安元西路站~春申湖路站區(qū)間下穿蘇虞張公路設(shè)計方案-精

蘇州市軌道交通 4號線及支線工程安元西路站~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院2013年04月蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案目錄1.工程概況........................................................................................11.1設(shè)計概況........................................11.2蘇虞張公路基本資料...............................................................31.3巖土工程條件...........................................................................32.下穿蘇虞張公路設(shè)計方案............................................................42.1蘇虞張公路控制要求................................................................42.2區(qū)間下穿蘇虞張公路技術(shù)措施................................................43.盾構(gòu)下穿蘇虞張公路時應(yīng)急預(yù)案................................................6上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 I蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案工程概況1.1設(shè)計概況蘇州市軌道交通四號線安元西路站 ~春申湖路站區(qū)間在里程右DK3+498.6~右DK3+544.7位置處下穿蘇虞張公路，公路與四號線線路夾角約為38°。本區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，圓形斷面，盾構(gòu)隧道外徑6.2m，隧道頂至路面距離約為16.26~16.48m，兩者關(guān)系見圖2-1、2-2，蘇虞張公路現(xiàn)場照片見圖2-3。圖2-1隧道與蘇虞張公路平面關(guān)系圖上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 1蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案圖2-2隧道與蘇虞張公路立面關(guān)系圖圖2-3蘇虞張公路現(xiàn)場照片上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 2蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案1.2蘇虞張公路基本資料根據(jù)冶金工業(yè)部華東勘察基礎(chǔ)工程總公司提供的《蘇州市軌道交通4號線、4號支線沿線地下建（構(gòu)）筑物調(diào)查項目成果報告 》，穿越處公路的參數(shù)如下：本段路基全幅采用換土墊層和換土墊層 +等載預(yù)壓跨處理，路面標(biāo)高 4.15m。1.3巖土工程條件1）土層概況本區(qū)間地基土均為第四系全新世至早更新世沉積的疏松沉積物，以粘性土為主，間夾砂性土。本段區(qū)間隧道主要經(jīng)過④1粉質(zhì)粘土層及⑥1粘土層。各主要土層參數(shù)參見表1.1。土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表表1.1固結(jié)系數(shù)靜止壓縮性(10-3cm2/s)直剪(固快)滲透系數(shù)土層代號重度γ側(cè)壓(kN/m3)力系及名稱α1-2Es1-2垂直水平數(shù)CkΦk垂直水平(MPa-1)(MPa)(kPa)(度)Kv(cm/s)KH(cm/s)K0①3素填土19.10.4753.970.6012.010.0③1粘土19.90.2876.362.8242.7150.4853.913.71.0E-71.2E-7③2粉質(zhì)粘土19.30.3605.492.3942.3010.5126.814.09.0E-71.1E-6③3粉土夾粉19.40.20110.7212.03913.0970.448.327.75.65E-3質(zhì)粘土④1粉質(zhì)粘土19.20.3825.551.6542.1180.5824.012.52.0E-53.2E-5⑥1粘土20.20.2188.072.9053.4220.4564.214.79.7E-81.1E-7⑥2粉質(zhì)粘土19.60.2996.382.2002.4300.4937.313.84.2E-75.3E-7夾粘土⑦1粉質(zhì)粘土19.40.3485.512.0101.65326.712.71.4E-61.9E-6上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 3蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案2）地下水根據(jù)地下水埋藏條件，可將地下水分為孔隙潛水、微承壓水及承壓水。潛水含水層主要由①填土層組成，勘察區(qū)域內(nèi)均有分布。微承壓水含水層由晚更新統(tǒng)沉積成因的土層組成，主要為③ 3粉土及④2粉土夾粉砂層，其透水性及賦水性中等。承壓水含水層由晚更新統(tǒng)沉積成因的土層組成，為⑦ 2粉土夾粉質(zhì)粘土和⑨粉土夾粉質(zhì)粘土層。下穿蘇虞張公路設(shè)計方案2.1盾構(gòu)下穿蘇虞張公路控制要求1） 蘇虞張公路沉降≤20mm，隆起≤10mm。