天津地铁1号线小白楼至下瓦房区间隧道工程
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天津地铁1号线下瓦房站~小白楼站区间隧道工程施工组织设计1.工程概况1.1工程简述小白楼~下瓦房区间隧道工程是天津市地铁1号线(新建段)工程中重要组成部分。
该区间隧道地处天津市中心区域,且盾构基本在南京路、大沽南路等路段下平行推进,沿线经过的区域有:小白楼商业区、河西区重要的商业中心以及天津市主要的办公区,其中在盾构轴线上方的有百年历史的王仲山旧居(砖木结构)为控制重点。
地面两侧的主要建筑物中国建设银行、亚太大厦(在建)等,并且在隧道上方分布有众多市政和公用管线,口径大、压力高、影响范围广。
该区间隧道采用盾构法施工,整个区间用1台盾构机完成推进。
区间隧道双线全长2087.699m。
隧道在DK16+400.000m处设左右线联络通道,采用冰冻加固工艺施工。
盾构从下瓦房站北端头井始推,沿右线方向推进至小白楼站南端头井,然后在井内对盾构进行解体,吊运至下瓦房站北端头井安装,沿左线方向推进至小白楼南端头井。
隧道贯通后,盾构解体吊出。
本工程右线计划出洞日期为:2003年9月1日;计划贯通日期为:2004年1月10日。
左线计划出洞日期为:2004年3月1日;计划贯通日期为:2004年7月11日。
实际盾构施工总工期为315天。
隧道轴线具体描述:(1)平面曲线情况①左线隧道平面轴线:自下瓦房北井起始,首先为26.884m的标准环段,接曲线半径R450m、长度为166.516m的左曲环段,再接233.096m的标准环段,然后接曲线半径R350m、长度为339.566m的右曲环段,最后接281.852m的标准环段至小白楼南井。
②右线隧道平面轴线:自下瓦房北井起始,首先为23.993m的标准环段,接曲线半径R450m、长度为166.516m的左曲环段,再接231.034m的标准环段,然后接曲线半径R350m、长度为339.566m的右曲环段,最后接278.676m的标准环段至小白楼南井。
(2)竖向曲线情况该区间隧道的坡度在0.3%~1.5%坡度之间转化,其间转化的过渡缓和竖曲线最小半径为R3000m,最大为R5000m。
天津地铁1号线盾构穿越百年故居施工技术摘要天津地铁1号线(新建段)首次采用盾构法进行施工,在下瓦房~小白楼区间隧道(左、右线)施工中,盾构机要穿越具有百年历史地王仲山故居建筑物,施工难度高.文章就盾构穿越建筑物时采取地技术措施加以叙述,通过对监测数据地分析 ,证明所采用地技术措施是切实有效地,可供同类工程借鉴.关键词天津地铁盾构隧道王仲山故居施工技术监测1 概述天津地铁1号线工程小白楼~下瓦房区间隧道,地处天津市中心区域,沿线经过小白楼商业区、河西区地商业中心以及天津市主要地办公区,其中重要地建筑物有王仲山故居.王仲山故居位于南京路与浦口道交界处(河西区重要地商业中心南京路21号),已有百余年历史,是天津市政府颁布地重点建筑物保护单位.该建筑物为砖木结构地3层楼房(带地下室和顶子间),一层为半地下,具有德国传统风格.区间隧道地左、右线从王仲山故居及其周边建筑物下部穿过(见图1).盾构轴线在此处由R350 m地曲线段变为直线段.区间隧道采用盾构法施工,双线隧道全长2087.699 m;隧道外径为6.2 m,内径为5.5 m;隧道管片设计强度为C50,宽1 m,整环管片分为1块F封顶块、2块L邻接块、3块标准块,采取通缝拼装形式,纵、环向均采用M30弯螺栓连接;管片接缝防水采用弹性密封垫(三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶).2 地质概貌该区间隧道区域地土层主要为第四系全系统人工填土层(人工堆积Qml)、第Ⅰ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q43al)、第Ⅰ海相层(浅海相沉积层Q42m)、第Ⅱ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q41al)、第四系上更新统第Ⅲ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q3cal)、第Ⅱ海相层(滨海~潮汐带相沉积层Q3dmc)及第Ⅳ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q3cal).