上海地铁二号线盾构法隧道施工技术综述概况
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浅谈地铁隧道盾构法施工技术地铁隧道的建设是城市交通发展的重要组成部分,盾构法是目前常用的施工技术之一。
盾构法施工技术是指通过在地表上安装一台大型盾构机,将隧道挖掘和支护同时进行的一种施工方法。
下面将从盾构机的分类、施工过程和优点缺点三个方面来简要介绍地铁隧道盾构法施工技术。
首先是盾构机的分类,主要可以分为硬岩盾构机和软土盾构机两大类。
硬岩盾构机适用于地质较为坚硬的隧道工程,通过刀盘来破碎岩石,并使用螺旋输送机将岩石碎屑输送出去。
软土盾构机适用于地质条件较为松散的隧道工程,通过刀盘来破碎土壤,并使用螺旋输送机将土壤输送出去。
然后是施工过程。
盾构机施工的主要步骤包括:预制拼装井筒、启动盾构机、掌子面掘进、过水(过河)段施工、下沉段施工、终止掘进和取土运输等。
在整个施工过程中,随着掘进的进行,由于地下水压力的影响和地表压力的控制,需要进行隧道的相应支护,包括安装钢质支护结构和喷射混凝土衬砌等。
最后是盾构法施工技术的优点和缺点。
盾构法施工技术相对于传统的开挖法和块状法等,具有施工周期短、对地表影响小、安全性高等优点。
盾构法施工可以减少对地表交通和建筑物的干扰,降低噪音和震动,对于城市交通的正常运营和周边居民生活有较小的影响。
盾构法施工的缺点是设备投资大,施工需要大量的专业操作人员和技术人员,当遇到复杂的地质条件和地下水问题时,施工难度较大,容易导致工期延误和成本增加。
地铁隧道盾构法施工技术在城市地铁建设中具有重要的作用。
它通过先进的盾构机和支护设备,使地铁隧道的施工更加高效、安全、环保。
未来随着科技的进步和工程技术的不断创新,盾构法施工技术有望进一步完善和发展,为城市交通的发展提供更好的支撑。
盾构机近距离穿越上部运营地铁区间隧道施工技术摘要:本文阐述了在盾构机近距离穿越上部运营地铁区间隧道掘进过程中,通过模拟段试掘,正确调整施工参数和在运营隧道内进行高频率自动监测,实时监控,全信息化施工,并指导注浆施工,致使运营隧道的变形量控制在5mm之内。
为今后同类型工程施工控制提供了依据。
关键词:抗剪切干粉砂浆;壁后注浆;厚浆;盾构掘进;可硬性浆液1 引言随着上海城市轨道交通纵横交错,安全、便捷地将乘客送往各个目的地。
随着城市地下空间的不断开发利用,城市轨道交通的建设难度日益升级,下穿建筑物已屡见不鲜。
但其中,下穿已投入社会运营地铁区间隧道尚是难题。
2 主要技术难点(1)上下行线隧道交叠投影长度加上前后影响区域,穿越距离长,施工影响区域的范围大。
(2)两条隧道间距离小,最近距离仅3.1m。
(3)地铁2号线隧道所处的土层主要为⑤1粘土层,本工程隧道所处的土层主要为⑤1粘土层、⑥粉质粘土层、⑦1砂质粉土层。
⑤1层土为高压缩性土,受扰动后沉降较大,稳定时间长;⑥层土无侧限抗压强度较高,盾构在软硬不均土层推进时,姿态较难控制;⑦1层为承压水层,容易出现盾尾漏水、螺旋机喷涌等情况。
(4)穿越段隧道上下行线均为R=5000竖曲线,每环向上变坡0.24‰,曲线穿越,增加了对土体的扰动。
