成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策
成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策【摘要】针对成都地铁盾构施工的特点,提出风险分析在盾构施工中的重要性。对盾构施工中蕴含的风险源进行辨识与风险分析,并提出具体的风险控制对策。
【关键词】盾构施工; 富水砂卵石; 风险分析; 对策随着城市化进程的加快和城市交通量急剧增长,发展城市地铁已成为必然的选择。因其自身的优势,盾构法施工在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的角色。
我国上海、广州、北京等城市已经采用盾构法成功实施了不少工程。成都的地质情况与上述城市截然不同,成都地铁施工具有独特的“三高”特点,即地层具有高富水及砂卵石含量高、卵石和漂石强度高的特点。这种不良地质条件增大了盾构施工难度。因此,加强盾构施工技术风险分析并找出相应的对策是极其必要的。
本文以成都地铁某盾构区间隧道为例,对施工中存在的风
险进行辨识,并提出相应的控制措施,以确保盾构在富水砂卵石地质
条件下的顺利掘进。
1 工程概况
成都地铁某盾构区间隧道最大埋深13.5 m,最小坡度2‰,
最大坡度26.99‰,左右线间距13~13.5m,最小曲线半径400 m。
隧道穿越的地层主要为卵石土层,含夹薄层粉细砂透镜体, 20~200 mm卵石含量约占55.0% ~75.4%,粒径一般以30~70mm为主,部分粒径80~120mm;填充物以细砂、中砂为主,夹少量黏性土及砾
石,含量约为10.0% ~25.0%;漂石含量一般为5% ~10%,随机分布,地勘揭露漂石最大粒径为340 mm。卵石单轴极限抗压强度为90.9~91.7 MPa,漂石单轴极限抗压强度为88.6~95.3MPa。
地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土层中,渗透系数k=20.0 m/d,为强透水层。地下水位埋藏较浅,丰水期地下水位正常埋深约为3 m,成都充沛的降雨量是地下水的重要补给源之一。基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中,透水性较差。隧道下穿南河与滨江路下穿隧道,并近距离水平穿越锦江大桥与开行大厦(26层)。
地层“三高”特点及沿线建(构)筑物,对隧道掘进主要有以下几个方面的影响。
(1)隧道围岩均为卵石土夹透镜体砂层,自稳能力差,透水性强,地下水位较高,水量十分丰富。区间隧道盾构施工,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳、地面沉降甚至塌陷。
(2)隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质黏性土、卵石土夹透镜体砂层,均为松散土体,自稳能力差,盾构掘进可能引起地面沉降或塌陷。
(3)隧道围岩分布有高强度、大粒径的卵石、漂石,容易造成超挖和排碴困难,还造成对盾构设备磨损严重。这些都对盾构顺利施工有较大影响。
(4)盾构掘进需要先后穿越南河、滨江路下穿隧道,近距离通过开行大厦和锦江大桥。盾构掘进,对周围土体产生扰动,可能造成周围建(构)筑物变形和破坏。
(5)通过南河时,地下水位较高,砂卵石地层渗透性强,开挖
面易涌水、涌砂,容易发生喷涌,引起河床的沉陷,甚至发生冒顶事故。
2 盾构施工风险分析及对策
根据国内外盾构施工经验及成都地质调查分析,笔者对该地段盾构施工存在的风险源进行辨识、分析并提出了相应解决对策。
2.1 盾构进出洞地表坍陷风险
2.1.1 风险辨识
盾构进出洞时,洞门外侧地面坍陷。
2.1.2 风险分析
由于成都地铁盾构工作井洞门围护结构采用玻璃纤维筋桩,盾构能直接破除洞门,因而未对端头地基进行特殊加固处理。这样,
盾构进出洞时,可能会由于洞门密封失效引起洞门漏水、喷砂,大量土体从洞口流入端头井内;或由于车站施工长期降水导致端头地层中砂土流失,地层受盾构掘进扰动而坍陷。
2.1.3 风险控制措施
加强降水井的降水、排水措施;提高洞门密封性能。同时对端头地层预留加固注浆孔,当地层沉降变形较大时,及时对端头补充注
浆加固。
2.2 盾构掘进轴线偏差风险
2.2.1 风险辨识
盾构掘进过程中,盾构推进轴线过量偏移导致隧道设计轴线发生偏差。
2.2.2 风险分析
造成轴线偏差的主要原因包括盾构超挖或欠挖,纠偏不及时、测量误差与同步注浆量不够。
2.2.3 风险控制措施
正确设定平衡土压力,使盾构的出土量与理论值接近,减少超挖与欠挖现象,控制好盾构姿态;盾构姿态发生偏差时及时纠偏,使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进;盾构掘进过程中经常校正、复测及复核测量基站;施工按质保量做好注浆工作,保证浆液质量和注浆量。
2.3 掘进中地表塌陷风险
2.3.1 风险辨识
在盾构掘进过程中,地表发生塌陷。
2.3.2 风险分析
隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质黏性土、粉细砂,其自稳能力差。若盾构掘进时平衡土压力过小,可能引起地面塌陷;受砂卵石土层和较大渗透率的影响,土仓内不易形成不透水流塑性状态的碴土而不能建立土压平衡机理,或土仓压力不稳定而造成地表塌陷;隧道
开挖范围为卵石土夹透镜体砂层,透水性强,地下水位较高,水量丰富,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失
稳和地面塌陷;掘进过程中,实际出土量远大于理论出土量,地层损失过大;盾构掘进过程中,如果同步注浆不及时,也会引起地面塌陷。
