复杂周边环境条件下高承压水地层盾构始发端头加固技术

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1、复杂周边环境条件下高承压水地层盾构始发端头加固技术　　摘要：武汉地铁2号线某标段盾构始发端头位于汉口市中心繁华地段，隧道洞身地层十分软弱，穿越地层富含承压水，地下水和长江水有着密切的水力联系通道。隧道地表紧邻一条城市主干道，同时地表下方埋设有煤气管道、给水管、电信管线、排水箱涵等多种地下管线，地表环境十分复杂。如何在保证盾构始发端头加固质量的同时兼顾地表环境的保护，难度很大，通过采用隔离钻孔桩+旋喷桩+压密注浆及降水措施，破解了以上难题，保证了盾构顺利始发，同时未对地表环境造成不利影响，可供类似工程参考。

2、关键词：高承压水；复杂周边环境；盾构始发；端头加固中图分类号：TU74文献标识码：A0引言7盾构法施工以其安全、施工进度快、施工质量高、对周围环境影响小等特点，这些年在国内得到了越来越广泛的应用。但多年来，与盾构法相关的工程事故也屡有发生，其中由于盾构始发及到达端头加固失败导致的工程事故是其中一个重要的风险点。在城市中心繁华区域进行盾构施工，由于端头加固失败导致的地表坍塌除造成工程本身的损失外，对周边环境影响造成的损失也十分巨大；为规避该类风险，除对地质条件、端头加固方法及工艺的研究以外，还应对加固措施对

3、周边环境的影响做全面的评估，对复杂地表环境尤应厘清各环境条件的重要性和关联关系，并采取针对性的措施进行解决。1工程地质与水文地质1.1工程地质武汉地铁2号线某标段盾构始发端头处隧道底部深度为16.5m，洞身穿越地层为全断面（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层，上覆地层有（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层、（3-1）粘土层、（1-1）杂填土等，下伏地层为（3-5）粉质粘土、粉土、粉砂互层和（4-1）粉细砂层。1.2水文地质本区间地下水按埋藏条件主要为上层滞水和层间承压水两种类型。上层滞水主要赋存于人工填土层中

4、，含水与透水性不一，地下水位不连续，无统一的自由水面，水位埋深为0.5～2.0m。7承压水为本区主要地下水，主要赋存于第四系全新统冲积粉细砂、含砾中粗砂和粉质粘土、粉土、粉砂互层中，含水层顶板为微弱透水的粘性土，顶板埋深5.7～9.2m，底板为志留系或第三系——白垩系基岩，埋深47.8～51.3m，含水层厚度一般35～42m，勘察期间实测承压水头3.6～4.8m，变幅约1.2m。长江水是地下水动态变化的主要因素，承压水头与长江水位涨落密切相关，年变幅为3m～4m。端头处地质情况见图-1。2周边环境条件2.

5、1地面环境车站位于汉口市中心繁华区域，车站主体沿解放大道布置，盾构始发端位于车站东端，端头处位于新华路路口，南侧紧靠航空高架桥及解放大道。车站周边建筑主要有车站南侧的航空高架桥，北端头的湖北武汉卫视传播大楼，北侧的协和医院外科大楼以及拟建的医科大楼。地面环境情况详见图-2所示。图-2地面环境平面图2.2地下管线端头范围内现有管线较多，有给水管、电信管线、煤气管以及排水箱涵等共计7条管线，其管径、埋深等见表-1所示，现有管线布设位置详见图-3。图-3端头范围地下管线布置平面图7其中，Φ1200给水管为主供水

6、管道，沿新华路方向布置，系钢管，是采用顶管法施工完成的，其埋深达3.6m；煤气管为φ400中压钢管，埋深1.6m。Φ1200给水管和φ400煤气管埋深较深，且位于端头加固区边缘，盾构端头加固施工对其影响较大，进行管线改移难度极大，为保证管线安全，需采取专项措施对管道进行保护。表-1【中山公园站～循礼门站区间】始发端头管线布置表3端头加固方案设计及施工控制综合考虑端头处隧道埋深、地质情况、环境条件等因素，结合该地区类似地层端头加固施工经验，确定端头加固主要采用三重管高压旋喷桩结合端头降水进行加固，为尽量减小

7、或避免加固对地下管线、道路交通等周边环境的影响，应采取必要的措施对周边环境进行保护：3.1端头加固1、地基加固范围投入到本工程的盾构机为泥水平衡盾构，其主机长度为9.66m。端头地基纵向加固长度为10.0m，加固宽度为盾构隧道轮廓线左右各3.0m，竖向加固范围为盾构隧道结构轮廓线上下各3.0m。2、旋喷桩施工中对地下管线的保护中山公园端头加固区范围内有一φ1200钢质自来水管及φ400中压煤气管道，自来水管道采用顶管法施工，管底高程为16.05～16.9m。7（1）旋喷施工过程中高压水泥浆液注入地层，对周

8、围的土体和结构产生较大的压力，造成加固体周边地层隆起。特别是周边地表覆盖路面层，土体无法及时卸压，造成隆起。为防止旋喷施工过程中地层隆起，破坏管道和路面，采取C15素砼灌注桩隔离保护自来水管道及煤气管道，防止浆液串入管道位置。（2）灌注桩围闭的范围内路面破除后进行旋喷施工，相邻孔不能连续施工，间隔距离不少于4根桩，以保证土体有充分的泄压时间和空间。加固区域周边钻孔灌注桩布置详见图-4。Φ800mm三重管高压旋喷桩施工参数控制见