盾构主要穿越④、④3、⑤、⑥和⑥4等土层,土层地性能指标见表1.3 盾构机穿越王仲山故居技术措施3.1 理论地表变形计算盾构穿越王仲山故居前,根据派克(Peck)地地层损失概念进行理论计算.假定施工引起地地面沉降是在不排水情况下产生地,那么,所有地沉降槽地体积应等于地层损失地体积;假定地层损失在隧道长度上是均匀分布地,那么,地面沉降地横向分布呈正态分布曲线.采用地面沉降量地横向分布公式估算,王仲山旧居地最大沉降量为-2.2 cm,2个角部沉降分别为-2.1 cm和-0.3 cm.3.2 利用《专家系统》进行预测《专家系统》即《盾构法隧道施工智能化辅助决策系统》软件.将土层地性能指标、盾构施工掘进参数等输入系统,运用静态预测,对其沉降量和土体扰动等情况进行分析,并显示数值,指导施工.预测盾构在穿越过程中,正常施工情况下,盾构切口土压应控制在0.216 MPa,地面最大变形量为-9.974 mm,最大隆起量为+8.015 mm.3.3 右线隧道施工技术措施⑴在盾构穿越王仲山故居过程中,应严格控制切口平衡压力,减少波动;推进速度为1~2 m/min,均衡、匀速施工,以减少盾构推进变化对土体地扰动;出土量为31 m3/环.⑵此段隧道轴线恰好由R350 m地曲线段变为直线段,所以事先应调整好盾构地姿态,严格控制盾构纠偏量,控制和掌握盾构单次纠偏地幅度,以减少纠偏对周围土体扰动造成地影响 .⑶严格控制同步注浆量(取建筑空隙地180%~250%,即3.4~4.7 m3)和浆液质量,减少施工过程中地土体变形.同步注浆浆液地配比,在原有浆液中加入适量地水泥,以提高浆液地后期强度,稠度控制在9~11,且保证不会堵塞注浆管.具体配比见表2.⑷壁后补压浆在盾构推进同步注浆后,为进一步加强土体后期强度和空隙填充密实度,根据地面监测变形情况,进行壁后补压浆,浆液为双液浆,壁后注浆压力一般控制在0.2~0.5 MPa,注浆量一般控制在0.2~2 m3.浆液配比及浆液性能见表3、表4.3.4 左线隧道施工技术措施在总结右线隧道地施工经验后,对补压浆作了一些改进.⑴调整同步注浆浆液地配比,见表5.⑵把壁后补压浆改为盾构推进同步二次补充注浆.4 施工监测4.1 监测方法⑴连通管自动监测连通管监测是一种高科技地仪器,具有连续性和时效性,监测精度较高.⑵普通水准监测4.2 测点布置普通水准测量,是在建筑物外部布设监测点,共布置16个;王仲山故居内地地下室选用连通管监测设备,在左、右线隧道盾构穿越时,分别按不同位置布设6个监测探头及水准点(以便进行水准地联测与校核),每15 min采集1次监测数据,精度为0.1 mm.左、右线隧道盾构穿越王仲山故居时地测点布置见图1、图2.4.3 监测结果用连通管监测左、右线隧道盾构穿越王仲山故居时地沉降曲线见图3、图4.图5、图6是左、右线隧道盾构穿越后建筑物累积沉降曲线图;图7、图8为左、右线隧道盾构穿越后地面纵向累积沉降曲线图.4.4 结果分析沉降地理论计算值与实际测量值见表6.⑴从表5数据可以看出:实际测量值比理论值小,证明施工中所采取地措施是有效果地,如控制同步注浆和出土量可以防止土体损失,可以减小房屋及地面沉降;控制土压、推进速度和减小纠偏量,可以减小施工对土体地扰动,从而减小后期沉降.⑵专家系统预测值比Peck理论计算值更接近实际测量值,说明专家系统是在总结长期实践经验地基础上,结合本工程地特殊情况,给予地提示和理论指导是比较切合实际地.⑶左线沉降情况比右线好(沉降总体较小,不均匀沉降程度较好),证明在左线施工时地改进措施是合适、可取地,即在左线施工过程中,将原用惰性浆液调整为缓凝浆液,浆液地初凝时间缩短,减小了施工时地初期沉降;浆液地强度也有一定地提高,使得房屋后期沉降和不均匀沉降大大减小;在左线施工时,根据监测报表,把二次补压浆改为预先二次注浆,这样避免了等地表发生变化后再补压浆,从而减小了地表起伏扰动.5.