2.3.3 风险控制措施
根据地质情况、隧道埋深等参数,设定合理的土仓平衡土压力,并防止过大波动;配置强大的碴土改良系统,选取优质膨润土和泡沫剂作外加剂,提高土仓中砂卵石土的流塑性和止水性,防止涌水、涌砂现象发生,保证开挖面稳定,建立土压平衡,从而避免地表沉陷;严
格控制出土量,防止超挖。控制盾构姿态,防止超量纠偏、蛇形摆动;及时进行同步注浆,确保合理的注浆压力和注浆量。地表沉降过大时,进行二次注浆;加强施工监控量测,根据监测资料反馈,优化盾构掘进参数。
2.4 盾构穿越南河风险
2.4.1 风险辨识
穿越南河时,发生盾构机内涌水、涌砂,河床沉陷甚至冒顶。
2.4.2 风险分析
盾构在南河下方主要穿过的土层为卵石土层,局部全风化泥
岩层,隧道拱顶距河床最小距离7 m。当盾构通过该地段时,土层受到扰动过大,或开挖面平衡土压力控制不当,易造成盾构机内涌水、涌砂,河床塌陷甚至盾构机冒顶。南河采用人工河堤,河堤基础和墙身均为浆砌片石。盾构穿越引起扰动基础,引起河堤变形、破坏。
2.4.3 风险控制措施
穿越前对盾构机进行全面检查与保养,确保盾构以良好状态通过南河;穿越前实测南河水深度,随时调整盾构施工参数,减少盾构的超挖和欠挖;选取优质膨润土和泡沫剂作外加剂,改善碴土的流塑性,盾构机配置双螺旋输送机、双闸门,形成双保险,防止喷涌而造成土体失稳和河床沉陷;盾尾钢丝刷内充满优质油脂,确保盾尾无漏浆现象;加强姿态控制;派专人观察河面变化情况,若发现水面冒出气泡或出现浑水时立即暂停掘进,关闭螺旋输送机;盾构穿越河堤时,覆土层厚度发生突变,要及时调整平衡土压力,减少对河堤基础的扰动,保护南河河堤;加强施工监控量测,根据监测资料反馈,优化盾构掘进参数。
2.5 盾构侧通过锦江大桥风险
2.5.1 风险辨识
盾构近距离侧通过导致锦江大桥破坏风险。
2.5.2 风险分析
锦江大桥为跨度17.15 m的三跨连续拱桥,桥长51.45m,桥面宽50 m,始建于1958年,后经多次扩建。大桥为台阶形扩大基础,厚3 m,基础最下层为C10级砼基础,其余二台为M5级水泥砂浆砌条石基础,桥墩为M5级水泥砂浆砌城砖,拱部为C10级水泥砂浆砌城砖拱。
左线盾构隧道距锦江大桥基础最小水平距离仅2 m、最小竖向距离仅5.2 m(见图1),锦江大桥的基础及拱式结构,对环境变形敏
感。而盾构隧道通过时,容易造成地基土体扰动,从而导致大桥基础变形、位移,大桥结构开裂、破坏。
2.5.3 风险控制措施
通过锦江大桥时,严格控制盾构姿态,严禁超量纠偏、蛇形摆动;对掘进参数及时进行调整,刀盘转速1~1.5 r/min,土压力值逐渐减小,推进速度3~4 cm /min;严格控制出土压力值和出土量,以免造成盾构前方土体发生坍塌;加强碴土改良的控制,选取优质膨润土和泡沫剂作外加剂,改善碴土的流塑性,防止突涌而造成水土流失、土体失稳及河床沉降;优化同步注浆配合比,加大同步注浆压力,保证同步注浆量,使注入的浆液能及时有效地填充管片与围岩之间的空隙;采用高压旋喷桩对左线盾构隧道与桥基之间土体进行隔离加固,旋喷桩有效直径Φ500 mm,桩间距1 m。
加强河床、锦江大桥基础与结构监测,一旦变形过大,及时进行隧道二次注浆,或对大桥地基进行补充注浆加固。
2.6 卵石、漂石风险
土卵石地层工程勘察报告
工程编号：JK-13-KC012-2 华夏?湖畔御苑5#楼裙房 岩土工程勘察报告 （详勘） 资质等级及证书编号:甲级122276-kj ?工程负责: ?编写： ?校对： ?审核: ?审定: ?总工程师: 毛辉 ?总经理：刘才根 江山市建设工程勘察有限公司 二○一四年三月
目录 一、前言 （一）工程概况 (4) （二）勘察目的与工作要求 (4) （三）勘察依据 (5) （四）勘察等级、勘察方法和工作量布置 (5) （五）完成工作量情况 (6) 二、场地工程地质条件 （一）区域自然地理与气象条件 (6) （二）场地工程地质条件 (7) 三、拟建场地岩土工程条件评价 （一）岩土参数的统计 (10) （二）岩土参数的确定 (10) （三）各岩土层工程特性评价 (11) （四）地基均匀性评价 (11) （五）不良地质作用评价 (12) （六）特殊性岩土评价 (12) 四、拟建场地的稳定性和适宜性评价 (12) 五、基础方案分析 （一）天然地基浅基础方案 (12) （二）桩基础方案 (13)
六、结论和建议 (13) 七、附件 ㈠附表 钻孔一览表 分层数据一览表 标贯数据一览表 动探数据一览表 岩石点荷载强度试验报告 土工试验报告 压缩试验成果图表 颗粒分析试验曲线 土工试验分层汇总表 综合成果表 ㈡附图 勘探点平面布置图 工程地质剖面图 钻孔柱状图
一、前言 （一）工程概况 宣城市华夏房地产开发有限公司拟在安徽省宣城市兴建湖畔御苑大型生活小区。该生活小区由高层住宅、商业用房和菜市场组成。本报告为其拟建的5#楼裙房的详细阶段岩土工程勘察成果。该拟建物层数3层，局部2层，框架结构，单柱最大荷载约2000KN。底面形状呈不规则矩形，设计室内±为米。拟建物拟采用桩基础。 （二）勘察目的与工作要求 根据本工程勘察依据及建筑规模和性质，其场址区岩土工程勘察目的和要求确定如下： 1.查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议，并对场地的稳定性和建筑物的适宜性作出评价； 2.查明建筑场地各岩土层的成因、时代、地层结构和均匀性以及特殊性岩土的性质，尤其应查明基础下软弱和坚硬地层分布，以及各岩土层的物理力学性质。 3.查明场地地下水的类型、埋藏条件、补给及排泄条件、腐蚀性、水位埋深；提供地下水季节变化幅度；并对地下水对砼的腐蚀性作出评价； 4.查明场地埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物； 5. 确定抗震设防烈度，建筑场地类别，对场地和地基的地震效应做出评价。