(5)地铁2号线为正在运营的隧道,必须确保地铁列车的运行安全,盾构穿越施工时的保护标准要求为:①正在运营地铁2号线保护等级:一级②垂直位移>5mm或连续三天同向变化速率>0.5mm/天;③直径收敛>5mm或连续三天同向变化速率>0.5mm/天。
④盾构穿越过程中将地层损失率控制在≤1‰,地面隆沉≤4mm,地面沉降≤10mm。
通过监测掌握施工过程中来自地表、地层和隧道内的情况,及时反馈信息,调整施工参数和采取相应的施工措施,保证整个工程安全顺利地进行。
3 关键施工技术应用3.1 盾构机选型穿越盾构机均采用带铰接式土压平衡式构机,该盾构机主要技术参数如下:最小转弯半径:300m;最大推力:4550t;盾尾密封:盾尾3排焊接式钢丝刷,盾尾油脂注入口为12个,前后各6个。
浅谈地铁隧道盾构法施工技术地铁隧道盾构法施工技术是当今最先进和主要的地下隧道施工方法之一。
该方法利用盾构机在地下钻掘隧道,在施工过程中实现地下隧道的切割、勘测、支撑和封闭。
隧道盾构法施工技术在地铁、道路、水利、下水道等领域得到广泛应用,被公认为城市发展和现代交通事业发展的重要推动力。
隧道盾构机是采用机械和电气控制系统的一种螺旋钻机,在施工过程中进行锤击和目标控制可以垂直切入隧道表面从而开始掘进。
一般来说,盾构机在切割隧道时能够掘进最大直径的土壤和岩石。
隧道盾构法施工技术需要从概念设计到隧道施工全过程进行详细规划,并有专业技术团队提供支持、监督和实施,以确保隧道的质量和安全。
隧道盾构法施工技术的具体施工方法一般可分为以下几个步骤:1.前作业前作业即是在盾构机到达现场之前的准备工作,工程团队需要对现场进行勘测,查看地形,统计灰土、岩石、水位和地下管道等情况。
在这个步骤中,还需要规划隧道的布局、尺寸和长宽高。
2.盾构机的安装和调试在盾构机到达现场后,需要进行安装和调试,包括漏水检查、轴线校准和道轨调整等。
在安装完成后,需要对机器进行测试,以确保能够按要求进行施工。
3.施工和支撑当盾构机进行施工时,需要对公路桥梁、管道和建筑物等进行特别注意。
施工过程中需要喷涂防火涂料和管道防腐,以防止隧道施工过程中温度和湿度等条件造成的损害。
施工期间,需要支撑隧道的壁面和顶部,以确保施工安全和隧道质量。
4.隧道的封闭和胶囊的拼接当盾构机掘进到隧道的一端时,工程团队将进行隧道封闭。
应选择隧道帷幕和密封胶水等材料进行封止。
在隧道封闭完成后,需要组装两个胶囊管道,并用密封胶和防水涂料进行完美连接。
5.隧道的后处理当隧道的施工完成后,需要进行环境治理和隧道的维护,包括通风、照明和排水等工作。
并需要对封闭处进行隧道扫描和毕业检查,以确保进入使用时的隧道质量和安全。
总之,隧道盾构法施工技术是一项拥有较高执行困难度和施工要求的工程建设方案。
第1篇一、盾构施工原理盾构施工是利用盾构机在地下进行隧道开挖、衬砌和防水等作业的一种施工方法。
盾构机由前端的刀盘、主体、后端的盾尾等部分组成。
在施工过程中,盾构机在土层中推进,同时将开挖的土体通过螺旋输送机运出地面,并在盾构机内部完成衬砌和防水作业。
二、盾构施工技术特点1. 高效:盾构施工可实现连续作业,大大缩短了隧道施工周期。
2. 环保:盾构施工在地下进行,对地表环境影响较小,且开挖的土体可进行再生利用。
3. 安全:盾构施工封闭作业,减少了施工过程中对周边环境和人员的安全隐患。
