上海軌道交通二號(hào)線西延伸工程Ⅱ標(biāo)施工技術(shù)總結(jié)第13頁共13頁一、工程簡介【威寧路站-古北路站】區(qū)間采用單圓盾構(gòu)施工，上行線1353.9米，下行線1296.75米，盾構(gòu)掘進(jìn)共2650.65單線延米；聯(lián)絡(luò)通道及泵房采用冷凍法施工。二、地質(zhì)概況工程區(qū)域地勢基本平坦，地表高程在3.26～4.17m④灰色淤泥質(zhì)粘土：均勻分布，飽和，流塑，夾少量薄層粉砂，具水平層理，層底見貝殼碎層，常有沼氣溢出，高壓縮性。層厚6.5～10.5m，為隧道的主要組成地層之一，⑤1-1灰色粘土：均勻分布，飽和，軟塑，含少量腐質(zhì)根莖，高壓縮性。層厚3.6～7.3m，是隧道的主要組成地層之一。三、線路平、縱斷面1、線路平面區(qū)間線路共有二組平面曲線，其中第一組曲線半徑下行線為1999.956m、上行線為1999.963m，而第二組曲線半徑下行線為999.919m、上行線為1999.907m。左右線最大線間距（中軸線間距）13.2m，最小線間距12.0m。2、線路縱面本標(biāo)段線路縱坡為“∨”形坡。線路最大坡度為22‰，最小坡度5.2‰。隧道頂部覆土厚度6.7～14.3m，屬中淺埋盾構(gòu)隧道，對地面的干擾相對較小。四、工程重點(diǎn)及難點(diǎn)1、土層的粘粒含量均大于10％，施工中不存在液化現(xiàn)象，但是粘粒含量較高，容易在刀盤產(chǎn)生泥餅；2、五個(gè)地質(zhì)詳堪探孔中有沼氣溢出，噴出高度最大達(dá)11米，燃燒持續(xù)時(shí)間最長達(dá)20分鐘，估計(jì)沼氣溢出壓力達(dá)17bar；3、地下水壓大，隧道管片易出現(xiàn)上浮現(xiàn)象；4、下行線穿越江南春農(nóng)貿(mào)公司的一座5層樓房，該建筑物布置有樁基，為預(yù)制方樁，樁底標(biāo)高-6.0m，根據(jù)調(diào)查情況估計(jì)侵入盾構(gòu)掘進(jìn)空間約0.5m；6、芙蓉江路十字路口有一條大型合流污水管，管徑Φ3600mm，位于隧道上方，與隧道正交；7、隧道線路基本位于城市主干道下部，管線眾多，建筑物林立，地面交通流量很大，沉降控制要求極高。五、主要技術(shù)措施1、端頭加固針對端頭地層性質(zhì)，對各進(jìn)、出洞端頭采用深層攪拌樁進(jìn)行地層加固。攪拌樁施工完后，對攪拌樁與車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合部20cm左右盲區(qū)采用壓密注漿加固。加固范圍為出洞端頭縱向6.0m，進(jìn)洞端頭縱向3.5m，橫向?yàn)樗淼垒喞秶?m。采用雙軸攪拌樁機(jī)施工，樁徑Φ700mm，間距500mm×500mm，梅花型布置。經(jīng)取芯檢測，加固體強(qiáng)度大于0.8MPa,滿足盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)要求。2、碴土改良在淤泥質(zhì)粘土地層掘進(jìn)中，主要是要穩(wěn)定開挖面，防止刀盤產(chǎn)生泥餅，并降低刀盤扭矩。擬采取分別向刀盤面和土倉內(nèi)注入泡沫的方法進(jìn)行碴土改良，必要時(shí)可向螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泡沫。泡沫通過盾構(gòu)機(jī)上的泡沫系統(tǒng)注入。泡沫溶液的組成：泡沫添加劑3%，水97%。泡沫組成：90～95%壓縮空氣和5～10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按開挖方量計(jì)算：300～600L/m3。3、可燃?xì)怏w上海地區(qū)多暗浜，大量沼氣存留于地層中。