大粒径富水卵石地层盾构下穿既有线技术措施
发布时间：2021-08-28 00:38
成都城区地层主要为砂卵石地层,卵石含量高、粒径大,且地下水丰富,暗挖工程施工极易引起地层沉降。为探究在该地层情况下盾构下穿既有运营地铁线的合理技术措施,结合成都地铁6号线盾构下穿既有运营3号线盾构区间工程,首先基于拟采用技术措施进行三维施工模拟分析,表明了该技术措施能有效控制既有运营线沉降变形;其次结合实际施工监测数据结果,并与理论分析结果进行对比,表明了设计方案及三维数值模拟参数选取的合理性;最后对工程中发生的滞后沉降原因进行分析,提出了有效控制地层沉降的技术措施。该工程为成都地区首次盾构法近距离下穿地铁运营线路,可为类似工程设计及施工提供有益参考。
【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(S1)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
地质纵断面图
根据钻孔、隧道及车站基坑开挖揭示，场地范围内上覆第四系人工填土层(Q4ml);其下为第四系系全新统冲洪积层(Q4al+pl)粉质粘土、粉土、细砂、中砂、卵石;第四系中、下更新统冰水沉积层(Q1+2fgl)粉质粘土、含粉质黏土卵石;下伏基岩为白垩系上统灌口组(K2g)泥岩和白垩系上统夹关组砂岩(K2j)，临近车站开挖揭露深度范围内土层从上至下分别描述如下:(1-1)杂填土:黄褐、灰褐等杂色，松散～稍密，干燥～稍湿。由混凝土、沥青、碎石及少量粘性土等组成，层厚1.2～2.8 m。(1-2)素填土:黄褐色、灰褐等色，松散～稍密，稍湿。以粘性土为主，夹杂少量卵石、碎石等组成，层厚0～1 m。(3-1)黏土:褐黄色、棕黄色，可塑～硬塑，铁锰质氧化物，稍有光泽，干强度高，韧性高，局部含少量灰白色粘土，层厚0～2.7 m。(3-2)粉质黏土:褐黄、灰黄色，可塑～硬塑，主要由粘粒组成，含少量粉粒，手搓捻略有砂感，稍有光泽反应，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，层厚为0～2.0 m。(3-3-1)黏质粉土:土黄色、灰黄色，稍密～中密，湿，呈土块状，手捏易碎，质较纯，无光泽反应，摇振反应中等，干强度低，韧性低，含云母，黏粒含量9.7%～15.7%，层厚0～1.9 m。(3-9-1)松散卵石:灰黄色为主，湿～饱和，卵石含量约50%～55%，粒径为2～5 cm，圆砾及细砂、中砂充填，卵石磨圆度较好，层厚1.8～2.2 m。(3-9-2)稍密卵石:灰黄色，潮湿～饱和，稍密，卵石约占55%～60%，粒径一般10～20 cm，圆砾及中、细砂充填，石质成分主要为砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等，磨圆度较好，分选性较差。局部缺失，层厚2.9～4.6 m。(3-9-3)中密卵石:灰黄色，中密，局部稍密，饱和，卵石含量60%～70%，圆砾、中砂充填，卵石粒径15～30 cm;卵石原岩为为石英砂岩、花岗岩。层厚16.4～17.8 m。(3-9-4)密实卵石:灰黄色，饱和，密实，为花岗岩及石英质砂岩，卵石含量大于70%，卵石粒径10～20 cm，磨圆度较好、分选性差，圆砾、中砂充填。既有运营3号线区间断面拱肩以上为(3-9-2)稍密卵石，其余位于(3-9-3)中密卵石，6号线区间隧道开挖面均位于(3-9-3)中密卵石，地质纵断面及下穿既有线横剖面图如图2—3。