2） 報警值為控制標(biāo)準(zhǔn)值的 70%，當(dāng)變形量超過報警值時，應(yīng)及時查明原因，采取有效措施防止變形繼續(xù)發(fā)展。2.2區(qū)間下穿蘇虞張公路技術(shù)措施根據(jù)以往經(jīng)驗，盾構(gòu)施工對蘇虞張公路的影響較小，但實(shí)際施工過程中由于盾構(gòu)施工參數(shù)動態(tài)控制的不穩(wěn)定及同步注漿、壁后注漿等施工輔助手段的不及時，仍可能給施工安全帶來不穩(wěn)定因素，因此本次設(shè)計分別提出了如下技術(shù)措施和要求：1）保持盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定可以通過優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)來控制。 掘進(jìn)參數(shù)主要有：刀盤和土艙壓力、排土量和推進(jìn)速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速、刀盤千斤頂總推力、注漿壓力與時間、注漿方式、漿體性能、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)和管片拼裝偏差等。上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 4蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案刀盤推進(jìn)速度：應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件勻速推進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度不超過2cm/min。盾構(gòu)機(jī)推力：以控制在開挖面上方地面隆起 3~4mm為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，在盾構(gòu)機(jī)通過蘇虞張公路時，應(yīng)采用合理的推力以控制開挖面上方地面隆起3~4mm為宜。2）二次注漿盾構(gòu)通過蘇虞張公路時，應(yīng)對路面進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)過采取及時、多次、足量的補(bǔ)壓漿措施通過管片注漿孔對管片壁后進(jìn)行補(bǔ)漿施工，直到地面沉降基本穩(wěn)定。3）注意盾構(gòu)在曲線上推進(jìn)及盾構(gòu)糾偏蘇虞張公路位于本區(qū)間直線段，盾構(gòu)在推進(jìn)至蘇虞張公路前須對隧道軸線進(jìn)行精確定位以防軸線出現(xiàn)偏差， 避免糾偏的發(fā)生。如盾構(gòu)軸線有偏移則需推進(jìn)速度要放緩、 糾偏幅度不要過大（單次糾偏不大于2mm）、加大注漿量、加強(qiáng)糾偏測量工作等，以減小地層損失，降低地面沉降量。4）盾構(gòu)機(jī)檢修盾構(gòu)在穿越蘇虞張公路前 50m處必須進(jìn)行一次全面的檢修，以便盾構(gòu)機(jī)能保持良好的狀態(tài)，勻速連續(xù)地通過。在檢修盾構(gòu)機(jī)的同時，必須對配套設(shè)備也進(jìn)行一次全面的維修保養(yǎng)， 其中包括門吊、機(jī)車編組、砂漿攪拌站等配套設(shè)備，避免出現(xiàn)被迫停機(jī)事故。5）現(xiàn)場管線調(diào)查盾構(gòu)施工前應(yīng)使用探測儀對場地內(nèi)管線進(jìn)行現(xiàn)場探查， 明確管線上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 5蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案種類，具體位置、深度，對蘇虞張公路應(yīng)結(jié)合監(jiān)測要求進(jìn)行局部開挖探測，為以后的應(yīng)急預(yù)案實(shí)施做好必要的準(zhǔn)備。盾構(gòu)下穿蘇虞張公路時應(yīng)急預(yù)案根據(jù)上述分析，在盾構(gòu)施工時，將地層損失率控制在≤ 3%，蘇虞張公路的沉降可以滿足公路的技術(shù)要求， 但為防止可能存在的施工風(fēng)險，仍有必要制定必要的應(yīng)急預(yù)案。 施工單位在施工時應(yīng)引起足夠的思想重視，做好專項施工應(yīng)急預(yù)案，其中應(yīng)包含以下幾點(diǎn)：1）加強(qiáng)盾構(gòu)掘進(jìn)控制管理為確保蘇虞張公路安全，施工單位應(yīng)在本區(qū)間過蘇虞張公路前，通過盾構(gòu)試掘進(jìn)優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)， 信息化施工把地層沉降控制在允許的范圍內(nèi)，為順利掘進(jìn)通過蘇虞張公路做好盾構(gòu)施工的各項施工要素的選擇確定。2）盾構(gòu)施工風(fēng)險控制對于本段盾構(gòu)隧道的掘進(jìn)下穿蘇虞張公路來說，可能會出現(xiàn)的施工風(fēng)險有以下兩種：1）地層出現(xiàn)局部坍塌本段盾構(gòu)隧道頂部以上為粉土層及粉質(zhì)粘土層，如盾構(gòu)操作不當(dāng)是存在地層局部坍塌的可能性的，施工單位在掘進(jìn)時應(yīng)充分認(rèn)識到這一風(fēng)險因素，對盾構(gòu)掘進(jìn)出土量進(jìn)行嚴(yán)格控制，出土量應(yīng)控制在理論出土量的98%左右，如出現(xiàn)出土量超標(biāo)的情況應(yīng)立即關(guān)閉出土口，查明原因排除風(fēng)險，必要情況下根據(jù)出土情況注漿回灌地層，嚴(yán)禁出現(xiàn)蘇虞張公路下基礎(chǔ)突然塌陷的情況。上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 6蘇州市軌道交通四號線安原西路站 ~春申湖路站區(qū)間盾構(gòu)下穿蘇虞張公路設(shè)計方案（2）地層沉降過大當(dāng)盾構(gòu)參數(shù)控制不當(dāng)，地層擾動過大，蘇虞張公