命：加速中国职业化进程专业知识分享版+923．1081处与临平支线右线隧道在里程K28+915．955处两条隧道中线重叠，重叠段长度为111．437m，具体见图2。1．2工程地质及周边状况1．2．1工程地质两重叠隧道之间地层为③3粉砂夹砂质粉土层:灰色、灰黄色，很湿，稍密，含云母碎屑。摇振反应中等，切面无光泽反应，干强度低，韧性低;③4砂质粉土:灰色，很湿，中密，含云母碎屑，局部夹黏性土薄层。摇振反应中等，切面无光泽反应，干强度低，韧性低，局部缺失。③6层粉砂夹砂质粉土:灰、青灰色，中密，饱和，含

5、云母屑，属中等压缩性土。区间穿越地层为③4砂质粉土、③5砂质粉土夹粉砂、③6粉砂夹砂质粉土，其中主要穿越的③4层为易液化土层，盾构施工时应采用相应措施防止震动液化、流砂及坍塌变形的发生。重叠段隧道地质剖面见图3，重叠区段土土体力学指标见表1。1．2．2水文地质本区域地下水主要为浅层潜水及承压水，具体如下:(1)浅层潜水。浅层潜水主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中，补给来源主要为大气降水及地表水，其静止水位一般深0．8～2m，高程4．12～5．63m。沿线场地地下潜水对混凝土结构一般无腐蚀性;对钢筋混凝土结构中钢筋一般

6、不具腐蚀性，但局部钻孔揭露其潜水对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性;对钢结构一般具弱腐蚀性或中等腐蚀性。(2)承压水。沿线承压含水层主要分布于重叠段隧道附近区段，赋存于地层深部的(12)1中砂及(14)1圆砾层中，隔水顶板为其上部的黏性土层。1．2．3周边建筑物及管线情况重叠段为居民房屋拆迁空地，场地空旷，无其他建筑物及管线。2工程难点分析使命：加速中国职业化进程专业知识分享版本工程需进行既有线的下穿，其最大的难点是对既有线的保护，在实际的穿越过程中，穿越前由于盾构机对周边土体的挤压，可能造成既有线的偏移，穿越过程中盾

7、构土体损失或土压力控制不合适，可能造成既有线的隆起或沉降，穿越后盾构注浆不及时以及后期的土体在固结，亦可能造成既有线的隆起或沉降过大。因此，结合现场实际情况，本工程的难点主要有如下几点:2．1地层情况复杂，沉降控制困难盾构穿越区域为粉砂夹砂质粉土和砂质粉土，既有隧道位于砂质粉土地层中，穿越地层地质条件差，该土体摇振反应迅速，扰动后易形成流砂，沉降大，达到稳定沉降所需时间长。2．2既有隧道变形控制要求高(1)临平支线隧道任意一点变形≤20mm;(2)引起的附加曲率半径应大于15000m，相对弯曲＜1/2500。2．3成型

8、隧道保护困难与成型隧道最小净距仅4．95m，而且穿越距离长，盾构成13．7°斜向穿越已成型隧道底部，穿越距离长达111．44m，长期的受力影响对成型隧道结构松弛控制难度大。且需下穿的既有线无条件进行地基加固，更是加大了线路沉降的难度。3施工方案的确定3．1盾构掘进引起地层变形的因素盾构掘进引起的土体变形通常取决于以下因素:施工引起