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盾构隧道穿越既有建筑物施工应对技术
摘要：随着近几年地下工程建设的不断发展,盾构施工技术已越来越成熟,特别是在城市轨道交通建设中更显示出其优越性。但是,对于盾构施工过程中穿越障碍物或近距离通过既有建(构)筑物的施工还缺少相应的工程实例,经验相对也较少。近年来,我国城市轨道交通建设发展迅速,但是面临着越来越复杂的周边环境和施工条件,因此研究和制定相应的施工技术和应对措施十分必要。文章针对盾构施工穿越城市内河、下穿既有隧道以及湖底施工、下穿古城墙等工程实例进行分析研究,提出了针对类似情况的应对技术措施。
关键词：地铁隧道 城市隧道盾构施工风险分析工程实例
1 引 言
随着国民经济的发展和城镇化建设的加速,国内城市轨道交通建设发展也越来越迅速。在轨道交通建设中,盾构工法由于其优越性在国内的应用越来越多。为了使轨道交通尽快形成网络达到预期的规模效应,轨道交通的建设也在加速。随着初期单条线的建成,后续线路建设的难度会越来越大。同时,伴随城市规划建设,特别是通常伴随地铁建设的沿线开发的增多,工程建设所面临的是越来越复杂的周边环境,穿越障碍物或近距离通过既有建(构)筑物的情况也越来越多。工程施工时既需要对既有建(构)筑物进行保护,又要确保工程本身的安全性和进展顺利,因此对不同的情况采用相应的应对技术十分必要。本文以南京地铁施工中已成功完成的盾构施工穿越障碍物的几个实例为基础,研究分析相应的应对技术。
2 下穿既有河流
2.1 工程实例
金川河宽10.4m,河堤深4m,水深1.3m,为污水河。盾构隧道与该河近正交下穿通过,盾构机与河床底净间距6.2m。
该段地质情况自上而下分别是:②-1d3-4粉细砂(3.5m)、②-2c2-3粉土(约6.0m)、②-2b4淤泥质粉质粘土(约3m)、③-2-1b2粉质粘土(4m)、③-3-1(a+b)1-2粉质粘土(约4.7m)。隧道主要在②-2c2-3粉土、②-2b4淤泥质粉质粘土(上部)和③-2-1b2粉质粘土(下部)地层中穿过(图1)。
该工程盾构机于2002年5月9日~2002年5月10日和2002年12月28日~2002年12月29日分别在下行线和上行线顺利通过金川河,沉降监测结果良好,没有采用应急预案。但是在下行线掘进过程中,由于刚拆除负环,掘进过程中泡沫剂添加量较大,从玄武湖河床底冒出气泡,在减少泡沫添加剂和刀盘内气体压力后该现象消失。
2.2 主要风险
该段覆土主要为透水性好的粉细砂层和具有流塑特性的淤泥质粉质粘土,施工中可能引起涌砂、突水现象,严重时可能引起“冒顶”事故;另一方面,由于该段覆土较薄,地下水丰富,盾构通过的地层上软下硬,施工中易引起盾构机抬头。
2.3 应对技术
(1)盾构推进通过时合理组织施工,争取连续、快速地通过金川河。
(2)严格碴土管理,做好理论碴土量与实际碴土量的记录,保证出碴量与掘进速度的一致,避免“冒顶”突发事故的发生。
(3)严格控制盾构机操作,调整好盾构千斤顶的压力差,避免盾构机上飘。
(4)在土仓中和刀盘前注入泡沫或膨润土,改善碴土性能,防止涌砂、突水现象发生。
(5)作好盾尾、铰接油缸的密封,防止地层泥水和壁后注浆液进入盾壳内。
2.4应急预案
当发生“冒顶”事故时,为保证盾构施工安全,需采取如下措施:
(1)停止盾构机的掘进施工,做好螺旋输送机、铰接油缸和盾尾密封处的防水。
(2)利用盾构机配备的洞内超前注浆设备对隧道通过段周边地段进行加固,以保证加固后的土体质量满足盾构安全通过的要求。
(3)在进行加固施工的同时对发生事故地段进行土方回填,以增加覆土厚度,从而防止盾构掘进时上漂。
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