结论王仲山故居为老式砖木结构,基础薄弱,为保护这百年故居,在左、右线隧道盾构施工前,采纳了专家系统地指导意见,对施工参数进行预定;在施工过程中,严格控制平衡压力、推进速度及盾构纠偏量,减小盾构施工对土体地扰动,从而减小后期沉降;在同步注浆时,采用缓凝浆液,采用与盾构推进同步二次补充注浆地方式.右线隧道施工后,测得房屋最大沉降量为-9.2 mm,不均匀沉降仅为0.54‰,连通管测量房屋变化为-1.8~-7.1 mm;左线隧道施工进行一定调整后,测得房屋最大沉降量为-8.4 mm,不均匀沉降为0.32‰,连通管测量房屋变化为+1.2~-3 mm.盾构2次穿越王仲山故居,建筑物地沉降仍能得到很好地控制,由此足以说明,施工过程中采取地措施是行之有效地,可供同类工程施工借鉴.。
铁道第三勘察设计院城市轨道交通设计分院第二届国际地铁、轻轨及城市交通技术展览会上关于天津地铁设计--1、2、3号线设计介绍[ 作者:| 来源: | 时间:2005-11-4 22:10:00 ]一、建设天津地铁的意义天津市是我国四大直辖市之一,是华北地区海路交通枢纽和首都门户,也是我国北方的商贸金融中心、技术先进的综合性工业基地、全方位开放的现代化国际港口大都市。
随着天津市国民经济的持续发展,城市化进程加快,同时对交通的需求急剧上升,中心城区的道路交通矛盾日益突出。
近年来市政府虽然加大了城市交通特别是道路工程设施的投入,但仍远远不能适应城市经济发展的要求。
大容量的城市轨道交通系统,是实现现代化城市必要的基础设施,是城市实现现代化的标志。
天津地铁的修建,不仅能完善天津市的城市基础设施,为乘客提供安全、快速、舒适的交通工具,而且在促进城市合理布局、改善交通结构、保护生态环境、创造优良的投资环境、加速经济发展和把天津市建成我国北方重要经济中心,都具有及其重要的经济和政治意义。
天津市是铁三院的大本营所在地。
三院人义不容辞地肩负起了市政府和1000多万市民对城市轨道交通建设的期望和重托。
设计者决心集几十年的工程设计经验,带着几代人的殷殷期望,用聪明的智慧和辛勤的汗水为天津城市轨道交通描绘出宏伟蓝图。
二、线网规划概况1.中心城区快速轨道交通线网规划新的天津市中心城区快速轨道交通系统规划,由9条轨道交通线路组成。
天津地铁1号线、2号线、3号线为轨道交通骨干线;天津地铁4号线、5号线、6号线为轨道交通填充线;7号线、8号线为轨道交通外围线;9号线为津滨轻轨。
总长度为227km。
2.天津地铁1、2、3号线线路走向天津地铁1号线是天津市南北交通主干线。
北起刘园高架站,沿辰昌路、丁字沽三号路,线路在本溪路与咸阳北路间由高架转入地下,过勤俭道折向南,下钻子牙河、铁路天津西站与原地铁天津西站站接轨,沿地铁既有线经大丰路、西马路、南开三马路、南京路在既有新华路站与新建线南段接轨,继续沿南京路、大沽南路,过解放南路、洪泽路口后由地下转为高架,沿珠江道过财经学院站后,由高架转向地面,南至双林站。
天津市地铁1号线工程简介【摘要】天津市快速轨道交通线网规划为7条线(6条地铁、1条轻轨),其中地铁1号线工程线路全长26.188km,共设22个地下车站,计划2005年底全线通车。
文章简单地介绍了天津地铁1号线的工程概况、当地的地质及水文条件,以及车站、区间隧道的施工方法。
【关键词】天津地铁水文地质车站区间隧道施工方法一、概述天津市是我国四大直辖市之一,是华北地区海陆交通枢纽。
快速轨道系统规划了7条线路,总长度达160.6km,共设车站131座。
地铁1号线为天津市快速轨道交通线网规划中的南北骨干线,北起刘园,南至双林,全线总长为26.188km,其中:既有地下线路7.335km,新建地下线路8.043km,高架线路8.743km,地面线路1.509km,过渡段0.558km。
天津地铁既有线(自西站站至新华路站)始建于1970年,于1984年建成通车,属浅埋式地铁;全线设有8个车站,平均站距1km;目前已运营了将近20年。
