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广州地铁五号线盾构隧道工程施工技术 [摘要]受周边环境、地质条件、线路站位及施工工期等因素制约,广州地铁五号线盾构施工面临诸多难题和挑战。在施工过程中成功研究并应用了SEW工法、暗挖导洞群桩基托换法,针对江中超浅埋泥水盾构过江、土压平衡盾构过溶洞群、超小曲线半径重叠隧道盾构等施工难点采取新技术和新工法,并在盾构过砂层时采取TAC高分子聚合物等新材料,有效控制了盾构施工中土体稳定和变形,保证地铁五号线顺利施工。[关键词]地铁工程;盾构隧道;复合地层;施工技术1 工程概况1.1 工程简介? ?? ?广州市地铁五号线全长约41.6km,共设29座车站,其中12座换乘站。首期工程口至文冲段,工程投资估算约152.97亿元,线路长约31.9km。首期工程线路以高架线方式跨过珠江至大坦沙站,出站后线路转为地下线,下穿珠江至中山八站,随后线路以地下线方式至终点文冲站(见图1)。沿线区间隧道大部分采用盾构法施工,使用23台盾构机掘进总长度27km,占线路总长度84.6%。线路穿越繁华市区,邻近或下穿建(构)筑物、管线等市政设施。1.2 地质概况? ?? ?五号线沿线基岩主要为白垩系红层,其间在大坦沙段和越秀山西侧发育石灰岩,在越秀山、蟹山及文园等地发育花岗岩。不同岩性地层工程地质特性差别较大。花岗岩、石灰岩岩质坚硬,石灰岩岩溶较发育。线路沿线发育有广三断裂等多条断裂带。断裂在与线路相交地段发育特征不一,对线路的影响程度也不一样。在口~大坦沙一带,广三断裂在西珠江与线路相交,第四系砂层发育,砂层强透水且与珠江有直接水力联系。在大坦沙~中山八、三溪~鱼珠、车陂南~东圃一带分布较厚的淤泥、淤泥质土层、冲积~洪积粉细砂和中粗砂层。1.3 盾构施工中难重点? ?? ?广州地区盾构施工环境,特别是其复合地层的复杂性,由岩溶、断裂、软土、砂层及硬岩等构成了复杂的工程地质条件,对工程的实施带来了很多的困难和风险。此外,五号线线路穿越繁华市区,施工易引起周边建(构)筑物、管线等市政设施破坏。周边环境建(构)筑保护、文明施工要求高。同时,受周边环境及施工工期等制约,不同盾构区间被设计成5m江中超浅埋、200m超小曲线半径同时隧道上下叠置,以及55‰超大坡度等。盾构进出洞、过站及吊出的工况复杂。21台(全线共23台)曾是1次或者多次使用过的旧盾构,经过维修改造重新投入使用到一条线建设,实属罕见。 2 施工中新工法的应用2.1 盾构始发SEW工法? ?? ?大坦沙南~中山八站盾构区间,在国内首次成功应用了SEW(shield earth retaining wall system)盾构始发工法。隧道洞身地层主要为②-1A淤泥、②-2淤泥质砂层和③-2中粗砂层。隧道的覆土层为②-1A淤泥层及②-2淤泥质砂层。采用2台日本三菱泥水盾构机掘进,始发120m后就下穿珠江,过江段隧道几乎全断面砂层,砂层强透水且与珠江有直接水力联系。隧道底部存在少量的③-3卵石层、⑦、⑧红层岩的强、中风化层。? ?? ?盾构机始发井位于大坦沙岛上,围护结构采用地下连续墙。在洞门范围内布置了6条由玻璃纤维材料制成的柱形部件。部件与连续墙钢筋的连接器预制后运至施工现场与连续墙钢筋焊接。连续墙施工注意事项:①组装钢筋笼使用气焊或电焊时,注意保护玻璃纤维部件,避免溅落上火花;②吊放钢筋笼时,要避免玻璃纤维部件附近的钢筋笼变形或扭曲,吊起玻璃纤维部件时,不使用铁丝而使用尼龙绳;③浇筑混凝土时,特别是在浇筑玻璃纤维部件部分的混凝土时,严格控制玻璃纤维部件间的浇筑高度,玻璃纤维部件部分的混凝土浇筑速度应在4m/h以下。? ?? ?盾构始发时主要掘进参数:刀具切削玻璃纤维材料时,盾构机推进速度控制在2.5~3mm/min;开挖面切口水压设定在50~70kPa;推力控制在4 000~6 000kN(见图2)。 2.2 暗挖导洞群桩基托换工法? ?? ?杨箕~五羊站盾构区间下穿五羊过街楼。该楼为4层框架结构,的人工挖孔桩基础。该楼横跨繁华路段寺右新马路,其地面一层为双向八车道道路,车流量大。车道中间绿化带下方有一容积约3 000m3的地下压力水池,其供水范围覆盖周边众多高层建筑物。道路下有6根给排水管和51条电信光缆。受相邻地铁车站站位和埋深的制约,区间隧道贯穿过街楼的6根桩需要托换。? ?? ?由于过街楼的周边环境非常复杂,采用常规地面托换可行性也就非常小,经过分析比较确定了地下暗挖导洞群托换方案。被托换桩桩身所处的地层从上至下依次为:杂填土、粉质粘土、可塑及硬塑状残积土、全风化~微风化的泥质粉砂岩,桩底为微风化岩。将暗挖导洞群设在硬塑残积土~强风化层内。在道路中间绿化带内设小竖井,布置了1条呈东西方向的主导洞及与其接近垂直的6条支导洞,形成地下托换空间,其中3条支导洞在主导洞的