在盾構(gòu)掘進(jìn)施工中要特別注意可燃?xì)怏w的監(jiān)控和管理，防止瓦斯爆炸：①嚴(yán)禁明火，專職安全巡視，并加強(qiáng)安全思想教育；②使用便攜式光學(xué)甲烷檢測儀在螺旋輸送機(jī)出土口實(shí)時(shí)監(jiān)測沼氣，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)管理，保證施工安全。4、盾構(gòu)姿態(tài)控制盾構(gòu)始發(fā)后一度出現(xiàn)“栽頭”現(xiàn)象?？刂贫軜?gòu)機(jī)方向的主要因素是千斤頂?shù)膯蝹?cè)推力，它與盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化量間的關(guān)系非常離散，主要靠人的經(jīng)驗(yàn)來掌握。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)下俯時(shí)，加大下側(cè)千斤頂?shù)耐屏Γ?dāng)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)上仰時(shí)，可加大上側(cè)千斤頂?shù)耐屏磉M(jìn)行糾偏。運(yùn)用導(dǎo)向系統(tǒng)和分區(qū)操控推進(jìn)油缸,控制盾構(gòu)姿態(tài)，該問題得到有效解決。5、土體隆沉控制（1）地表沉降的影響因素分析盾構(gòu)施工中引起的地層損失和盾構(gòu)隧道周圍受擾動(dòng)或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)，是地面隆沉的基本原因。1）地層損失地層損失是盾構(gòu)施工中實(shí)際開挖土體體積與竣工隧道體積之差。周圍土體在彌補(bǔ)地層損失中發(fā)生地層移動(dòng)，引起地面沉降。引起地層損失的施工及其他因素是：開挖面土體移動(dòng)。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，開挖面土體受到的水平支護(hù)應(yīng)力小于原始側(cè)向力，開挖土體向盾構(gòu)內(nèi)移動(dòng)，引起地層損失而導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面沉降；當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，如作用在正面的土體的推力大于原始側(cè)向力，則正向土體向上、向前移動(dòng)，引起地層損失(欠挖)而導(dǎo)致盾構(gòu)前上方土體隆起。盾構(gòu)后退。在盾構(gòu)暫停推進(jìn)中，由于盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂液壓油回流千斤頂回縮而可能引起盾構(gòu)后退，使開挖面土體坍落或松動(dòng)，造成地層損失。土體擠入盾尾空隙。由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中壓漿不及時(shí)，壓漿量不足，壓漿壓力不恰當(dāng)，使盾尾后周邊土體失去原始三維平衡狀態(tài)，而向盾尾空隙中移動(dòng)，引起地層損失。改變推進(jìn)方向。盾構(gòu)在曲線推進(jìn)、糾偏、抬頭推進(jìn)或叩頭推進(jìn)過程中，實(shí)際開挖面不是圓形而是橢圓，因此引起地層損失。盾構(gòu)移動(dòng)對地層的摩擦和剪切也會(huì)引起少量的地層損失。在土壓力作用下，隧道襯砌產(chǎn)生的變形也會(huì)引起少量的地層損失。2）受擾動(dòng)土的固結(jié)盾構(gòu)隧道土體受到盾構(gòu)施工的擾動(dòng)后，便在盾構(gòu)隧道的周圍形成超孔隙水壓力區(qū)(正值或負(fù)值)。當(dāng)盾構(gòu)離開該處地層后，由于土體表面壓力釋放，隧道周圍的孔隙水壓力便下降。在超孔隙水壓力釋放過程中，孔隙水排出，引起地層移動(dòng)和地面下降。