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施 段浩 引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。 成都地铁地质情况描述：
盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。砂卵石具有分选性差，强度高的特点。 <2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。 <3-4>粉、细砂（Q3fgl+al）：灰绿色，饱和，中密，夹少量卵石。呈透镜体状分布。 <3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黄、黄色，以中密～密实为主，饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量60～75%，粒径以30～70mm为主，据钻探揭示，最大粒径150mm，夹零星漂石，充填物为砂及砾石，具弱泥质胶结或微钙质胶结。 隧道通过的地层含水丰富，根据钻孔揭示，隧道区间分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，含水量丰富，含水层厚20～22.6m，区间范围内卵石土分选性差，渗透性强。
砂卵石层中钻孔桩成孔工艺研究
砂卵石层中钻孔桩成孔工艺研究 第1章工程概况 北京地铁9号线第1合同段工程位于北京市丰台区，线路呈南北走向。本合同段工程项目包括丰台科技园站、郭公庄站～丰台科技园站区间。丰台科技园车站包括2个风道、5个出入口（含1个安全出口）。1号风道位于车站东南端3号出入口以南，2号风道位于车站东北端4号出入口以北；1、2号出入口位于车站西侧，3、4号出入口位于车站东侧，5号出入口（安全出入口）位于车站东侧4号出入口及2号风道之间。车站主体结构设计为地下双层双柱岛式车站，明挖法施工。车站主体总长170.15m，标准段宽度20.9m，车站顶板覆土厚度4.6m，底板埋深18.2m，盾构井位置为19.7m。车站主体围护桩采用φ1000钻孔灌注桩223根，4160 m，桩端深度：25.6m 。车站附属围护桩采用φ1000钻孔灌注桩336根，5376 m。 1号风道为单层箱形框架结构，风道口及风道与主体接口位置宽12.87m，斜长17.42m，南北向长34.2m，基坑深13.8m，钻孔桩65根，东侧距离新改移马草河3.6～4.1m，围护结构采用围护桩+钢支撑体系。 2号风道为双层局部单层箱形框架结构，与主体接口位置宽15.35m，风道口宽15.1m，东西向长38.3m，南北向长32.65m，钻孔桩68根，双层段基坑深18.8m，单层段基坑深14.3m，周围场地开阔，风道施工范围内没有控制性管线，采用围护桩+钢支撑体系。 1号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长34.52m，南北向长38.16m。钻孔桩48根。 2号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长31.72m，南北向长41.64m。钻孔桩54根。 3号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长29.55m，南北向长39.6m，钻孔桩59根。基坑最深处为地面向下16.16m，宽11.4m；东侧距离新改移马草河约2.5～3m，4号出入口南侧为旧马草河，施工期间将废弃。为了减少对新改移马草河影响出入口围护结构主要采用围护桩+钢支撑支护体系，出入口地面位置采用土钉墙支护体系。 4号出入口与主体接口位置宽7.1m，出口位置宽6.7m，东西向长37.32m，南北向长37.76m，钻孔桩42根。基坑最深处为地面向下14.06m，宽11.4m；横向通道位置采用围护桩+钢支撑支护体系，出入口地面位置采用土钉墙支护体系。 车站附属结构采用明挖法施工。车站南侧为明挖区间，北侧为盾构区间，车站北端设盾构始发（左线）/接收（右线）井，左线盾构机始发时，后配套设施可放置于车站内。
最新富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
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盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。砂卵石具有分选性差，强度高的特点。 <2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。 <3-4>粉、细砂（Q3fgl+al）：灰绿色，饱和，中密，夹少量卵石。呈透镜体状分布。 <3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黄、黄色，以中密～密实为主，饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量60～75%，粒径以30～70mm为主，据钻探揭示，最大粒径 150mm，夹零星漂石，充填物为砂及砾石，具弱泥质胶结或微钙质胶结。 隧道通过的地层含水丰富，根据钻孔揭示，隧道区间分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，含水量丰富，含水层厚20～22.6m，区间范围内卵石土分选性差，渗透性强。
砂卵石地层土钉墙支护实例
