大直径盾构下穿地铁隧道施工变形控制技术分析.pdf
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1、339江西建材2023年5月工程技术与应用大直径盾构下穿地铁隧道施工变形控制技术分析马灿佛山市地铁集团有限公司,广东佛山528000摘要:随着城市地下轨道交通网络的不断完善,大直径盾构下穿逐渐成为地铁隧道施工的主要方法。盾构下穿时,若未有效控制变形,则会影响地铁隧道运行的安全性。文中以某地铁隧道工程为研究对象,分析了切口压力设定、推力与推进速度控制技术等,解决大直径盾构下穿地铁隧道施工变形问题,为类似工程施工提供参考。关键词:大直径;盾构下穿;地铁隧道;施工;变形控制中图分类号:U455.4文献标识码:A文章编号:10 0 6-2 8 9 0(2 0 2 3)0 5-0 339-0 3Defo
2、rmation Control Technology of LargeDiameter Shield under Subway TunnelMa CanFoshan Metro Group Co.Ltd.,Foshan,Guangdong 528000Abstract:With the continuous improvement of urban underground rail transit network,large-diameter shield tunnel has gradually becomethe main method of subway tunnel construct
3、ion.When the shield tunnel passes through,if the subway tunnel is not reasonably deformed,itwill affect the safety of subway tunnel operation.To this end,taking a subway tunnel project as the research object,specifically analyzingthe incision pressure setting,thrust and propulsion speed control tech
4、nology,to solve the deformation problem of large diameter shield tunnelthrough the subway tunnel construction,to provide reference for similar engineering construction in the future.Key words:Large diameter;Shield underpass;Subway tunnel;Construction;Deformation control0引言盾构隧道属于城市隧道的主要形式,在地下空间应用较多 。
5、地铁隧道下穿施工时,由于其空间有限,导致下穿时会扰动附近地层与已建隧道,出现变形问题,严重影响已建地铁隧道的运行安全 2 。为此,需研究大直径盾构下穿地铁隧道施工变形控制技术,避免影响已建地铁隧道,导致其出现变形问题。1地铁隧道施工变形控制技术1.1工程概况本文以某地铁隧道工程为研究对象。该地铁隧道工程长度为6 9.7 km,地下段长度为57.8 km,盾构区间长度为50.8 km。该工程包含两个工作井,隧道管片外径为14.7 m,内径为13.6 m。大直径盾构在该工程的10 50 环至10 6 2 环正交处下穿地铁,穿越段长度为2 2.9 m,最小垂直净距为7.6 m。该工程穿越段从上到下的
6、地质条件如表1所示。1.2大直径盾构下穿地铁隧道变形控制技术将地铁隧道下穿施工划分成三个阶段,分别是盾构机进人投影区间前、盾构穿越投影区间、盾构机离开投影区间,划分标准为盾构机和地铁隧道的相对位置,各施工阶段的具体情况如表2 所示。作者简介:马灿(19 8 9-),男,山东菏泽人,硕士,工程师,主要研究方向为地铁建设管理。表1穿越段地质条件天然层厚液性粘聚力内摩擦弹性模编号岩土名称泊松比含量/%/m指数/kPa角量/MPa1人工填土32.405.3022.1012.0011.440.40一粉砂夹粉236.902.1022.10 12.00 11.400.40质粘土3粉质黏土8.403.200.
7、9114.60 16.005.100.40粉砂和粉428.408.409.6015.003.100.40一质黏土层草黄色粉526.307.500.3114.1018.005.700.35质黏土灰黄色粉625.7018.5014.1018.007.400.30质黏土表2各施工阶段的具体情况施工阶段影响因素完成时间/d盾构掘进情况第1天刀盘与下行线的距离在2 6.5 4 2.5m;第2天刀盘与下行线的距离第一阶段切口压力3在14.5 2 6.5m;第3天刀盘与下行线的距离在6.514.5m。切口压力;盾构推力第1天刀盘穿越下行线;第第二阶段及推进速度;盾尾32天刀盘穿越上行线;第3注浆天盾尾离开上
8、行线。340:2023年5月程技术与应用江西建材(续表)施工阶段影响因素完成时间/d盾构掘进情况第1天盾尾与上行线间距离为18.5m;第2 天盾尾第三阶段盾尾注浆3与上行线间距离为2 8.5m;第3天盾尾与上行线间距离为36.5m。地铁隧道施工变形范围控制在主2 5mm。1.2.1切口压力设定大直径盾构下穿过程中,受地面环境因素影响,导致刀盘切口压力不同,通过实时修正切口压力,可解决大直径盾构下穿地铁隧道施工变形问题 3。切口压力设定值计算公式如下,令Pmax为切口水压上限值:Pmx=rd+G(r-rw)d+r(D-d)(1)式中:r、r w 为土、水的容重(N/m);d 为低于地下水位的隧道
9、埋深(m);G。为静止土压力系数;D为隧道埋深(m)。令Pm为切口水压下限值,计算公式如下:min=rwd+G.(r-rw)d+r(D-d)-2Csqr(K.)(2)nir式中:G.为主动土压力系数;Gu为土的凝聚力(MPa)。依据与设定切口压力,最大限度地减少大直径盾构下穿地铁隧道施工变形量。1.2.2泥水质量指标设定选择高质量的泥水运送至切口,可提升对支护正面土体的保护效果。大直径盾构下穿地铁隧道施工过程中,新浆和膨润土的配制比例是4:1。泥水控制标准为:粘度超过2 3s,密度在1.301.45g/cm。大直径盾构机切口经过隧道1环,并位于隧道前2 环时,在泥水内添加堵漏剂,提升泥膜质量。
10、大直径盾构机停止下穿时,依据设计参数,在前仓放气孔内添加堵漏剂,提升正面土体的稳定性,同时可避免受砂沉淀影响4 ,堵住吸口,影响后期大直径盾构机下穿施工。大直径盾构机下穿结束后,需要进行排渣处理,进排泥比重稳定时,才能结束施工。1.2.3推力与推进速度控制技术大直径盾构机推力与推进速度是影响地铁隧道变形的主要因素之一。大直径盾构机推力较大情况下,盾构机切口环前土体会出现凸起现象;大直径盾构机推力较小情况下,盾构机切口环前土体会出现下沉现象。为此,设置合理的推力,可避免盾构机切口环前土体出现凸起或下沉现象。大直径盾构机下穿施工各阶段推力与推进速度的变化情况如图1所示。170000第1阶段第2 阶
11、段第3阶段160000150000NV1400001300001200001100001000000123456789施工天数/d(a)大直径盾构机下穿施工各阶段推力变化曲线34第1阶段第2 阶段第3阶段32(r-uu.w)/3028262422200123456789施工天数/d(b)大直径盾构机下穿施工各阶段推进速度变化曲线图1各阶段推力与推进速度的变化情况各阶段推力与推进速度的控制标准如下。第1阶段:该阶段大直径盾构机推力控制在12 50 0 0 165000kN,随着下穿时间延长,盾构机推力逐步下降;刀盘扭矩控制在2 7 0 0 7 50 0 kN/m。推进速度控制在2 7 mm/mi
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