南京复杂地层中盾构掘进地表沉降实测数据分析

发布时间：2019-09-27 07:34

【摘要】：通过现场实测数据,分析了南京至高淳城际快速轨道工程TA04标段3号盾构井—胜太路站区间隧道不同埋深、地质及施工参数条件下,盾构施工对地表沉降的影响规律。实测结果表明:盾构在上软下硬复合地层施工时地表沉降值显著大于在全断面硬岩地层施工工况,土舱压力对上软下硬复合地层开挖面稳定影响较大;全断面硬岩地层盾构施工引起的地表沉降值几乎不受埋深、土舱压力及同步注浆等变化的影响。结合施工过程中刀具磨损、开挖面结泥饼等施工难点,提出了根据硬岩与上软下硬复合地质条件盾构施工分别采取欠压推进和保压推进等技术措施,取得了良好效果。
【图文】：

剖面图,剖面,隧道,粉细砂

84施工技术第44卷土压平衡盾构机施工。隧道平面最小半径1500m，纵向设计“V”字坡，盾构出洞时坡度为－11.5‰，最大纵坡20.6‰，盾构顶部覆土为11.64～15.54m。2工程地质条件本区间跨越地貌单元主要有岗地、岗间坳沟、横溪河河漫滩等，地形波状起伏，地面高程7.000～19.000m。区间隧道穿越地层主要为J1-2x-3c中风化粉细砂岩、J1-2x-2c强风化粉细砂岩、③-1b1-2粉质黏土、①-2b2-3素填土。隧道地质剖面如图1所示。图1隧道地质剖面Fig．1Geologicalprofileofthetunnel本区间场地地下水主要为孔隙潜水，含水层为近地表素填土层中，厚度分布不均，潜水含水层远离隧道主体，对工程影响不大;弱承压水主要分布在③4e含砾粉质黏土中，其含水层厚度相对较小(局部稍大)，且分布不均、富水性一般、补给慢、水量不大;其余土层含水微弱，为微透水层，对工程施工无影响。3施工难点1)区间隧道沿线地质变化大，既有全断面抗压强度极限5～25MPa的中风化粉细砂岩(局部为微风化粉细砂岩)，又有上软下硬的复合地层。2)由于全断面硬岩地层隧道外围岩稳定性较好，对已成环管片无收紧、压实作用，刀盘与管片建筑空隙较大(单边13cm)，仅依靠同步浆液填充达不到立刻稳定隧道的要求，隧道上浮不可避免(经现场监测，未采取施工措施时，隧道上浮普遍达到5cm，局部8～10cm)。3)局部地段岩层内有黏土颗粒，在刀具切削和刀盘冲击作用下形成碎屑状的黏土颗粒，容易形成泥饼，加重盾构机刀盘和刀具的负荷，容易引起掘进参数突变，降低施工效率。4南京复杂地层盾构施工对地表沉降规律研究4.1地表沉降测点布置地表沉降测点按照每5环(环宽1.2m)布置1个轴线测点，每25环布置1个沉降监测断面，局部测点布置如图2所示。图2地表沉

平面布置图,平面布置,测点,刀盘

簟⒀故底饔茫嘈杜逃牍芷嘭?筑空隙较大(单边13cm)，仅依靠同步浆液填充达不到立刻稳定隧道的要求，隧道上浮不可避免(经现场监测，未采取施工措施时，隧道上浮普遍达到5cm，局部8～10cm)。3)局部地段岩层内有黏土颗粒，在刀具切削和刀盘冲击作用下形成碎屑状的黏土颗粒，容易形成泥饼，加重盾构机刀盘和刀具的负荷，容易引起掘进参数突变，降低施工效率。4南京复杂地层盾构施工对地表沉降规律研究4.1地表沉降测点布置地表沉降测点按照每5环(环宽1.2m)布置1个轴线测点，每25环布置1个沉降监测断面，局部测点布置如图2所示。图2地表沉降测点平面布置Fig．2Monitoringpointslayoutofsurfacesubsidence4.2盾构掘进施工参数盾构掘进参数根据施工经验与地质条件设定，并通过地表沉降实测值反馈修改，主要施工参数如下:土舱压力系数0.3～0.7，同步注浆3～4m3/环，刀盘转速1.3～1.5r/min，刀盘扭矩2500～3000kN·m，推进速度15～20mm/min，总推力7000～10000kN。盾构从全断面岩石地层进入上软下硬复合地层时，将土舱压力系数从0.3提高至0.7，防止刀盘前方土体塌陷;推进速度适当加快，由15mm/min提高至20mm/min。其他施工参数与土舱压力和推进速度相匹配。4.3典型断面选取根据工程地质及隧道埋深情况，，选择3个典型断面的实测数据进行分析。3个典型断面分别位于左线隧道230，670环及830环监测断面。其中230位于上软下硬复合地层，隧道轴线埋深约15m，670环位于硬岩地层中，隧道轴线埋深约20m，830环位于硬岩地层中，隧道轴线埋深约16m，如图3，4所示。各土层物理力学参数如表1所示。图3典型监测断面地质条件Fig．3Geologicalprofileoftypicalmonitoringsection图4230环复合地层分布Fig．4Distributionofcompositest
【作者单位】：上海隧道工程有限公司;
【分类号】：U455.43

【参考文献】