砂卵石地层土钉墙支护实例 作者：杨占山张文秀来源：中航勘察设计研究院网站阅读次数： 2257 发表日期： 2007-9-28 13:02:22 【摘要】通过工程实例，分析总结在砂卵石地层进行基坑支护时采用土钉墙方案的设计、施工经验。 【关键词】砂卵石地层；基坑支护；土钉墙 0 引言 现代土钉墙支护施工技术自20世纪70年代产生以来，因其造价较其他基坑围护体系低，施工周期短，安全性基本满足基坑稳定性及变形要求，在边坡工程、基坑工程中得到了广泛的认可和应用。由于土钉墙对地层的依赖性很大，通常仅适用于地下水位低、自立性好的地层。某些地区地层由砂卵石组成，由于其内聚力较小、内摩擦角大，基坑开挖后边坡自稳性能良好，但是如果长期裸露经雨水冲涮容易剥落而导致失稳，所以在开挖后保证边坡的稳定需要对其进行支护。采用土钉墙支护方式比较快捷，而且工程造价低廉，但是在该种地层基坑支护方案采土钉墙支护施工难度较大。下面介绍一工程实例，探讨在砂卵石地层完全采用土钉墙支护的设计、施工经验。 1 工程概况 工程位于北京市丰台区丰台北路北侧。拟建建筑物包括4栋住宅楼（28层）及一栋配套商业楼（3层），基础形式采用筏基，结构类型为剪力墙结构。拟建物地下部分为一整体地下车库，基底埋深-12.6m(局部14.7m)，地面标高-0.3m，基坑深度12.3m。场地西侧为正在使用的京保路，南侧为丰体南路，东侧南部有居民楼。为保证结构施工时基坑边坡稳定及场地周边设施、建筑物安全，决定在基坑开挖时采用土钉墙进行支护。 2 工程地质、水文地质条件 2.1 工程地质条件 拟建场地地形较平坦，地貌属于永定河冲积扇中上部。地面标高50.06～50. 84m。根据勘察所揭露深度20.0m范围内地层，表层为人工填土，其下为第四纪冲洪积成因的砂类土和卵石层构成。各层土的岩性特征如下： 杂填土①层：杂色，稍湿，中密，以砖块、灰渣为主，粘性土充填，夹薄层细砂素填土① 层。人工填土厚度为1.5～3.2m。 1
卵石地层中施工的要点
旋挖钻机在卵石地层中的施工技术要点 卵石主要由颗粒大小不一、形状不规则、风化程度各异的岩石碎屑或石英、长石等原生矿物组成，成单粒结构及块状和假斑状构造，具有孔隙性大、压缩性低、透水性强、抗剪强度大的特点。正是由于卵石土颗粒结构松散，粒径不均匀， 胶结性差，钻进时冲击力强、摩阻力较大，在这地层中钻 进时钻具极容易出现磨损和断裂，还可能出现卡钻、埋钻、 孔壁坍塌、漏浆，个别地还有钻进困难的问题。因此在这 种地层中钻进时应该根据地层特点选择专用钻头采用分级 钻进的方法，可以对钻头进行改造或使用短螺旋钻头，减少对钻具的磨损和防止钻杆断裂。并且在钻进的过程中应该注意要严格控制每个工作循环进尺，避免发生埋钻事故；同时要适当控制钻斗的提升速度，升降速度宜控制在0.75—0.85m/s。提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过，冲刷孔壁，破坏孔壁泥皮，对孔壁的稳定性不利，引起掉块卡住钻头。 在卵石地层中钻进时引起漏浆和塌孔现象的原因有：①在钻进的过程中，由于卵石地层结构松散，胶结性差，卵石的比重远超过泥浆的比重，泥浆漏失严重，发生掉块塌孔。或者是由于钻斗旋转速度太快，带动孔内泥浆高速冲刷孔壁，破坏孔壁泥皮，导致孔壁坍塌。②在提放钻具的过程中，钻头刮碰孔壁，破坏泥皮导致孔壁塌方。③在下放钢筋笼的过程中没有保持好垂直度或钢筋笼发生变形，使钢筋笼与孔壁发生刮碰导致塌孔。 对于埋深较浅的卵石地层可采用护筒护臂的方式来预防漏浆和孔壁坍塌的发生。要根据卵石地层的厚度和钻孔的孔径来确定钢护筒的长度和厚度。在埋藏较深的卵石地层中，对于地下水位以上的塌孔必须在地下水位以上形成稳固的孔壁阻止泥浆渗漏，可以采用抛填粘土或干水泥的方式或者提高泥浆的粘稠度再加入一些膨胀土或黄泥或者适量防渗剂防止泥浆向卵石缝隙中渗漏来防止塌。而对于地下水位以下的塌孔可以适当的提高泥浆比重和粘稠度来保护卵石层，但当泥浆的比重远小于卵石层的比重时这种方法就不起作用了。这时如果发现大量漏浆可向孔内注浆以平衡孔壁侧向压力防止塌孔，同时及时向孔内投放片石、粘土和
成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策
成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策【摘要】针对成都地铁盾构施工的特点,提出风险分析在盾构施工中的重要性。对盾构施工中蕴含的风险源进行辨识与风险分析,并提出具体的风险控制对策。 【关键词】盾构施工;富水砂卵石;风险分析;对策随着城市化进程的加快和城市交通量急剧增长,发展城市地铁已成为必然的选择。因其自身的优势,盾构法施工在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的角色。 我国上海、广州、北京等城市已经采用盾构法成功实施了不少工程。成都的地质情况与上述城市截然不同,成都地铁施工具有独特的“三高”特点,即地层具有高富水及砂卵石含量高、卵石和漂石强度高的特点。这种不良地质条件增大了盾构施工难度。因此,加强盾构施工技术风险分析并找出相应的对策是极其必要的。 本文以成都地铁某盾构区间隧道为例,对施工中存在的风险进行辨识,并提出相应的控制措施,以确保盾构在富水砂卵石地质条件下的顺利掘进。 1 工程概况 成都地铁某盾构区间隧道最大埋深13.5 m,最小坡度2‰,最大坡度26.99‰,左右线间距13~13.5m,最小曲线半径400 m。 隧道穿越的地层主要为卵石土层,含夹薄层粉细砂透镜体, 20~200 mm卵石含量约占55.0% ~75.4%,粒径一般以30~70mm为主,部分粒径80~120mm;填充物以细砂、中砂为主,夹少量黏性土及砾石,
