复杂地质条件下超大直径盾构始发及接收工法.pdf

复杂地质条件下超大直径盾构始发及接收工法 中铁 ** 集团有限公司 1、前言 随着我国城市化的迅速发展，地下空间的开发利用，城市轨道交通工程建设和长、大、深越江 越海隧道得到了快速发展。随着社会对生态人文的重视日益增强，地下工程越来越依赖有利于环境 保护的盾构施工技术。鉴于盾构始发和接收施工风险较大，盾构始发和接收风险也成为盾构法施工 技术发展的瓶颈，特别是对于大型泥水盾构，在始发和接收时难以建立或保持泥水压力平衡，其掌 子面的保压效果受到限制，易出现盾构与洞门圈间隙涌泥涌砂及地表沉降现象，严重时会造成隧道 废弃、盾构被埋等重大事故。因此，如何安全、顺利地完成盾构始发和接收，是盾构法地下工程亟 需解决的难题之一。 中铁 ** 集团有限公司承建的南京长江隧道工程左汊盾构隧道采用双管单层的结构形式，隧道分 为东西两线，自浦口工作井始发，在梅子洲工作井进洞接收。隧道起点里程为 LK3+600.00 （RK3+599.421 ），终点里程为 LK6+622.025 （RK6+614.181 ），左线全长 3022.025m ，右线全长 3014.76m 。 盾构隧道采用 Φ14.93m 的泥水平衡式盾构机，盾构管片环外径 14.5m，内径 13.3m，壁厚 0.6m ，环 宽 2m，混凝土强度等级 C60，抗渗等级 S12。 始发段和接收段各 150 米，含 75 环正线隧道管片及首、末环管片，首、末环管片为适应盾构进 出洞的需要，管片外圈全周预埋钢板。 本工程盾构隧道位于长江河床底部及长江冲淤积低漫滩，盾构施工穿越多种地层，始发段，主 要穿越 4 层淤泥质粉质粘土、 6 层淤泥质粉质粘土夹粉土 , 接收段主要穿越 7-1 层粉细砂、 8 层粉细 砂。 盾构隧道始发段平面为直线，纵向为 4 ％下坡。隧道最小埋深 6m，约为 0.4D （D 为盾构直径） ， 最小线间距为 23.33m ，净间距只有 8.4m。 接收段盾构隧道纵断面处于 4.5%的上坡段，左线隧道平面上里程 LK6+531.85 以小里程为半径 2500m 的右转曲线， LK6+531.85 ～LK6+622.025 为直线段。与右线隧道间距呈减小趋势，接收端两线 间距仅有 7.49m 。 2、工法特点 2.1 提出了相应而新颖的始发和接收技术与工艺。 2.2 使用的机械设备及材料均为常规材料，施工工艺操作及控制简单易行有效；避免了始发和 接收涌水涌砂对隧道施工带来的灾难性后果，缩短了长大隧道的施工工期并节约了成本。 2.3 始发段和接收段采用三轴搅拌加固前方土层，洞门前采用双排冷冻管冷冻加固，确保了掘 进地层的稳定性和掌子面自稳能力，控制地表沉降； 2.4 盾构始发洞门密封采用密封钢环加两道帘布密封，确保了泥水压力平衡的建立；始发时配 1 合进行周边地层降水，防止涌泥涌砂事故发生。 2.5 盾构接收时在工作井内灌水配合周边地层降水，减小了盾构破洞时内外水土压力差，降低 了涌泥涌砂风险，既保证了施工安全又降低了工程成本。 3、适用范围 本工法适用于大直径的越江穿河隧道工程中采用盾构法施工的复杂地质条件下的盾构始发和接 收工程。 4、工艺原理 超浅埋始发与接收是南京长江隧道工程的一大难点，泥水混合式盾构在始发和接收时存在的风 险有以下几点 : 1) 围护结构破除后，洞门失稳； 2) 洞门密封失效，泥水压力难以建立，造成掌子面坍塌、涌泥涌砂； 3) 地面冒浆或地表沉陷； 4) 压力不当，地表变形大。 针对以上风险， 确定采用相应的处理方法 , 以旋喷或搅拌加固改善盾构掘进地层土的力学性质， 增强其自稳能力；降低地下水位，减小掌子面内外水头差，确保始发洞门密封安全有效，井内回填 灌水接收，在工作内营造与正常掘进相似的工况环境以实现安全接收。 5、施工工艺流程及操作要点 5.1 总体施工顺序 5.1.1 始发施工顺序 在始发井主体结构施工完成以后， 首先进行始发基座与反力架施工；盾构