此外，由于盾構(gòu)推進(jìn)中的擠壓作用和盾尾后的壓漿作用的施工因素，使周圍地層形成正值的超孔隙水壓區(qū)。其超孔隙水壓力，在盾構(gòu)隧道施工后的一段時(shí)間內(nèi)復(fù)原，在此過程中地層發(fā)生排水固結(jié)變形，引起地面沉降。土體受擾動(dòng)后，土體骨架還會(huì)有持續(xù)很長時(shí)間的壓縮變形，在此過程中發(fā)生的地面沉降稱為次固結(jié)沉降。在孔隙比和靈敏度較大的軟塑和流塑性粘土中，次固結(jié)沉降往往要持續(xù)幾年以上，它所占的沉降量比例可高達(dá)35％以上。（2）地表沉降發(fā)展過程分析施工中地表隆陷的變化，可將其劃分為5個(gè)階段，如圖1所示：盾構(gòu)到達(dá)前(刀盤前方3m以外)：盾構(gòu)掘進(jìn)對前方土體的影響距離略小(H+D)(H為覆土厚度，D為盾構(gòu)外徑)，當(dāng)隧道覆土為7～10m時(shí)，影響距離為12～15m。地表隆陷變化較小，累計(jì)量小于5mm。地表的隆陷由盾構(gòu)的施工參數(shù)決定。當(dāng)設(shè)定土壓值較大而出土量較小時(shí)，呈隆起狀態(tài)：反之，呈沉降狀態(tài)。盾構(gòu)到達(dá)時(shí)(刀盤前3m至后1m)：地表承接上階段的發(fā)展，但變化速率增大。若呈隆起狀態(tài)，則可達(dá)到峰值，累積隆起可達(dá)10～15mm：若呈沉降狀態(tài)，累積隆起可達(dá)10～20mm盾構(gòu)通過時(shí)(刀盤后1m至盾尾脫出)：一般情況下地表呈沉降變化，這主要由于盾尾的空隙未能及時(shí)充填注漿所致，其沉降量在10mm以內(nèi)。若盾尾同步注漿及時(shí)，充填率大于200％，因漿液向前充填而使盾構(gòu)中部的地層由沉降轉(zhuǎn)為隆起。盾尾通過時(shí)(盾尾脫出4m以內(nèi))：盾尾脫出后，最易發(fā)生突沉，突沉量可達(dá)30mm。若注漿及時(shí)，可控制突沉，甚至上隆，但隨漿液的固化收縮又會(huì)逐漸下沉。后期沉降(盾尾脫出4m以外)；盾尾空隙引起的沉降逐漸減緩，此階段又可分為10d內(nèi)，10～30d和長期3個(gè)階段。脫出盾尾10d內(nèi)，沉降速率由10mm／d減到1mm／d以下，沉降量為10～20mm：10～30d內(nèi)，沉降速率降低至0.2mm／d以下。盾構(gòu)穿越砂土層，其固結(jié)沉降期較短，20d的沉降量僅為2mm，在粘性土層，20d沉降量為10～15mm：30d后的長期固結(jié)沉降在粘性土層仍有發(fā)展，但對環(huán)境基本無危害。沉降發(fā)展曲線示意圖（3）盾構(gòu)施工引起的地表隆沉影響范圍通過對本標(biāo)段監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，盾構(gòu)施工引起的地表沉降5個(gè)階段的累積沉降量一般可控制在10～30mm；橫向地表沉降的影響在隧道軸線兩側(cè)(H+D)范圍內(nèi)；其主要沉降影響范圍離軸線6m以內(nèi)；沉降槽呈正態(tài)曲線分布。（4）土體的隆沉控制措施從盾構(gòu)法施工引起地面沉陷的原因及地表變形與盾構(gòu)施工過程的關(guān)系可以看出，影響盾構(gòu)隧道地表沉降因素有土倉壓力、地層性質(zhì)、盾尾注槳開始時(shí)刻、注漿量和注漿壓力、出土量及盾構(gòu)推進(jìn)速度等，而地表沉降是這些因素綜合影響的結(jié)果。盾構(gòu)的土壓平衡控制。盾構(gòu)開挖面的土壓平衡控制是減少土層變形的主要施工參數(shù)。設(shè)定土壓的理論值P0=靜止土壓+水壓，但在實(shí)際施工中應(yīng)視盾構(gòu)上方土體的隆陷變化進(jìn)行調(diào)整。設(shè)定土壓值應(yīng)與盾構(gòu)推力、推速、刀盤轉(zhuǎn)矩、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速和排土率相匹配，才能使開挖面穩(wěn)定并最大限度地減少對土體的擾動(dòng)。