含量约为10.0% ~25.0%;漂石含量一般为5% ~10%,随机分布,地勘揭露漂石最大粒径为340 mm。卵石单轴极限抗压强度为90.9~91.7 MPa,漂石单轴极限抗压强度为88.6~95.3MPa。 地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土层中,渗透系数k=20.0 m/d,为强透水层。地下水位埋藏较浅,丰水期地下水位正常埋深约为3 m,成都充沛的降雨量是地下水的重要补给源之一。基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中,透水性较差。隧道下穿南河与滨江路下穿隧道,并近距离水平穿越锦江大桥与开行大厦(26层)。 地层“三高”特点及沿线建(构)筑物,对隧道掘进主要有以下几个方面的影响。 (1)隧道围岩均为卵石土夹透镜体砂层,自稳能力差,透水性强,地下水位较高,水量十分丰富。区间隧道盾构施工,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳、地面沉降甚至塌陷。 (2)隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质黏性土、卵石土夹透镜体砂层,均为松散土体,自稳能力差,盾构掘进可能引起地面沉降或塌陷。 (3)隧道围岩分布有高强度、大粒径的卵石、漂石,容易造成超挖和排碴困难,还造成对盾构设备磨损严重。这些都对盾构顺利施工有较大影响。 (4)盾构掘进需要先后穿越南河、滨江路下穿隧道,近距离通过开行大厦和锦江大桥。盾构掘进,对周围土体产生扰动,可能造成周围建(构)筑物变形和破坏。
砂卵石地层钻孔灌注桩成孔施工工艺概述
砂卵石地层钻孔灌注桩成孔施工工艺概述 发表时间：2018-01-25T14:44:50.937Z 来源：《防护工程》2017年第27期作者：董攀 [导读] 本文就较厚砂卵石地层钻孔灌注桩成孔时碰到的塌孔、缩孔、钻机移位、地下水透析等施工难点问题进行解析。 中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安 710000 摘要：本文就较厚砂卵石地层钻孔灌注桩成孔时碰到的塌孔、缩孔、钻机移位、地下水透析等施工难点问题进行解析，主要通过顶部换填红粘土固化土体、加长钢护筒、改良并加大泥浆比重、合理选用钻进器具并分层钻进的措施来改善施工工艺，有力的促进了在建工程进度，保障了工程质量，降低了工程成本。 关键词：砂卵石地层；钻孔灌注桩；成孔；施工工艺； 一、工程概况及地层特征 北拒马河暗渠防护加固工程北支防冲护砌透水防冲墙（地下连续钻孔灌注桩）总长276m，单桩设计直径1.5m，桩中心间距为2.0m，桩边净距为0.5m，桩顶标高54.0m，桩底标高31.0m，设计桩长为23m，混凝土强度等级为C30W6F150，数量138根；钢筋笼主筋采用HRB400EФ36，钢筋笼总重10.975t。 北支防冲护砌处于有丰富的松散砂卵石的北拒马河北支河道干枯河床上，原地面高程约为64~65m，覆盖层表层为第四系全新统上部冲积卵石层，厚3.0~5.0m，向下为第四系全新统下部冲洪积层卵石层，岩性为厚层卵石，阶地上地表为薄层壤土、砂壤土，上部壤土厚0.5~2.0m，下部卵石厚度较大，约至标高33.0处，具明显的双层结构。另下游不足100m处盗采砂石坑长约400m，宽300m，因北京房山“7.21”特大暴雨及洪涝灾害，施工时坑内水面高程为47.6m，水深约33m，地下水源丰富。 图2：松散的表层土体 图3：下部出现孤石后导致孔口坍塌 2.2 施工措施 针对以上施工困难，结合现场实际情况研究决定，经成功试桩后，主要采用以下施工措施： 1、采用顶部换填红粘土固化土体和加长钢护筒的方法防止护筒周边的坍塌、钻机偏移和缩孔情况； 2、加大泥浆比重并在内加入纯碱等（玻璃胶和普通硅酸盐水泥）改良泥浆的方法在孔内形成不透水混合泥皮薄膜，阻止泥浆大批量
山区河流砂卵石地层
第三工程有限责任公司40 山区河流砂卵石地层 钻孔灌注桩施工技术总结 铁五局三处孙永清 一、前言 随着铁路施工技术的发展，钻孔灌注桩基础已广泛应用于铁路桥梁的基础工程。我处自八十年代初以后在沿海软土地层上进行了大量的钻孔桩基础施工，但在山区河床砂卵石地层进行较大孔径钻孔灌注桩施工尚缺乏比较成熟的经验，为此，我们在西康铁路钻孔灌注桩的施工中作了比较充分的准备和比较详细的研究，取得了一些经验。 二、工程概况 我处承担西康铁路十一、十二标段火石梁等四座大桥及鹰嘴岩、赵湾旬河两座特大桥的施工。以上桥梁均跨越旬河，除个别墩台采用挖井基础外，其余全部采用钻孔灌注桩基础，钻孔直径为1．25m和1．50 m两种，钻孔深为20~30m，其中Φ1．25m孔桩共172根计3900延长米，Φ1．50m孔桩共185根计4500延长米。 三、地质状况及钻孔设备的选择 旬河北起秦岭，流经陕南重山峻岭之中，属季节性河流，有常年流水，流量随季节不同有较大变化。在这种季节性较强的河流中沉积下来的地层具有以下一些基本特征：①沉积物以卵石土和园砾土为主，并伴有漂右、细砂层及淤泥层；②沉积物的分速性、磨园度及成层性较好，且具有一定的规律性。 根据钻机选择的四条原则：①设备性能应首先满足钻孔的地质条件、钻孔主要指标的要求；②优先考虑利用本单位现有钻机的可能性；③考虑外购时，设备应先进和实用，兼顾本工程要求；④选择钻机力求普通、实用、重量轻、分解性好。结合以往经验，我们选择了太原宝峰C2一28型冲击钻机进场施工。 C2一28型冲击钻机性能参数如下： 钻孔最大直径Φ1000 m m 钻孔深度500 m m 冲程50~100cm 冲击频率50、45、40次／min 钻具最大质量2500kg 电机功率45kW 为适应钻机性能，我们对原有的Φ1.0m和Φ1.2m十字型钻头进行了改型，即根据
无水砂卵石地层盾构施工技术浅析
