无锡地铁3号线一期工程重叠盾构区间施工技术

0前言
随着城市轨道交通规划和建设的发展,换乘站增多,不同线路之间出现重叠交叉,车辆段、停车场出入段线与正线的重叠交叉工况越来越多,高等院校,施工单位、建设单位、设计单位都在探索对于重叠隧道的施工风险和质量控制合理方法。

针对无锡地铁3号线一期工程重叠隧道,采用地面加固、
夹层土加固、隧道内临时钢支架加固、合理选择同步注浆和二次注浆材料,科学监测等手段,先下后上的穿越顺序,找到重叠隧道风险控制的具体工法,具有实际应用和参考价值。

1工程概况
1.1线路概况
无锡地铁3号线一期工程长江路站~机场站区间(简称长~机区间)、新梅出入段区间,采用盾构法施工。

长江路站~机场站盾构区间左右线长5757.272m,包含1座区间风井, 3座联络通道,最大纵坡25‰,最小平曲线半径450m,线间距为14.00m~18.35m,新梅车辆段出入段左右线长2170.181m,包含1座联络通道,最大纵坡26.5‰,最小平曲线半径300m,线路线间距为9.90m~10.60m。

(图1)
长~机区间右线66m范围与出入段重叠,交角约19°,出入段位于长机区间右线上方,与出入段左线结构最小垂直距离1.68m,与出入段右线结构最小垂直距离1.99m。

见图2,图3。

1.2穿越段地质及水文地质
长~机区间隧道自上而下主要为④2层粉质砂土夹粉砂、⑤1粉质粘土、⑥1粉质粘土,出入段右线区间地层自上而下主要为③1层粘土、③2层粉质粘土夹粘质粉土、④1层粘质粉土、④2层粉质砂土夹粉砂。

地下水类型为松散岩类空隙水,包括全新统潜水、全新统微承压水及上更新统承[收稿日期]2020⁃01⁃03
[作者简介]李迎春,男,无锡地铁集团有限公司,高级工程师,主要
从事轨道交通工程管理工作。

无锡地铁3号线一期工程重叠盾构区间施工技术
李迎春1,魏善林2
(1无锡地铁集团有限公司,江苏无锡214100;
2江苏中设集团股份有限公司,江苏无锡214072)
[摘要]无锡地铁3号线一期工程长~机区间与新梅出入段区间在一定范围内形成重叠段隧道,采用下方盾构隧道先行施工,后上方盾构隧道施工的顺序,在地面加固重叠段下方隧道,夹层土注浆加固,下方隧道内临时钢支架安装,严格控制盾构掘进参数,合理选用同步注浆材料,科学监测的方法,成功穿越重叠段。

[关键词]重叠段;盾构隧道;加固;监测
[中图分类号]U231.3[文献标志码]A[文章编号]1005-6270(2020)02-0066-03 Construction Technology of Overlap Shield Section for Phase I of Wuxi's Metro Line3
LI Ying-chun1WEI Shan-lin2
(1.Wuxi Metro Group Co.,Ltd,Wuxi Jiangsu214100China;2.Jiangsu Zhongshe Group Co.,Ltd,Wuxi Jiangsu214072China) Abstract:In the first phase of the subway line3,the overlap section tunnel is formed within a certain range between the Chang-Ji interval and the Xin-Mei entry and exit section.The shield tunnel is first constructed under the shield tunnel,and the tunnel below the overlap section is reinforced on the ground.The interlayer soil is reinforced by grouting,and the temporary steel bracket in the lower tunnel is installed.The shield tunnelling parameters are strictly controlled and the same is chosen reasonably.The step grouting material and scientific monitoring method have successfully crossed the overlapping section.
Key words:overlapping section;shield tunnel;reinforcement;monitoring
基金项目:江苏省建设系统科技项目(2018ZD254
)。

图1盾构区间线路图
图7重叠段隧道夹层土加固平面图
压水。

潜水水位标高在1.81m ~2.86m 之间。

1.3重难点
重叠盾构隧道垂直间距小为1.68m~1.99m ,重叠线路
长为66m ,平曲线半径小为300m ,盾构姿态控制难度大;重叠盾构区间覆土浅为12.07m~12.85m ,隧道上方220kV 电力隧道,沉降控制难度大;后建隧道左右线先后穿越,沉降二次叠加,对先建隧道结构造成影响。