盾构始发掘进前，从车站端头打设4排管棚，上部采用两排?146×10 mm管棚，间距1 m×1 m布置，用于注浆加固夹土层;下两排采用?194×10 mm管棚，沿盾构断面拱顶环向布置，环向间距0.35 m，长度超出远端既有线外墙5 m，最长打设长度33 m，管棚内放置钢架并灌注砂浆填充，用于承担刀盘与管片间漏空条件下的上部荷载。大粒径卵石地层常规管棚施工易造成断杆，打设长度不宜大于20 m，经过实验，采用潜孔锤跟管钻进技术打设35 m内其偏移量可有效控制在0.6 m[2]。由于盾构始发后8 m即下穿既有线，在富水砂卵石地层难以短距离有效建立土仓压力，易引起掌子面不稳定导致地层损失率增大引起沉降，设计要求地层损失率控制在1.5%以内[3]，因此在始发洞门前增设2 m延长洞口钢环，如图4，钢环底部采用2道工20型钢支撑，两侧采用3道工20型钢支撑于侧墙及中板边框梁上;钢环中部设两道钢丝刷、尾部一道帘布密封形成三道空腔，每道空腔设置7个球阀及外部注浆孔，盾构进入钢环后，从下往上对钢环内空腔进行注浆，相应协调开关球阀，直至顶部球阀有浆液流出时关闭球阀，尽量确保下穿既有线过程盾构有效建压。
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道下穿高速铁路站场安全风险评估管理方法[J]. 郑余朝,周贤舜,李俊松. 地下空间与工程学报. 2018(02)
[2]砂卵石地层圆形隧道施工引起的土体移动特征[J]. 范建国,方勇,张雪金,杨志浩. 地下空间与工程学报. 2017(06)
[3]砂卵石地层超长管棚技术应用与研究[J]. 时亚昕. 铁道标准设计. 2017(12)
[4]盾构近距离下穿既有地铁隧道沉降控制技术研究[J]. 祝思然,黄佩格,矫伟刚,张凯茵. 隧道建设. 2016(02)
[5]盾构隧道穿越历史建筑的监测与变形控制[J]. 谢东武. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[6]基于FLAC2D数值方法的盾构隧道地层损失率研究[J]. 周健,陆丽君,贾敏才. 地下空间与工程学报. 2014(04)
[7]盾构近距离下穿既有车站设计难点及对策[J]. 李立,徐骞,伍建. 隧道建设. 2013(12)
[8]盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征细宏观分析[J]. 滕丽,张桓. 岩土力学. 2012(04)
[9]成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨[J]. 罗松,张浩然. 隧道建设. 2010(03)
[10]盾构两次近距离下穿既有运营地铁的施工技术[J]. 薛景沛,何浩. 隧道建设. 2009(S1)
本文编号：3367426
【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(S1)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
地质纵断面图
根据钻孔、隧道及车站基坑开挖揭示，场地范围内上覆第四系人工填土层(Q4ml);其下为第四系系全新统冲洪积层(Q4al+pl)粉质粘土、粉土、细砂、中砂、卵石;第四系中、下更新统冰水沉积层(Q1+2fgl)粉质粘土、含粉质黏土卵石;下伏基岩为白垩系上统灌口组(K2g)泥岩和白垩系上统夹关组砂岩(K2j)，临近车站开挖揭露深度范围内土层从上至下分别描述如下:(1-1)杂填土:黄褐、灰褐等杂色，松散～稍密，干燥～稍湿。由混凝土、沥青、碎石及少量粘性土等组成，层厚1.2～2.8 m。(1-2)素填土:黄褐色、灰褐等色，松散～稍密，稍湿。以粘性土为主，夹杂少量卵石、碎石等组成，层厚0～1 m。(3-1)黏土:褐黄色、棕黄色，可塑～硬塑，铁锰质氧化物，稍有光泽，干强度高，韧性高，局部含少量灰白色粘土，层厚0～2.7 m。(3-2)粉质黏土:褐黄、灰黄色，可塑～硬塑，主要由粘粒组成，含少量粉粒，手搓捻略有砂感，稍有光泽反应，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，层厚为0～2.0 m。(3-3-1)黏质粉土:土黄色、灰黄色，稍密～中密，湿，呈土块状，手捏易碎，质较纯，无光泽反应，摇振反应中等，干强度低，韧性低，含云母，黏粒含量9.7%～15.7%，层厚0～1.9 m。