无水砂卵石地层盾构施工技术浅析 发表时间：2019-06-05T10:12:18.570Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：徐宗涛 [导读] 还有利于砂卵石的顺利输送，满足了快速施工的要求。在类似无水砂卵石地层中具有很强的指导和借鉴意义。 呼和浩特市城市轨道交通建设管理有限责任公司内蒙古自治区呼和浩特市 010000 摘要：无水砂卵石地层力学性质不稳定，卵砾石含量高，颗粒之间空隙大，盾构在此条件下掘进，渣土很难被改良成“塑流性状态”，会出现盾构推力、扭矩大且变化异常，刀盘、刀具及螺旋输送机磨损严重，盾构掘进效率低等问题。结合呼和浩特市轨道交通1号线三间房出入段线盾构区间的工程实践，通过采取渣土置换、渣土改良、盾构掘进参数优化等措施，保证了盾构机在砂卵石地层中的连续高效掘进。 关键词：无水砂卵石地层；渣土置换；渣土改良；参数优化 1前言 随着全国城市轨道交通的快速发展，内蒙古自治区呼和浩特市也迎来了第一条轨道交通线，该条轨道线西起三间房出入段线区间，东至白塔站。其中三间房出入段线盾构区间穿越地层主要以砂卵石地层为主，由于埋深较浅，始发段100m范围内无地下水，盾构始发面临着全断面无水卵石层，此种地层中盾构的施工远比在粘土、砂性土等地层困难。盾构掘进过程中出现了盾构推力、扭矩大且变化异常，刀盘、刀具及螺旋输送机磨损，盾构掘进效率低等问题，施工人员通过采取渣土置换、改良、盾构掘进参数优化等措施，保证盾构机在砂卵石地层中的连续高效掘进，因此对施工过程进行总结，为今后类似地层盾构施工可以提供参考。 图1：区间平面图 2工程背景 呼和浩特市轨道交通1号线一期工程01标段，西起三间房车辆段，东至呼钢东路站，线路全长3.85km，主要施工内容包括3站3区间，其中三间房出入段线盾构区间线路长835m，最大坡度为34‰，盾构区间共设3处曲线，曲线半径由金海工业园区站至三间房车辆基地依次为450m、800m、450m，线间距约为11m。 区间穿越地层主要处在粉质粘土③2层、细砂③5层、圆砾③9层、卵石③10层。勘察期间地下水位埋深约8.9m～14.2m，盾构机在始发前，进行端头井临时加固过程中未见水。 经盾构始发井处实地勘探，区间始发段部分为全断面圆砾层（含卵石），且土体结构密实、稳定、无水，当盾构机在始发时，出现了大扭矩、低推速的问题，为了找出原因，通过取土样进行筛分试验，分析颗粒组成。通过对土样分析，土层中卵、砾石含量较高，粒径2～200mm的颗粒含量达到58.68%，小于0.075mm的颗粒含量为7.355%；细粒土含量极低，在盾构掘进中，出现了渣土的流动性差，导致土仓排土不畅，使得盾构机出现扭矩大速度缓慢等问题；另外卵石及圆砾层内摩擦角较大，对盾构机内的开挖装置和排土机械的磨损较大，在土仓内容易产生堵仓问题。由于渣土改良剂性能不适用该种地层，导致改良渣土的流动性差，粘稠度低，导致大块径卵石沉仓，堆积在土仓底部，刀盘启动时扭矩高达4500-5000KN.m。在推进过程中推进速度只有4-11mm/min的情况下，扭矩高达4500-6000KN，总推力在8000-12000KN。 由于上述问题的出现，导致盾构无法正常推进，如果冒然推进会产生因扭矩过大出现抱死，土仓压力无法建立，地面沉降无法控制。因此急需解决渣土改良的问题，从以下三步进行改进：第一步、将已经沉积在土仓底部堆积的砂砾石置换出来；第二步：对渣土改良方法进行研究，摸索最佳的改良方法，提高渣土的流动性、和易性及粘稠度，确保渣土的顺利排出；第三步、优化盾构掘进参数。 3渣土置换 为保证后续能够继续推进，首先需将土仓内沉积的卵石清理出来，在盾构机推进时向土仓里加入渣土改良剂，通过刀盘转动将沉底的卵石包裹起来，并随着刀盘的搅动，将沉积的砂卵石浮起来，经过螺旋输送机排出土仓。拟采用大比重的膨润土溶液对沉积的砂卵石进行搅拌，通过多次试验，具体处理方法如下： 置换卵石时膨润土溶液配比 根据表中的膨润土溶液配比再加入3-4L泡沫原液，混合液在土仓里发泡2小时左右开始转动刀盘，刀盘通过左右旋转将沉积的卵石搅拌，各搅拌2-5分钟，然后盾构机开始慢慢推进，螺旋输送机转速快速提高，闸门口开到最大限度。沉底的卵石经过多次置换，被最终被完全置换出土仓。 4渣土改良 每环膨润土的用量控制在2-5m3左右，根据渣土的流塑性来定。由于地层缺水，采取刀盘喷水措施。泡沫比例为3%-4%，膨胀率可在
砂卵石地层盾构穿越建筑物
砂卵石地层盾构穿越建筑物 地面加固控制技术措施 中铁十一局城轨公司雷志彬摘要：根据砂卵石地层中盾构施工实例，简要阐述盾构穿越建筑物基础时各种加固控制技术措施。 关键词：盾构、砂卵石地层、基础、加固。 一、引言 受地质条件和施工工艺的限制，盾构掘进将对周围环境产生扰动，改变土体的初始应力状态引起土体位移。当土体位移超过一定范围时，会危及地铁结构本身以及邻近结构物的安全与正常使用，使邻近结构物倾斜、扭曲等，从而引起一系列环境效应问题。采取合理有效的技术措施控制建筑物变形是必须解决的技术问题。 二、影响机理 由于盾构法施工引起隧道周围地层的松动和沉陷，直观表现为地表沉降，受其影响，隧道附近地区的结构物将产生变形、沉降或变位，以至使结构物机能遭受破损或者破坏。邻近结构物的变形从本质上而言也是由于地层变形而引起的，因此，只有控制地层才能更好地控制邻近结构物的沉降和变形。按其发生原因主要分为以下几点: ①开挖面上的土水压力不平衡导致开挖面失去稳定性。此时，压力舱压力大于开挖面土压力和水压力时出现地基隆起，相反会出现地基沉降。 ②盾构推进对围岩的扰动。盾构壳板和围岩的摩擦、以及围岩一的扰动会引起地基隆起和沉降。尤其在蛇曲修正、曲线推进时如采用超挖，会使围岩松动的范围变大加大地基的沉降量。 ③盾尾空隙的发生和壁后注浆的不足。盾构施下必然产生盾尾空隙，这一空隙会引起地基的应力释放而产生弹塑性变形。一般可通过实施壁后注浆来控制，但壁后注浆的材料、注浆时间、位置、压力、注浆量都会影响地基的变形量。 ④衬砌管片的变形和变位。管片从盾尾脱出后，受到围岩荷载作用发生一些变形或变位，造成地基沉降，但其量一般较小。