2总体施工方案2.1盾构机选择
本工程选择两台中铁装备土压平衡盾构机,刀盘开口
率40%,刀盘直径6410mm,主动铰接,最小半径200m ,3道盾尾刷。

2.2施工顺序
按照先下后上的顺序,先掘进重叠段下方的长~机区
间右线隧道,待隧道结构和沉降数据稳定后,再先后掘进出入段右线和左线区间隧道。

3施工工艺流程(图4)
3.1地面加固
为防止上方隧道盾构推进对下方隧道沉降变形影响,
在地面采用三轴搅拌桩加固下方隧道,加固范围下方隧道
成120°扇形加固。

见图5,图6。

3.2重叠隧道夹土层注浆加固
上下盾构隧道间距较小,夹土层厚度较小,受上层隧道
施工扰动较大,地层承载力不足,上层隧道施工过程中盾构姿态控制难度大,且在曲线段,易导致盾构机“栽头”现象,为保证上层隧道盾构施工时夹层土的强度,避免盾构掘进过程中和运营过程中失稳、下沉,需对夹层土加固。

下方隧道掘进过程中,提高同步注浆量和注浆压力,以保证盾尾土体与管片间隙及相邻土体的密实性。

在隧道重叠段及重叠前后各20环范围内,沿下方隧道顶部120°弧长,每环管片安装4根注浆花管,上方隧道底部安装5根注浆花管,使用水泥-水玻璃双液浆注浆加固夹层土。

见图7和图8。

3.3重叠段隧道临时钢支架加固
为减少上方隧道掘进对下方隧道变形影响,对下方
隧
图2长~机区间右线与出入段线重叠
平面图
图3长~机区间右线与出入段重叠剖
面图
图4重叠段盾构隧道施工工艺
流程
图5长~机区间右线盾构底部夹层土加固
平面图
图6长~机区间右线盾构下部加固横剖面图
道采用钢支架加固。

每环设置1榀,加固范围为重叠段及其前后10榀。

支架采用型钢焊接或螺栓连接,各榀之间纵向设置钢系梁。

见图9。

上方盾构掘进前需对支架验收,验收合格后方可掘进。

上方隧道盾构机完全穿越重叠段隧道方可拆除临时支架。

4盾构掘进技术控制
在盾构机皮带上安装土方称重装置,量测每环出土量,控
制偏差不得超过1m 3,掘进速度为20mm/min ~40mm/min ,重叠隧道上方盾构掘进严格控制竖向偏差,合理选择掘进趋势,减小“栽头”风险,盾构姿态整体抬高30mm 。

同步注浆材料采用结石体强度高、耐久性好的水泥砂浆,注浆量一般为理论注浆量的1.3~1.8倍。

二次注浆采用水泥-水玻璃双液浆,重叠段每环注入,压力控制在0.3MPa~0.6MPa 。

5重叠隧道监测
沿隧道中线方向每隔5m 布置1个地表沉降监测横断面,断面上布设14个监测点,其中隧道中线上方1个点,左右间隔2.5m 各1个点,监测点深入混凝土路面下地层中。

在下方隧道拱顶每5环布设1个拱顶竖向位移断面,设置2个测点,测点布设在隧道顶内壁和隧道底内壁,全站仪监测。

高压电力隧道变形监测采用直接监测方法,监测点布置在电力隧道顶面,横向4个监测点,沿管线方向间距5m 1个断面。

6实施效果
重叠段隧道施工完成后,各监测数据稳定,均在控制范围内,地面最大沉降值4.08mm,隧道拱顶最大变形值3.03mm ,电力隧道最大变形值4.98mm ,盾构自身及周边环境变形,,供类似工程参考。

7结语
重叠盾构隧道施工,先下后上的施工顺序;地面加固地层,重叠处夹层土注浆加固,提高土层承载力;合理选择盾构机及掘进参数,实施监测,反馈信息,动态掌握盾构及隧道姿态;隧道内临时钢架加固,可以有效防止后施工隧道对既有隧道的上浮变形控制。

参考文献
[1]潘明亮.深圳地铁城区单洞双层重叠隧道施工技术[J].铁道工程学报,2004(2):21-25.
[2]何川,苏宗贤,曾东洋.地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响[J].土木工程学报,2008(3):91-98.[3]杨义.富水软弱地层中交叉、重叠隧道盾构区间施工关键技术[J].工程施工技术,2018(20):
213-214.
图8重叠段隧道夹层土加固剖
面图
图9重叠段下方隧道临时钢支架加固
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图10新梅出入段区间地表沉降纵向变形曲线
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图11新梅出入段区间地表沉降横向变形曲线
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图12长机区间右线隧道拱顶沉降曲线
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图13电力管廊沉降曲线图。