论文：全断面砂卵石地层长距离高效掘进施工技术.doc

全断面砂卵石地层长距离高效掘进施工技术研究 丁修恒 （中铁上海工程局城市轨道交通工程分公司，上海，200071） 【摘要】以北京地铁10号线两个盾构区间为研究背景。从掘进参数的选择控制，渣土改良材料、工艺的深入实践，结合施工设备的革新和改进，以及通过对施工组织管理程序、模式的创新，围绕全断面砂卵石地层条件下盾构机高效长距离掘进综合技术进行了论述。本文突出解决了连续施工、长距离不换刀等盾构施工中的技术难题，对北京、成都等典型砂卵石地质条件下盾构施工的技术工艺、组织管理具有很好的示范和指导意义。 【关键词】 全断面砂卵石地质 长距离 高效 掘进技术 引言 在我国地铁建设中，为确保安全施工、文明施工、环保施工、科技施工，在新线建设的设计当中，盾构法被大量引入。区间施工“能盾则盾”的基本设计理念已经确立，土压平衡盾构法在地铁施工中得到广泛应用。 然而，国内的盾构施工在一般的粘性土和砂性土地层掘进成功实例较多，在北京及成都地区全断面砂卵石地层中掘进成功的实例也有，但是依然存在不少问题，亟需解决和提升。根据之前各施工单位在北京地区的施工经验，全断面砂卵石一般在掘进500环左右，刀具已经磨损非常严重，必须进行开仓换刀，而成都地区的掘进距离更短。这不仅影响施工进度，而且增加盾构施工的风险性。本文以北京地铁十号线二期07标为背景，从参数选择、渣土改良工艺的改进、设备革新、组织管理的优化等四个方面，对砂卵石地层盾构长距离高效施工技术进行了研究。 1 研究背景区间的工程概况 1.1总体概况 北京地铁十号线二期07标盾构区间段位于北京市丰台区，主要包括角门东站～角门西站区间、角门西站～草桥站区间。角门东站～角门西站区间盾构隧道右线长1014.778m，左线长1013.663m，单线隧道总长2028.441m。区间隧道主要在角门路下方敷设，沿线穿越旱河、马家堡中路、马家堡路。侧穿中高层居民区（多为6-14层），下穿建筑为平房或临建居民区，6层以上高层建筑状况良好，5层以下低层及平房建筑状况较差。现状道路下方地下管线较多，主要有雨水、污水、上水、电信等类型地下管线，管线特点是：管线多、管径大、压力大、覆土深，对因隧道施工引起的沉降敏感。角门西站～草桥站区间右线长1461.853m，左线长1461.824m，双线隧道总长：2923.677。区间线路呈东西向走向，隧道主要敷设于嘉和路、镇国寺北街下方。道路两侧有大量的高层建筑居民区（居民区多为5～24层高层），状况较好。现状道路下方地下管线较多，主要有污水、雨水、热力等类型的地下管线。 1.2工程水文地质概况 区间隧道地貌单元主要由古金沟河故道及古漯水河故道组成。位于河流洪冲积扇地形的上部或洪冲积阶地上。 1.2.1工程地质 地表层以厚度不匀的人工堆积房渣土、素填土为主，人工堆积层以下为厚度较厚的新近沉积的粘性土、粉土、砂土及卵砾石层，再以下为第四纪沉积的粘性土、粉土、砂卵石互层，并以砂土、卵石土为主。 区间隧道洞身基本位于卵石④层，局部穿越卵石、圆砾③、粘质粉土、粉土粘土④1层和细中砂④2层。 1.2.2水文地质 盾构区间场地内地下水主要有三层类型：第一层地下水分布在第③层卵石、圆砾中，地下水类型为层间潜水，以大气降水入滲、地下水侧向径流补给方式为主，该层地下水水位面不连续，局部表现为上层滞水特性；第二层地下水主要分布在第④层卵石层中，地下水类型为层间滞水，该层地下水以大气降水入滲、地下水侧向径流和“天窗”渗漏补给为主；第三层地下水主要分布在第⑤层卵石及其下卵石层中，地下水类型为潜水，局部略具承压性。 角门东站～角门西站区间在潜水（二）层中掘进580m左右，角门西站～草桥站区间在层间潜水中掘进630m左右。 1.3地质工程条件评价 线路位于北京平原地区，第四纪冲洪积覆盖厚度约50m左右，场地填土层普遍分布，主要为杂填土①层和砂质粉土、粘质粉土素填土①1层，为松散土层，力学性质差异较大，稳定性较差。场地浅部新近沉积土层普遍分布，包括砂质粉土、粘质粉土②层，粉细砂②1层，卵石、圆砾③层及细中砂③2层。该土层中粉土、砂土以稍密～中密为主，标准贯入击数较低，卵石、圆砾层重型动力触探击数离散性较大，土体自稳能力差。 区间隧道洞身基本位于卵石、圆砾③、卵石④层，局部含粉土粘土④1层和细中砂④2层。以上围岩不稳定、变形较大，开挖后在极短的时间内容易坍塌，引起地面沉降和开挖面塌方，尤其是细中砂④2层，在地下水的作用下极易发生潜蚀、流砂等现象。 2 长距离全断面砂卵石地层中掘进参数控制技术 2.1长距离砂卵石地层掘进动态土压管理 通过超前100m土压理论计算控制，超前20m地面累计沉降监测调整土压控制，结合土压控制模式、进土控制模式、推进操作模式，实施动态土压的控制管理，实现地面沉降控制在允许范围内，实现单