富水砂卵石地层暗挖技术
技术总结、论文申报评审表 填报部门：工程管理部填报人：刘秀芝
富水砂卵石地层暗挖技术 中铁十四局集团第二工程有限公司张思林 摘要北京地铁四号备用站台项目隧道穿越砂卵石地层，存在围岩易塌落、隧道底部起鼓和涌砂、顶板上方土体沉降，影响道路和桥梁安全等施工风险，并且不易钻孔注浆，工效较低。针对以上问题，改进了小导管设计参数和注浆参数，提出了砂卵石地层浅埋暗挖法“早封面、管细短、少扰动、快凝固、固拱脚、中拉槽”施工原则，施工效果较好。文章介绍了砂卵石地层台阶法施工工艺，提出了下台阶反核心土开挖，以及小导管注浆施工要点。关键词地铁隧道砂卵石浅埋暗挖法施工技术 1.工程背景 1.1.工程概况 北京地铁四号线备用站台工程位于颐和园北宫门站西北清河东侧，毗邻四号线盾构接收井。备用站台工程所有分部工程包括：连接通道、备用站台、汽车通道。连接通道是连接四号线盾构井的通道；备用站台为四层地下矩形结构，平面尺寸为20*15m；汽车通道总里程为250m，主要依次下穿小清河、京密引水渠、五环路高架桥。 1.2.工程特征 该段穿越的地层主要为强-弱风化砾岩层、弱-微风化砾岩层及第四系卵石层。上部地层多为第四系松散层，空隙大，富含第四系孔隙潜水；在小清河和京密引水渠的河底下方（15.9）m的位置穿过，与河道走向“T”形交叉，隧道拱、墙部位处于古河道沉积形成的砂卵石层内，含砂量45%，为中细砂，卵石直径Dmax=12-15cm，Dav=2-5cm，＞2cm颗粒质量约占全重的55%；地层富含孔隙潜水，地下常水位高于隧道拱顶（7.265）m。 1.3.工程风险 （1）DK0+135——DK0+170段隧道顶部以强-弱风化砂岩层，局部为全风化砂岩，节理发育，岩体破碎，围岩稳定性差，在暗挖隧道开挖时无法形成自然力拱，易发生塌落现象。 （2）隧道结构边墙下部以砂卵石地层为主，且含有潜水赋存水，容易发生坍塌现象，隧道结构底部易出现底涌和涌砂。 （3）备用通道从五环路高架桥南桥48号墩和北桥7号桥台之间穿过。通道距桥台基础的水平最近距离为1.7m，竖向最近距离为19.8m，通道全断面位于砂岩地层中，一旦施工不当。引起下沉及坍塌，将会造成极大影响。 备用站台施工平面图及地质剖面图见图1、图2。
高透水卵石地层旋挖钻施工技术
技术总结、论文申报评审表
高透水卵石地层旋挖钻施工技术 内容提要:本文结合常德沅江隧道工程抗拔桩施工实际情况，采用正循环旋挖钻施工工艺,施工效果满足设计要求，实现了施工进度快、环境污染小、成本低的生产目标，通过对旋挖 钻提升速度、泥浆比重（粘度）改进，解决了旋挖钻机在复杂地层尤其砂卵石地层成孔难题， 本文对其关键技术及安全质量控制要点做介绍，为类似地层尤其常德市砂卵石地层的桩基工 程施工提供参考。 关键词：卵石层钻孔桩泥浆 前言：常德沅江隧道工程江北明挖段抗拔桩采用正循环旋挖钻施工，施工过程中主要存在卵 石地层塌方、旋挖钻钻进速度比较慢的问题，通过对泥浆比重、粘度进行调节和旋挖钻操作 手培训，解决了抗拔桩成孔难题。 一、工程慨况 常德沅江隧道工程一期抗拔桩59根、抗拔桩兼立柱桩15根，抗拔桩桩径为1000mm， 采用钻挖钻方法施工，里程XKO+200～+220段抗拔桩桩身砼设计强度等级为C40，里程 XKO+320～+392.4段抗拔桩砼强度等级为C35、水下混凝土。 二、地质条件 根据钻探与岩土取样分析鉴定，各岩层分布及特征自上而下，地层分布为杂填土、粉质 粘土、卵石、粉土、圆砾层等。其中卵石层由于地下水的渗透，导致卵石层比较松软，旋挖 钻施工过程中冲击荷载过大，就会导致卵石层塌方，给抗拔桩、立柱桩施工带来了很大的难 度。 三、施工工艺流程 测量放样→埋设护筒→桩机就位→泥浆配制→钻机成孔→清孔→钢筋笼、格构柱制作与安 装→下导管→水下砼灌注→完成 1、测量放线 测量班通过全站仪对抗拔桩桩位进行测定，对于已测定好的桩位要做好明显的标志和编 号，并做好保护工作。 2、护筒埋设 （1）护筒埋设应保持筒身垂直，上口水平，护筒中心以“十字”架中心为准，对准桩位 中心。 （2）护筒埋设应准确、稳定，与孔壁之间用粘土填实，粘土填筑高度要略高于原地面。 3、泥浆配制 泥浆采用膨润土造浆，泥浆循环钻进成孔，为防止或减少砂层垮塌，钻进时及时补充泥 浆，保持孔内泥浆面高于地下水位 1.0m，以保证足够水头压力，维护下部卵石层的安全、 避免塌方。泥浆性能指标见表3.1所示。
浅谈砂卵石地层盾构施工技术
浅谈盾构法隧道施工技术应用措施 摘要：本文笔者结合工程实例,介绍其设计和施工要点、土压平衡盾构技术、盾构隧道管片衬砌结构的截面内力计算、盾构刀具与欠压推进处理技术等。 关键词：地铁工程，隧道施工，砂卵石地层，盾构法 1引言 砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,在无水状态下,颗粒之间点对点传力,地层反应灵敏,刀盘旋转切削时,刀盘与卵石层接触压力不等,导致刀头震动,在顶进力作用下易产生坍塌,引起围岩扰动和地层变形。当围岩中的砾卵石越多、粒径越大时,扰动就越大;当隧道顶部大块卵石剥落时,极易引起上覆地层的突然沉陷。 2工程概况 广州市轨道交通三号线北延段施工区间2标盾构工程位于广州市白云山东侧，线路从春兰花园（南方医院站南端）向南沿广州大道北路行进，区间中部穿越梅宾街私人住宅楼群，到达怡新花园大门（梅花园站北端）；区间起止里程为Y（Z）DK-3-725.600～Y（Z）DK-2-544.300，右线隧道全长1181.3m，隧道埋深约20～26m，最大纵坡6‰。 3砂卵石地层盾构施工难点 3.1隧道开挖面稳定性控制问题 在砂卵石地层未受扰动情况下,土层颗粒倚靠直角的摩擦咬合作用维持区域土体稳定,盾构在砂卵石地层掘进过程中若开挖面压力不足,或大块卵石并排排出时,或螺旋输送机的排土量大于刀盘切削土量,在刀盘前上方会产生较大的空洞区域,卵石或砾石将相继松动,快速在开挖面上方引起较大的塌落区,继而使得