刘园至西站和新华路至双林是既有段的北伸和南延,组成完整的1号线。
该线从刘园出发,沿辰昌路、丁字沽三号路采用高架通过,过本溪路后入地下转向东南,穿越天骄公寓住宅区、洪湖里住宅区、造纸三厂、子牙河、石棉瓦厂,在铁路西站与既有线北端点相接,既有线过西站后沿大丰路、西马路、南开三马路、南京路至新华路东侧,再经大沽南路过围堤道、土城后转为高架线,通过大沽南路、微山路、珠江道,在财经学院东侧变为地面线进入终点双林站,见图1。
全线共设车站22座,其中高架站8座(刘园站、西横堤站、果酒厂站、本溪路站、陈塘庄站、复兴门站、华山里站、财经学院站),地下站13座(勤俭道站、洪湖里站、西站站、西北角站、西南角站、南开二纬路站、海光寺站、鞍山道站、营口道站、小白楼站、下瓦房站、南楼站、土城站),地面站1座(双林站)。
地铁1号线项目共投资786 800万元,计划工期2002~2005年,目前已开工的地铁1号线总设计部门为天津铁三院。
天津地铁1号线下瓦房―白楼旁通道冻结帷幕的设计与施工重点分析摘要:从煤矿建井施工法到公共建筑施工方法互相采用是目前各不同行业间施工技术相互渗透、相互影响的结果。
文章针对地铁工程中联络通道采用冻结施工法进行施工给予了从设计到施工重点的细致论述,探讨了适合北方地铁冻结施工的工法。
关键词:冻结施工法;联络通道;隧道;帷幕天津地铁1号线工程下瓦房-小白楼联络通道施工,是天津市在地铁盾构区间首次采用的冻结施工法,虽然该方法在煤矿中广泛应用,但在北方地铁,特别是天津地铁还是首次。
由于该方法施工成本较低,质量易于保证,因此,将其成熟的支护、开挖技术应用到北方地铁是极其重要的。
做为冻结法中关键工序及控制点:冻结帷幕的质量关系到整个工程的质量与安全,笔者将已完成的下瓦房-白楼联络通道有关冻结帷幕的设计和施工的重点进行分析,共同探讨适合北方地铁冻结施工的工法。
1 工程概况该联络通道工程位于天津市河西区下瓦房-小白楼区间隧道的中部,即DK16+400.000m处,通道为直墙圆弧拱结构,集水井为矩形结构,通道和集水井均采用两次衬砌,结构衬为钢筋混凝土,结构底部埋深约22m,设计加固地层体积约为2100m3,采用冻结法支护、开挖。
联络通道由与左、右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成(见图1)。
工程地质条件:联络通道位置地面标高为+2.2m左右,隧道上覆土层厚14.6m。
联络通道施工范围内土层主要为第四系全新统中组相层粉土、淤泥质粉质粘土和第四系上更新统三组相层粉质粘土,其土层土质松软、结构松散、孔隙比大、含水丰富、承载力低、容易压缩和在动力作用下易流变,开挖后天然土体本身难以自稳。
因此,在该地层内开挖构筑联络通道前,冻结帷幕的质量尤为重要。
2 冻结帷幕方案设计2 .1 冻结帷幕方案设计冻结帷幕方案设计的基本原则是:①冻结帷幕方案设计必须满足联络通道施工的安全和质量要求,即保证冻土帷幕有足够的强度,冻结帷幕水平孔(斜孔)布设合理,满足施工及规范要求,在设计中应重点考虑联络通道顶部薄弱部位。
一、工程概况第32合同段小白楼~下瓦房区间隧道工程是天津市地铁1号线(新建段)工程中重要组成部分。
该区间隧道地处天津市中心区域,且盾构基本在南京路、大沽南路等路段下平行推进,沿线经过的区域有:小白楼商业区、河西区重要的商业中心以及天津市主要的办公区,其中在盾构轴线上方的有百年历史的有王仲山旧居(砖木结构)为控制重点。
地面两侧的主要建筑物中国建设银行、亚太大厦(在建)以及河西骨科医院等。
该区间隧道采用盾构法施工,整个区间用1台盾构机完成推进。
推进的方向为:盾构从下瓦房站北端头井始推,沿右线方向推进至小白楼站南端头井,然后在井内对盾构进行解体,吊运至下瓦房站北端头井安装调试后,沿左线方向推进至小白楼南端头井。
隧道贯通后,盾构解体吊出。
区间隧道全长1050.15m,双线全长2130.30m。
隧道在DK16+400.000m处设左右线联络通道,采用冰冻加固工艺施工。
电气方面:甲方在工地北大门处提供了二路10KV的高压电源;在生活区提供了二路容量为315KVA的低压电源。