本區(qū)間掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)機(jī)土壓一直保持在1.2～1.8bar之間。碴土管理及掘進(jìn)參數(shù)控制。每一環(huán)掘進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制出土量，防止超挖造成地層損失。盾構(gòu)掘進(jìn)過程嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，減小蛇行值；嚴(yán)格控制土倉壓力，根據(jù)地層情況設(shè)定好土壓和出土量，保持土壓平衡模式掘進(jìn)。盾尾的同步注漿管理。嚴(yán)格規(guī)范同步注漿操作，以注漿壓力和注漿量進(jìn)行雙控保證環(huán)形間隙填充質(zhì)量；注漿管路要保證順暢，嚴(yán)格執(zhí)行“掘進(jìn)與注漿同步，不注漿不掘進(jìn)”的原則。”根據(jù)地表沉降發(fā)展過程分析，在隧道穿越建筑物的時(shí)候，可以根據(jù)地表沉降發(fā)生的特點(diǎn)，及時(shí)地在發(fā)生沉降之前對管片背部實(shí)施二次注漿，從而達(dá)到控制沉降的目的。（5）該標(biāo)段最終監(jiān)測成果：①地表垂直位移：累變量范圍：-63.59mm～+6.92mm②地下管線垂直位移：累變量范圍：-29.92mm～-1.53mm；③建筑物垂直位移：累變量范圍：-23.87mm～+④管片最大上浮量：管片累計(jì)最大上浮量超過設(shè)計(jì)值達(dá)到95mm。由上圖發(fā)現(xiàn)地表沉降最大的地段分布在威寧路站端頭井附近及芙蓉江路附近。威寧路站端頭沉降較大有以下各種原因?qū)е拢孩俣軜?gòu)進(jìn)站時(shí)調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)的需要，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)導(dǎo)致了地表的沉降過大；②由于附近給水管線的施工導(dǎo)致沉降過大；③地質(zhì)勘探孔的冒漿導(dǎo)致地層損失。芙蓉江路地段地表沉降較大主要是因?yàn)樵摰囟蔚牡刭|(zhì)情況較差，多為流塑狀粘土，流變性強(qiáng)，受擾動(dòng)后沉降較大。6、切削樁體通過“古一”地塊下面的樁基時(shí)，采用的盾構(gòu)施工技術(shù)措施有:①掘進(jìn)過程中根據(jù)盾構(gòu)總推力、刀盤扭矩及轉(zhuǎn)速分析刀盤的受力狀態(tài)，確保其不超載；②根據(jù)VMT導(dǎo)向系統(tǒng)顯示，控制滾動(dòng)角的極值，防止盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生超限扭轉(zhuǎn)，使管片的受力穩(wěn)定，確保隧道的成形質(zhì)量和保護(hù)管片,防止盾構(gòu)機(jī)的變形；③加強(qiáng)對地表建（構(gòu)）筑物的監(jiān)測，及時(shí)根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)調(diào)整施工參數(shù)?！肮乓弧钡貕K深基坑開挖對隧道影響極小，地鐵隧道頂部覆土沉降僅為15mm左右。7、下穿合流污水管芙蓉路路口有一路南北向的合流污水管，管徑Φ3600mm，在盾構(gòu)施工影響區(qū)范圍僅有一個(gè)窨井，井深9.2m，其管底深8.4m。由于這條管線埋深較深，盾構(gòu)推進(jìn)中如何控制對管線的影響，確保施工安全是本工程的重點(diǎn)。在施工過程中采用下列措施：①加強(qiáng)與有關(guān)管線單位的協(xié)同合作，順利完成對管線的調(diào)查與核實(shí)工作。