上覆砂性土和粘性土层产生的松动范围加大,在隧道上方土层较薄处将引起较大的地表沉降。如果上覆土体的抗剪强度较低,还会引起空区上方土体突然冒落,产生砂卵石地层盾构隧道开挖面失稳现象。 3.2盾构机密封舱土压平衡问题 盾构机密封舱内建立土压平衡比较困难,甚至实现不了土压平衡的功能,因为,砂卵石地层易坍塌,不易保持开挖面的稳定;大粒径砂卵石不但切削或破碎难,而且切削下来的碴土经螺旋输送机向外排出也十分困难。砂卵石处于密封舱内,螺旋输送机内以及盾构周围,对盾构机的扰动,振动很大,不利于掘进参数的调整,包括推进千斤顶的压力,螺旋输送机的转速及排土门的开度,盾构机位置及姿态控制等。因此,砂卵石地层中盾构掘进时,须采用理想的添加材料,有效地解决切削土体的塑流化问题。 4砂卵石地层盾构施工技术 4.1土压平衡技术 (1)土压平衡工作原理 用于本区间的两台盾构机均由德国海瑞克公司生产，并由西门子的S7-PLC 自动控制系统控制,配备了机电一体化的液压驱动系统,同步注浆设备,泡沫设备,膨润土设备及SLS-T璐直激光导向设备,可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。配套设备有龙门吊、电瓶机车、搅拌站、注浆泵、冷却塔、隧道风机、电焊机、空压机等。开挖土仓由刀盘、切口环、隔板及螺旋输送机组成。土压平衡盾构就是将刀盘开挖下来的土砂填满土仓室,在切削刀盘后面及隔板之间装有能使土仓室内土砂强制混合的搅拌臂。借助盾构推进液压缸的推力通过隔板进行加压,产生泥土压,这一压力作用于整个作业面使其稳定。刀盘切削下来的土渣量与螺旋输送机向外输送量相平衡,维持土仓内压力稳定在预定的范围内。土仓内的土压力通过土压传感器测量,为保证一定的土压力,可通过控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速来控制。当土仓内的土压力大于地层土和水压力时,地表将
成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策
成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策 【摘要】针对成都地铁盾构施工的特点,提出风险分析在盾构施工中的重要性。对盾构施工中蕴含的风险源进行辨识与风险分析,并提出具体的风险控制对策。 【关键词】盾构施工;富水砂卵石;风险分析;对策 随着城市化进程的加快和城市交通量急剧增长,发展城市地铁已成为必然的选择。因其自身的优势,盾构法施工在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的角色。 我国上海、广州、北京等城市已经采用盾构法成功实施了不少工程。成都的地质情况与上述城市截然不同,成都地铁施工具有独特的“三高”特点,即地层具有高富水及砂卵石含量高、卵石和漂石强度高的特点。这种不良地质条件增大了盾构施工难度。因此,加强盾构施工技术风险分析并找出相应的对策是极其必要的。 本文以成都地铁某盾构区间隧道为例,对施工中存在的风险进行辨识,并提出相应的控制措施,以确保盾构在富水砂卵石地质条件下的顺利掘进。 1 工程概况 成都地铁某盾构区间隧道最大埋深13.5 m,最小坡度2‰,最大坡度26.99‰,左右线间距13~13.5m,最小曲线半径400 m。 隧道穿越的地层主要为卵石土层,含夹薄层粉细砂透镜体, 20~200 mm卵石含量约占55.0% ~75.4%,粒径一般以30~70mm为主,部分粒径80~120mm;填充物以细砂、中砂为主,夹少量黏性土及砾石,含量约为10.0% ~25.0%;漂石含量一般为5% ~10%,随机分布,地勘揭露漂石最大粒径为340 mm。卵石单轴极限抗压强度为90.9~91.7 MPa,漂石单轴极限抗压强度为88.6~95.3MPa。 地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土层中,渗透系数 k=20.0 m/d,为强透水层。地下水位埋藏较浅,丰水期地下水位正常埋深约为3 m,成都充沛的降雨量是地下水的重要补给源之一。基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中,透水性较差。隧道下穿南河与滨江路下穿隧道,并近距离水平穿越锦江大桥与开行大厦(26层)。 地层“三高”特点及沿线建(构)筑物,对隧道掘进主要有以下几个方面的影响。 (1)隧道围岩均为卵石土夹透镜体砂层,自稳能力差,透水性强,地下水位较高,水量十分丰富。区间隧道盾构施工,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳、地面沉降甚至塌陷。 (2)隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质黏性土、卵石土夹透镜体砂层,均为松散土体,自稳能力差,盾构掘进可能引起地面沉降或塌陷。 (3)隧道围岩分布有高强度、大粒径的卵石、漂石,容易造成超挖和排碴困难,还造成对盾构设备磨损严重。这些都对盾构顺利施工有较大影响。 (4)盾构掘进需要先后穿越南河、滨江路下穿隧道,近距离通过开行大厦和锦江大桥。盾构掘进,对周围土体产生扰动,可能造成周围建(构)筑物变形和破坏。 (5)通过南河时,地下水位较高,砂卵石地层渗透性强,开挖面易涌水、涌砂,容易发生喷涌,引起河床的沉陷,甚至发生冒顶事故。 2 盾构施工风险分析及对策 根据国内外盾构施工经验及成都地质调查分析,笔者对该地段盾构施工存在的风险源进行辨识、分析并提出了相应解决对策。 2.1 盾构进出洞地表坍陷风险 2.1.1 风险辨识 盾构进出洞时,洞门外侧地面坍陷。 2.1.2 风险分析