二、配电设计标准1、«施工现场临时用电安全技术规范» JGJ46-882、«建设工程施工现场供用电安全规范» GB50194—933、«供配电系统设计规范» GB50052—954、甲方提供的现场电源资料5、现场临时用电设备负荷和配置资料6、本工程配电方式采用三相五线制三、电压、负荷等级分类1、电压等级分类:隧道盾构推进采用高压供电,电压等级10KV,盾构容量为1000KVA。
其它施工用电采用低压供电,电压等级0.4KV,采用三相五线制。
2、负荷等级分类一级负荷:盾构设备、隧道照明负荷。
其它用电设备一般归为三级负荷。
四、施工负荷统计1、盾构机负荷2、地面施工区、隧道内、生活区等负荷五、总体配电方案根据甲方提供的现场电源资料:(1)甲方提供一路10KV高压电源;(2)甲方提供二座315KV A的10KV/380V的低压电源,位置在生活区。
地下空间工程施工案例——以天津市津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程为例一、工程背景天津市津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程,是天津市滨海新区重要的交通枢纽工程,位于滨海西站附近,工程主要包括地下两层连续多跨箱型结构,总建筑面积约为23266平方米。
该工程主要为天津市轨道交通B1、Z2、B3线提供预留地下通行区间、接收地铁盾构机。
工程分为一期和二期,一期为建设公共区域部分,二期为地铁线路的线间距过渡及盾构施工预留。
二、施工难点1. 工程位于繁忙的交通枢纽,施工场地狭小,施工期间需保证周边交通的顺畅。
2. 工程地质复杂,地下水位较高,给施工带来一定的困难。
3. 工程主体结构为地下两层连续多跨箱型结构,施工精度要求高。
4. 施工过程中需克服疫情、汛期、劳动力短缺、原材料紧张等诸多困难。
三、施工措施1. 针对施工场地狭小的问题,项目团队合理规划施工场地,优化施工方案,确保施工期间不影响周边交通。
2. 针对地质复杂、地下水位较高的问题,采用降水施工技术,确保工程安全顺利进行。
3. 针对施工精度要求高的问题,采用高精度测量仪器,严格控制施工质量。
4. 针对疫情、汛期、劳动力短缺、原材料紧张等问题,项目团队积极与政府部门、供应链企业沟通,争取政策支持,确保施工资源充足。
四、施工成果天津市津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程,在克服种种困难的情况下,取得了显著的施工成果。
工程于2022年12月顺利完成中板施工,标志着项目主体结构施工进入收尾阶段。
接下来,项目团队将继续推进装饰装修施工及机电安装工程,确保项目高标准履约。
五、项目意义天津市津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程,是天津市滨海新区标志性项目,对改善天津市滨海新区交通条件、促进京津冀一体化发展具有重要作用。
项目的顺利施工,将为天津市轨道交通B1、Z2、B3线提供预留地下通行区间、接收地铁盾构机,进一步提升滨海新区的城市品质,为市民提供便捷的交通出行体验。
天津地铁1号线小白楼至下瓦房区间隧道工程
一、工程概况
小白楼~下瓦房区间隧道工程是天津市地铁1号线(新建段)工程中的重要组成部分。
其地处天津市中心区域,且盾构基本在南京路、大沽南路等路段下推进,沿线经过的区域有小白楼商业区、河西区重要的商业中心以及天津市主要的办公区,其中区间隧道轴线上有百年历史的王仲山旧居(砖木结构),两侧有中国建设银行、亚太大厦(在建)等主要建筑物,并在隧道上方布有众多口径大、压力高的市政公用管线。
小白楼~下瓦房区间隧道双线全长2087.699m,在DK16400.000m处设左右线联络通道。
隧道外径6.2m、内径5.5m,管片宽1.0m,通缝拼装。
衬砌的设计强度为C50,整环管片分6块,由1块封顶块(F)、2块邻接块(L)、3块标准块(B)构成。