(3-9-1)松散卵石:灰黄色为主，湿～饱和，卵石含量约50%～55%，粒径为2～5 cm，圆砾及细砂、中砂充填，卵石磨圆度较好，层厚1.8～2.2 m。(3-9-2)稍密卵石:灰黄色，潮湿～饱和，稍密，卵石约占55%～60%，粒径一般10～20 cm，圆砾及中、细砂充填，石质成分主要为砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等，磨圆度较好，分选性较差。局部缺失，层厚2.9～4.6 m。(3-9-3)中密卵石:灰黄色，中密，局部稍密，饱和，卵石含量60%～70%，圆砾、中砂充填，卵石粒径15～30 cm;卵石原岩为为石英砂岩、花岗岩。层厚16.4～17.8 m。(3-9-4)密实卵石:灰黄色，饱和，密实，为花岗岩及石英质砂岩，卵石含量大于70%，卵石粒径10～20 cm，磨圆度较好、分选性差，圆砾、中砂充填。既有运营3号线区间断面拱肩以上为(3-9-2)稍密卵石，其余位于(3-9-3)中密卵石，6号线区间隧道开挖面均位于(3-9-3)中密卵石，地质纵断面及下穿既有线横剖面图如图2—3。
盾构始发掘进前，从车站端头打设4排管棚，上部采用两排?146×10 mm管棚，间距1 m×1 m布置，用于注浆加固夹土层;下两排采用?194×10 mm管棚，沿盾构断面拱顶环向布置，环向间距0.35 m，长度超出远端既有线外墙5 m，最长打设长度33 m，管棚内放置钢架并灌注砂浆填充，用于承担刀盘与管片间漏空条件下的上部荷载。大粒径卵石地层常规管棚施工易造成断杆，打设长度不宜大于20 m，经过实验，采用潜孔锤跟管钻进技术打设35 m内其偏移量可有效控制在0.6 m[2]。由于盾构始发后8 m即下穿既有线，在富水砂卵石地层难以短距离有效建立土仓压力，易引起掌子面不稳定导致地层损失率增大引起沉降，设计要求地层损失率控制在1.5%以内[3]，因此在始发洞门前增设2 m延长洞口钢环，如图4，钢环底部采用2道工20型钢支撑，两侧采用3道工20型钢支撑于侧墙及中板边框梁上;钢环中部设两道钢丝刷、尾部一道帘布密封形成三道空腔，每道空腔设置7个球阀及外部注浆孔，盾构进入钢环后，从下往上对钢环内空腔进行注浆，相应协调开关球阀，直至顶部球阀有浆液流出时关闭球阀，尽量确保下穿既有线过程盾构有效建压。
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道下穿高速铁路站场安全风险评估管理方法[J]. 郑余朝,周贤舜,李俊松. 地下空间与工程学报. 2018(02)
[2]砂卵石地层圆形隧道施工引起的土体移动特征[J]. 范建国,方勇,张雪金,杨志浩. 地下空间与工程学报. 2017(06)
[3]砂卵石地层超长管棚技术应用与研究[J]. 时亚昕. 铁道标准设计. 2017(12)
[4]盾构近距离下穿既有地铁隧道沉降控制技术研究[J]. 祝思然,黄佩格,矫伟刚,张凯茵. 隧道建设. 2016(02)
[5]盾构隧道穿越历史建筑的监测与变形控制[J]. 谢东武. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[6]基于FLAC2D数值方法的盾构隧道地层损失率研究[J]. 周健,陆丽君,贾敏才. 地下空间与工程学报. 2014(04)
[7]盾构近距离下穿既有车站设计难点及对策[J]. 李立,徐骞,伍建. 隧道建设. 2013(12)
[8]盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征细宏观分析[J]. 滕丽,张桓. 岩土力学. 2012(04)
[9]成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨[J]. 罗松,张浩然. 隧道建设. 2010(03)
[10]盾构两次近距离下穿既有运营地铁的施工技术[J]. 薛景沛,何浩. 隧道建设. 2009(S1)
本文编号：3367426
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