②嚴(yán)格盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的參數(shù)控制，減小地層沉降值。及時(shí)對環(huán)形空隙進(jìn)行充填，并且做好二次補(bǔ)壓漿工作。③加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測，尤其是對管線要布點(diǎn)監(jiān)測并及時(shí)分析評估施工對管線的影響，根據(jù)施工和變位情況調(diào)節(jié)觀測的頻率，及時(shí)反饋監(jiān)測信息并指導(dǎo)施工。④在盾構(gòu)進(jìn)入管線重要影響范圍內(nèi)以前，以已通過段所得到的地層變形實(shí)際監(jiān)測成果為基礎(chǔ)，再次對管線區(qū)內(nèi)的地面沉降作出進(jìn)一步預(yù)測，以期準(zhǔn)確反映實(shí)際情況并據(jù)此作出正確的管線保護(hù)方案。⑤當(dāng)施工前預(yù)測和施工中監(jiān)測分析確認(rèn)管線可能受到有害影響時(shí)，將根據(jù)實(shí)際情況采用臨時(shí)加固或管下地基注漿等保護(hù)措施。該合流污水管最大沉降量為-9.2mm，對管線安全沒有影響。8、聯(lián)絡(luò)通道施工聯(lián)絡(luò)通道采用冷凍法施工。聯(lián)絡(luò)通道施工是區(qū)間隧道施工中的重點(diǎn)。（1）聯(lián)絡(luò)通道施工范圍內(nèi)地質(zhì)情況第④層灰色淤泥質(zhì)粘土、第⑤1-1層灰色粘土，⑤1-2層灰色粉質(zhì)粘土。該土層具有高壓縮性、低強(qiáng)度、靈敏度高、透水性強(qiáng)等特點(diǎn)，在動(dòng)力作用下易產(chǎn)生流變現(xiàn)象，土體內(nèi)聚力小、承載力低，無法自穩(wěn)，因此旁通道施工適于凍結(jié)法施工。（2）聯(lián)絡(luò)通道施工中控制要點(diǎn)凍土帷幕的關(guān)鍵點(diǎn)在其拱部，為此，在旁通道頂部設(shè)兩排凍結(jié)孔，以加大凍土帷幕拱部厚度，并使旁通道頂部的一排凍結(jié)孔穿越對面隧道頂部管片，確保凍土帷幕拱部與隧道管片間有足夠大的接觸面積；為了確保凍土帷幕強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇比較安全的平面彈性計(jì)算模型，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，取較大的備用系數(shù)，即實(shí)際加固范圍要比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大。為杜絕在施工凍結(jié)孔時(shí)容易鉆孔出泥的問題，采用水平鉆孔機(jī)，實(shí)現(xiàn)無水鉆進(jìn)。加強(qiáng)凍結(jié)過程檢測。在凍土帷幕內(nèi)布置測溫孔和壓力釋放與觀測孔，以便正確測定凍土厚度和判斷凍土帷幕是否交圈。對側(cè)隧道管片附近土層的凍結(jié)情況將成為控制整個(gè)凍土帷幕安全的關(guān)鍵，為此，在對側(cè)隧道管片上沿凍土帷幕四周安裝測溫孔，以全面監(jiān)測凍土帷幕的形成過程。在旁通道襯砌中預(yù)埋壓漿管，采用注漿的方式以補(bǔ)償土層融降。注漿配合凍土帷幕融化過程進(jìn)行，開始可注粘土水泥漿，解凍結(jié)束后改注水泥漿；注漿采取“少量多次”的原則，確保土層解凍后地面沉降控制在30mm以內(nèi)。在整個(gè)施工過程中，嚴(yán)密監(jiān)測地面和隧道變形，做好信息化施工，確保地面建筑物和隧道本身的安全。做好施工預(yù)案，確保突發(fā)情況時(shí)的應(yīng)對施工措施到位。9、管片上浮結(jié)合上海盾構(gòu)施工中常見的管片上浮難題和本標(biāo)段地質(zhì)水文資料，詳細(xì)地分析了產(chǎn)生管片上浮的原因，結(jié)合上浮的原因采