纵、环向均采用M30弯螺栓连接;管片接缝防水采用弹性密封垫(三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶)。
二、工程地质情况
该区间隧道区域的土层主要为第四系全系统人工填土层(人工堆积Qml)、第I陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q34al)、第I海相层(浅海相沉积层Q24m)、第Ⅱ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Q14al)、第四系上更新统第Ⅲ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Qc3al)、第Ⅱ海相层(滨海~潮汐带相沉积层Qd3mc)及第Ⅳ陆相层(河床~河漫滩相沉积层Qc3al)。
盾构主要穿越④、④3、⑤和⑥4等土层,土层的物理力学指标见表1。
表1物理力学指标
三、盾构掘进机
德国海瑞克土压平衡铰接式盾构是目前国际上比较先进的盾构机械设备。
盾构直径为6390mm,全长约48m,主体长8.47m,重约300t。
盾构机共有32个千斤顶(分为16组),行程为2.2m,单个千斤顶推力为1078kN,总推力为34511kN;14个铰接千斤顶,行程为150mm。
盾构拼装机有6个自由度,可以全方位运动;螺旋机功率为110kW,直径为700mm,最大扭矩为190kNm。
盾构还配备管片喂片机,可以放置3块管片。
盾构机的总功率约为1000kW。
由于盾构增加了铰接部分,使盾构切口至支撑环、支撑环至盾尾都形成活体,增加了盾构的灵敏度,使其在施工过程中,对隧道的轴线控制更加方便,并使管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。
四、盾构施工技术
1盾构出洞
(1)洞门的凿除
盾构出洞前应将洞圈内800mm厚的地下连续墙(其结构形式为内外2排主筋和横向筋及连接筋)凿除,暴露出外侧的加固土体,然后开始正式推进施工。
洞门凿除时,先在洞圈内搭设钢制脚手架;在刀盘前加垫木板条,保护刀盘不在吊除混凝土块时被砸坏;在洞门内凿5个孔(均匀分布),用来观察外部土体情况,若土体情况良好,则分块凿除洞门混凝土,先
凿出内、外排钢筋,并割去内排钢筋,保留外排钢筋;在每块混凝土凿出1个吊装孔,清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块,然后按照先下后上的顺序逐块割断外排钢筋,吊出混凝土块。
洞门凿除要连续施工,尽量缩短作业时间,以减少正面土体的流失量;由专职安全员进行全过程监督,由专人对洞口上的密封装置做跟踪检查,清除洞口内杂物、混凝土碎块,保护洞口密封装置。
(2)土体加固
洞门前土体加固采用φ800@600深层搅拌桩,深层搅拌桩和地下连续墙间的空隙用φ600的高压旋喷桩加固。
加固平面尺寸为7.4m(宽)×25.4m(长),桩深为18.197m,其中上部5.5m为弱加固区,其余为强加固区。
土体加固后的强度qu≥0.8MPa。
2.出洞施工参数的设置
(1)平衡土压设定
根据区间出洞段地质情况,通过水土合算公式计算得P=0.182MPa,经过水土分算(郎肯土压理论),计算得Pa≈0.168MPa,考虑出洞阶段盾构需穿越加固的土体,因此初始平衡压力取0.175MPa。
在实际推进中,根据地面变形情况的反馈,平衡压力取值改为0.20MPa(根据水土合算公式,反推得在天津地质情况下,侧向静止平衡压力系数k0取值约为0.9~1.0。
因此在今后的推进过程中,可用其来计算正面的平衡压力)。
3.推进施工
(1)隧道轴线的控制
本盾构千斤顶分上下左右4个区域,通过区域油压的调节,使所有千斤顶的合力与作用于盾构上的阻力的合力形成1对有利于控制推进轴线的力偶。
隧道轴线的位置是由盾构的水平和高程偏差来控制的,盾构应根据盾尾与成环管片的位置来调整偏移方向,即根据左右千斤顶及上下千斤顶的长度差来控制盾构的偏移量。
盾尾与成环管片的间隙理论上为45mm,实际施工中控制在±50mm内。
