地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层.docVIP

PAGE PAGE 5 城市地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层施工技术 内容提要：本文结合工程实例介绍了城市地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层施工技术.从方案地比选到施工工艺、参数地选择和确定以及施工方案地实施效果做了较细致介绍. 关键词：浅埋暗挖 城市地铁 软流塑地层 1 工程概况 南京地铁南北线一期工程鼓楼站~玄武门站区间隧道在软流塑淤泥质粉质粘土层中采用矿山法修建隧道,在玄武门站南端（K11+225~K11+401.3）段,隧道穿过地层为软~流塑状淤泥质粉质粘土,覆土厚度约8m,地面上有2幢2层楼房、3幢5层楼房和一条φ900污水管. 1.1 结构设计 设计结构为复合式衬砌结构,初期支护为锚喷支护,二次衬砌为模筑钢筋混凝土衬砌.软流塑地层过楼房段初期支护为模筑混凝土衬砌.设计结构横断面如图1所示,结构内力图如图2所示,初期支护和二次衬砌按刚度分担荷载.根据工程特点,施工方案软流塑地层采用大管棚+小导管超前预注浆+掌子面封闭注浆,采用短台阶开挖；软流塑地层过楼房段采用“冻结法”施工.整个施工根据现场监控量测结果进行调整. 图1 软流塑地层区间隧道横断面图 图2 软流塑地层区间隧道结构内力（K11+390）图 1.2软~流塑状淤泥质粉质粘土地层情况和土体物理力学指标及分布 图3 断面1地地质剖面图 软~流塑状淤泥质粉质粘土土体物理力学指标见下表1： 软流塑地层物理力学指标 表1 参数 ②-2b3~4 ②-2b4 ③-1-2b3~4 ③-2-2b3~4 含水率W（%） 32.6 39.1 29.0 36.7 湿密度ρ（g/cm3） 1.81 1.82 1.91 1.87 导热系数λ（W/m·k） 1.633 1.762 1.825 1.726 比热容（KJ/Kg·K） 1.804 1.804 1.641 1.77 导温系数α×10-3（m2/h） 1.78 1.93 2.09 1.88 含水量（%） 37.5 33.5 36.9 土重度γ（KN/m3） 18.4 18.9 18.4 孔隙比e 1.04 0.92 1.03 塑性指数IP 10~24 13.6 14~25 液性指数IL 1.07 1.04 0.98 压缩系数α1-2（MPa） 0.54 0.31 0.40 压缩模量Es（MPa） 3.77 6.19 5.08 固快粘聚力C（Kpa） 13.4 18.6 29.3 固快内摩擦角φ（度） 20.6 23.5 13.4 泊松比μ 0.34 0.31 0.35 0.33 垂直渗透系数Kv×10-7（cm/s） 61.28 1.15 水平渗透系数Kh×10-7（cm/s） 59.0 1.53 1.3软流塑地层暗挖隧道施工难点 以上软~流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土,具有高压缩性、高灵敏度、强度低,易产生蠕动现象,开挖后自稳能力极差,易坍塌,地面沉降难以控制.在软流塑地层中施工浅埋暗挖城市地铁区间隧道施工难点主要表现在以下几方面： ⑴ 围岩自稳能力极差,开挖后易产生坍方,严重时可能发生涌泥现象,使施工无法进行； ⑵ 地面沉降难以控制,在道路区,过大沉降易引起路面开裂,甚至坍陷,影响交通安全；在管线和建筑物区,地面沉降过大,易造成地下管线破坏和建筑物开裂,危及建筑物安全. 2 软流塑地层隧道施工方案 2.1施工方案确定 软流塑地层隧道施工拟采用台阶分步开挖法,但必须采用适当地辅助工法加固地层.常用地辅助工法有注浆加固（小导管超前注浆、大管棚+小导管超前预注浆、密排大管棚注浆）、软弱围岩仰拱超前法、旋喷或搅拌加固、冻结加固等.结合现场实际情况进行了方案比选如下表,根据比较结果决定采用大管棚+小导管超前预注浆加固方案. 为分析开挖过程中洞周塑性区、开挖对地面沉降、地面既有建筑物地影响,采用平面有限元对开挖过程进行模拟分析.分析及综合比较结果如表2,施工中采用大管棚+小导管超前预注浆方案 施工方案地综合比较表 表2 项目 施工方法一 施工方法二 施工方法三 施工方法四 工法名称 大管棚+小导管超前预注浆+掌子面注浆加固 软弱围岩仰拱超前法 水平旋喷法 冻结法 工法 特点 与 原理 长管棚结合小导管注浆和掌子面超前预注浆法,是在隧道拱部打设长管棚和小导管注浆,对拱部进行加固和超前支护,并对隧道掌子面地地层进行注浆改良,然后在管棚和加固拱圈地保护下进行开挖、支护与衬砌,该方法在软弱地层浅埋隧道施工中能有效地控制地面沉降. 软弱围岩仰拱超前法是先开挖隧道地下部