盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术.doc

盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术摘要：深圳地铁3号线购物公园站～福田站区间盾构施工需下穿已运行的1号线隧道，其中两隧道最小净距为1.23米。通过对工程现场条件综合分析及力学模型研究和计算，综合各方论证结果，确定施工方案并进行盾构施工关键技术研究，为下穿施工中提供全面的技术参数，施工完成后，既有运行线内各项控制指标得到了有效控制，未对已运行线结构及道床、轨道产生不利影响。关键词：盾构隧道；实时监测；控制指标；参数；沉降中图分类号：U456.3文献标识码：A文章编号：1前言1.1工程背景深圳地铁3号线购物公园站～福田站区间右线下穿隧道与正在运营的深圳地铁1号线隧道之间的最小净距为1.46m，左线最小净距为1.23m。区间下穿隧道主要位于全风化花岗岩层和强风化花岗岩层，隧道覆土厚度约为18m，线路坡度为-5‰，采用通用型管片，管片外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（一块封顶块、两块邻接块、三块标准块）。1.2难点及风险分析1、技术难点新建地铁与下穿的既有运行线最小净距1.23米，盾构掘进对既有运行线影响较大，根据深圳市地铁公司《城市轨道交通安全保护区施工管理办法（暂行）》规定，运营线路轨道竖向变形±4mm，两轨道横向高差<4mm，水平及水平三角坑高低差<4mm／10m，轨距+6mm~-2mm；控制指标严格，对盾构掘进控制要求高。2、工程安全方面存在的风险正在运营的地铁1号线因沉降过大影响营运，甚至造成停运的风险，社会责任重大；下穿区域全强风化地层中存在球状风化体的风险；盾构机选型及后配套设备故障导致停机引起的安全风险。2施工模型研究及方案确定2.1施工模型研究1、施工力学行为数值分析―力学模型1）正交段最小净距仅为1.2m，上洞埋深为10.6m；2）综合判定围岩级别为Ⅴ级，夹土体围岩按加固考虑；3）主要模拟新建隧道开挖对既有1号线运营线隧道的影响；4）采用FLAC3D进行力学分析。图1力学模型示意图2、施工力学行为数值分析―计算结果1）地表沉降为7.7mm，既有隧道（1号线）最大沉降3.9mm，附加拉应力达到1.25MPa。2）上下两洞之间地层的最大主应力值将达到0.25MPa，下洞（3号线）最大轴力为616kN，最大弯矩为28kN?m，均位于两侧边墙部位。目标地表与既有1号线隧道随施工的下沉情况如图2和图3所示。图2目标面地表随施工沉降情况图3既有隧道（1号线）随施工下沉情况2.2控制指标根据深圳市地铁集团《城市轨道交通安全保护区施工管理办法（暂行）》的规定，参照多次专家论证会的论证意见，新建盾构隧道施工对既有1号运行线影响的控制指标按三级预警制度进行管理，即，预警值、报警值、控制值三级。预警值取控制值的50%，报警值取控制值的80%，结构变形控制指标如下：表1结构变形控制指标（单位：mm）2.3施工方案由于新老两条隧道之间间距较小，提前对其加固可能会破坏原有土体的稳定性，不但起不到应有的加固效果，反而会造成所夹土体变形、沉降，加剧既有一号线运行线隧道的变形。因此，结合地层条件采用严格控制盾构机掘进参数的方法，直接掘进通过既有1号线运行线。左右线各采用1台海瑞克盾构机进行下穿地铁既有运行线的施工。盾构通过该区域范围时列车限速（<25km/h）。将进入交汇区前20m隧道设为试验段，按控制1号线隧道沉降标准的50%对地面沉降进行控制，以确定合理的盾构掘进参数。进行下穿地铁1号线施工时，盾构机采用土压平衡模式，均衡、连续、匀速通过交汇区。施工中在地表布设监测点及在地铁1号线隧道内布设自动监测系统反馈的监测数据指导下，结合地质情况，及时调整土仓压力，千斤顶推力等施工参数，做到信息化施工，确保盾构机安全下穿地铁1号线既有运行线。3关键技术控制3.1盾构机改造在盾构机下穿过程中，为防止盾构机停机及设备故障造成既有运行线沉降，需对盾构机做如下改造：1、盾构机中盾12点位增设径向注浆孔。当盾构机停机时，可用盾构机台车上提前准备好的二次注浆机通过盾构机中盾12点位上增设的径向注浆孔向盾体周围注入Na基膨润土。2、在盾构机二号台车膨润土箱处加设高压水泵。在盾构机下穿施工过程中，一旦发生盾构机泡沫管堵塞，且短时间内无法疏通时，则立即启动膨润土箱增设的高压泵，通过土仓壁3点位、9点位以上的注入孔向土仓内喷射泡沫剂，防止仓温过高及结泥饼。3.2实时监测技术1、监测范围的确定自动化监测系统的监测范围是，深圳地铁1号线下穿交汇区域两侧各40m共80米的范围。每5米一个断面，共布设17个监测断面。每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置布设两个水平位移监测点，隧道拱顶布设一个拱顶沉降监测点，即每个监测断面布设5个监测点。为了更直观反映既有运行线结构与道床的变化，处于既有