由于盾构切口到盾尾的距离一般约为5m,盾构推进中,切口所处的位置即是随后盾尾将要到达的位置,因此控制好盾构的姿态对管片成环的轴线是至关重要的;而盾构的受力后靠是成环管片,因此成环管片的位置直接影响盾构的纠偏量,此外,盾构姿态不佳也导致盾尾对管片挤压,造成破损渗水。
所以盾构姿态的控制和管片拼装控制是相辅相成的。
(2)地面变形的控制
①盾构推进引起的地面形变
当设置平衡压力P0小于实测土压力P1时,即平衡压力低于正面土压,造成超挖,地面将产生沉降;当P0>P1时,即平衡压力高于正面土压,造成欠挖,地面将产生隆起。
因此,应控制螺旋机转速或推进速度来控制盾构正面地面土体的变形。
②同步注浆引起的地面形变
管片在盾尾内进行拼装,管片直径为6.2m,而盾构的直径为6.39m,由此存在1个95mm宽的圆环,这就是盾构施工的建筑空隙。
如果不填充这一建筑空隙,周围土体就会向此空隙移动,从而造成地面的沉降,因而在盾构推进中须采用同步注浆来充填建筑间隙。
每推进一环的理论建筑空隙为1.87m3,一般每环的压浆量为建筑空隙的150%~250%,泵送出口处的压力应根据不同深度和土质来控制,一般为0.3MPa左右。
浆液配比见表2,浆液稠度为9~11cm。
③地面监测
运用地面监测来反映地面变形,而地面变形信息是指导推进施工的重要条件之一,盾构推进参数需要根据地面变形信息来制定,因此必须及时而准确地进行反馈。
(3)管片拼装
隧道是由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成,成环形式为小封顶纵向插入式。
管片的拼装质量直接影响隧道最后的成形质量,因此管片在拼装过程中必须控制以下几点:
①在管片拼装过程中要严格把握衬砌环面的平整度,根据隧道轴线的坡度确定环面的超前量,并根据测量得出的管片椭圆度加以控制;
②严格控制管片成环后的环、纵向压密量;
③管片在做防水处理之前,必须对管片进行环面、端面的清理,然后再进行防水橡胶条的粘贴;
④在拼装过程中要清除盾尾处拼装部位的垃圾和杂物,同时必须注意管片定位的正确性,尤其是第一块管片的定位会影响整环管片成环后的质量及与盾构的相对位置良好度;
⑤根据整环测量的成果报告以及管片与盾壳间的间隙,及时、充分利用铰接装置等调整管片拼装的姿态;
⑥每块管片拼装结束后,伸出千斤顶并控制到所需的顶力,再进行下一块管片的拼装,从而完成一环的拼装;
⑦每块管片拼装后,及时调整圆环椭圆度至符合要求,再调整千斤顶的顶力,防止盾构姿态发生突变;
⑧严格控制环面平整度,控制相邻块管片的踏步,防止邻接块接缝处管片碎裂;
⑨控制环面超前量,经常检测管片圆环环面与隧道设计轴线的垂直度,当管片超前量超过控制量时,应用楔子给予纠正,从而保证管片环面与隧道设计轴线的垂直;
⑩控制相邻环高差,不超出允许范围;控制管片的旋转,及时纠正管片的旋转方向及旋转量。
成环管片由纵、环向螺栓连接,其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量。
因此在每环管片拼装结束后,及时拧紧连接管片的纵、环向螺栓;在推进下一环时,应在千斤顶顶力的作用下,复紧纵向螺栓;当成环管片推出车架后,必须再次复紧纵、环向螺栓。
五、施工小结
1.天津地铁1号线小白楼~下瓦房间区间隧道中心标高基本处在-9~-13m的粉质粘土层内,较适合盾构推进施工,但此段为第Ⅰ海相层和第Ⅱ陆相层,土层为交互状,上下土质软硬变化较大,局部土质砂性较强,因此,盾构在推进中受到一定程度的影响。
2.根据盾构推进中实际测得的平衡压力,反馈演算出土的侧向静止平衡压力系数为0.9~1.0,用此值计算出的平衡压力与实际土压较为接近,便于控制地面的变形。
3.盾构在此标高段内推进时,推力基本为10000~12000kN,推进速度以4cm/min左右较为合适。
4.通过施工控制和辅助措施,地面的变形情况大部分能够控制在5~-10mm的范围内。
天津地铁1号线小白楼~下瓦房区间隧道采取的施工方法和技术措施,可供天津地铁其他区间隧道(采用盾构法)施工作参考。