上海地铁2号线盾构穿越黄浦江掘进施工

上海地铁2号线盾构穿越黄浦江掘进施工

[ 作者：| 来源：| 时间：2005-11-4 21:51:15 ]

1�概述

(1)工程概况�

上海地铁2号线陆家嘴至河南中路区间隧道是整个地铁2号线的重要组成部分，也是地铁2号线中最长的区间隧道。它是浦东浦西的连接枢纽，也是唯一穿越黄浦江的地铁工程。工程起始于繁荣的陆家嘴金融贸易区东方明珠旁的地铁陆家嘴路站西端头井，终止于地铁河南中路站东端头井，其中设泵站一座。

隧道采用2台中法联合制造的�φ6340mm土压平衡式盾构掘进机施工，隧道包括上行线和

下行线各一条，其中隧道衬砌外径为6200mm，内径为5500mm，衬砌每环宽度为1000mm，由封顶块(F)、邻接块(L1)、(L2)、标准块(B1)、(B2)和落底块(D)构成。纵向环向均采用M30螺栓螺栓连接，衬砌设计强度C50，抗渗强度S8，衬砌接缝防水采用水膨胀性橡胶和氯丁橡胶弹性

密封垫。�

隧道先施工上行线，盾构由陆家嘴往河南中路方向推进，当盾构推进至990环后由陆家嘴往河南中路方向推进施工下行线。施工中盾构穿越了100m全断面粉砂土、黄浦江江底以及东

方明珠二期、施工中的外滩观光隧道、浦东防汛墙、浦西防汛墙、南京路等众多地下管线。�

盾构在穿越黄浦江前，先穿越100m全断面粉砂土，在经过江底时，盾构顶部距江底覆土仅7m，且当下行线盾构穿越江底时，土体已被上行线盾构严重扰动。在此段施工中有三大难题：(a)穿越地面建筑物及地下管线时，对地面沉降的控制；(b)穿越全断面粉砂土时确保盾构设备的

正常运行；(c)穿越黄浦江江底前施工参数的设定。�

(2)地质状况�

由工程地质勘察报告可知，隧道主要处于灰色淤泥质粘土层、灰色粘土层、灰色粉质粘土层,在经过黄浦江前有100m全断面粉砂土。其土层土质均匀、透水性差、含水量高、孔隙比大，而强度低、灵敏度高、沉降大、稳定时间长。在动力作用下，易产生流变现象。其土层主要物理力学性质指标见表1。

土层名称

地层标

高含水

量%

孔隙比

e0

压缩系数M

Pa-1

压缩模量

MPa

无侧限抗压强

度KPa

静止侧压力系数静止侧

压力系数

灰色砂质粉

土层0.75~22.

35

34.5 0.984 0.28 6.93 50.4 0.44

灰色淤泥质粘土层5.13~14.

71

50.8 1.408 1.07 2.23 46.6 0.56

灰色粘土层

13.53~2

4.25 38.6 1.110

0.61

3.37 67.0 0.54

灰色粉质粘

土层15.53~3

9.34

33.4 0.993 0.45 4.53 80.7 0.54

2盾构出、进洞施工技术

(1)盾构出洞技术

①土仓内填充粘土

盾构出洞是隧道施工重要的第一环。为保证盾构以良好姿态出洞，应尽快建立土压力，防止正面土体塌方，利用螺旋机反转将粘土送入盾构土仓内，在正面建立一定的土压力约1kg/cm2。

②施工参数控制

盾构出洞口加固土体强度较高，推进过程中，大刀盘轴承所受扭矩较大，对盾构设备有较多不利因素。在盾构推进时速度不宜过大，应控制在20mm/min以下；土压力设定为1.2kg/cm2；刀盘扭矩为100t·m

(2)盾构进洞技术

①地基加固

盾构进洞前，为避免进洞过程中发生盾构"磕头"现象，在河南中路接收井正面7m×12.5m范围内的土体进行分层注浆加固。加固后土体强度达到0.8～1MPa。

②施工参数控制

进入土体加固区，盾构推进速度控制在20mm/min以下，推进速度随盾构与洞口的距离变化而改变，直至到达洞口。同时，在推进过程中，加强对洞口槽壁混凝土的变形监测，根据混凝土的变形情况及时改变土压力的设定值，缓慢推进，将土仓内土体排出。

3盾构穿越特殊段施工技术

(1)盾构穿越全断面粉砂层

盾构进入黄浦江前，先穿越100m的全断面粉砂土层。粉砂土含水量大，极易液化，盾构穿越后隧道周围的土体很不稳定，盾尾几乎直接受水压力的作用，很容易发生盾尾漏水、漏砂等情况。

①施工优化

在全断面粉砂土中推进，大刀盘所受扭矩及推力大大增加，所以盾构推进速度控制在20mm/ min。

同步注浆量的控制：

在粉砂中施工时，由于粉砂土中空隙较大，同步注浆压注量比一般土层要多，在施工中压注250%的建筑空隙，成功地把地面变形控制在8mm以内。

盾构推进时轴线纠偏量不得大于0.2%，且连续施工。

②土体改良技术

粉砂土土体虽然含水量大，但一经挤压，水分流失，粉砂土就会变得结实，使土仓进土困难，推进时大刀盘油压急剧增大。为改善大刀盘传动轴承在刀盘转动过程中所受的扭矩，采用在刀盘正面和土仓内加注泡沫来降低土体强度，有利于降低大刀盘油压。·泡沫加注的压力控制：

加泡沫压力与加泡沫效果有密切关系，并且与土压力值相关。在穿越全断面粉砂土时，土压力设定为3.0kg/cm2，加泡沫压力小于3.0kg/cm2时，加入泡沫压力小于3.0kg/cm2时，加入泡沫效果不明显；当加入泡沫压力在3.5～4.0kg/cm2时，泡沫量达到理想状态。

·加入泡沫量的控制：

事实上，加入泡沫量的多少与刀盘油压的高低存在直接关系。为此制定了详细的泡沫加注方案后实施。在此过程中，采集了大量的数据，并得到了泡沫在粉砂土中的注入量与刀盘油压的变化关系，见图2，为盾构穿越此类土层提供了理论依据。