4. 质量稳定:盾构施工可实现隧道内径、断面尺寸等参数的精确控制,保证了隧道施工质量。
三、盾构施工流程1. 施工准备:主要包括盾构机设备安装、隧道地质勘察、施工方案编制等。
2. 盾构机始发:将盾构机安装于始发井内,并进行调试和试运行。
3. 盾构机掘进:盾构机在地下推进,开挖土体并通过螺旋输送机运出地面。
4. 衬砌和防水:在盾构机内部完成衬砌和防水作业,保证隧道结构的稳定性和耐久性。
5. 盾构机接收:盾构机到达接收井,完成隧道施工。
四、盾构施工质量控制1. 盾构机精度控制:确保盾构机在掘进过程中,隧道内径、断面尺寸等参数符合设计要求。
2. 土体改良:针对不同地质条件,采用相应的土体改良措施,提高盾构施工效率。
3. 盾构姿态控制:实时监测盾构姿态,及时调整掘进参数,确保隧道轴线偏差在允许范围内。
4. 盾构机运行监控:对盾构机运行状态进行实时监测,确保施工安全。
5. 防水措施:加强隧道防水措施,确保隧道结构防水性能。
总之,地铁隧道工程盾构施工技术在现代城市轨道交通建设中具有重要作用。
随着我国地铁建设的快速发展,盾构施工技术将不断优化,为我国城市轨道交通建设提供有力保障。
第2篇一、盾构施工原理盾构施工是一种在地下连续挖掘隧道的方法,其主要设备是盾构机。
盾构机由刀盘、支撑结构、推进系统、出土系统、注浆系统等组成。
在施工过程中,盾构机在地下挖掘隧道,同时进行衬砌的预制、运输、安装和注浆,形成隧道结构。
上海地铁盾构隧道变轨施工技术应用随着城市的快速发展,地铁交通成为现代城市的重要组成部分。
作为交通骨架的一部分,地铁隧道的建设是关键的环节。
在上海这样的大都市中,地铁盾构隧道变轨施工技术的应用成为了地铁线路建设过程中不可或缺的一环。
本文将介绍上海地铁盾构隧道变轨施工技术的应用。
盾构隧道建设是目前地铁线路建设中最常见的施工方法之一。
它采用机械化设备,在地下开挖隧道,保证了施工效率以及对环境的影响尽量减少。
然而,在建设过程中,隧道线路有时需要变轨,这就需要采用盾构隧道变轨施工技术。
盾构隧道变轨施工技术是在已经施工一段隧道之后,需要改变隧道方向或连接两段不同方向隧道时使用的技术。
首先,需要找到合适的位置进行变轨。
然后,根据设计要求,调整原来的盾构机的钻头方向和操纵方式。
接下来,使用特殊的工具和装置将盾构隧道导向到新的方向上。
最后,调整盾构机的钻头方向,以保证施工的顺利进行。
上海地铁盾构隧道变轨施工技术相对成熟,在地铁线路建设中得到了广泛的应用。
上海地铁盾构隧道变轨施工技术的应用带来了多方面的好处。
首先,它可以避免因地质条件限制而无法满足线路规划的问题。
有时,地质条件可能使得原有的线路规划无法完全按照设计要求进行施工。
在这种情况下,通过盾构隧道变轨技术,可以灵活地调整线路走向,确保施工的连续性。
其次,盾构隧道变轨施工技术可以节省施工成本并提高效率。
由于变轨施工过程中不需要重新建设隧道,因此可以减少施工工期和成本。
最后,上海地铁盾构隧道变轨施工技术应用还可以最大限度地减少对周围环境和居民的干扰。
施工过程中,变轨技术可以减少噪音、振动和对地下水位的影响。
在上海地铁建设中,盾构隧道变轨施工技术的应用充分体现了我国在地铁建设方面的领先优势。
通过盾构隧道变轨技术,上海地铁可以更好地解决线路规划困难,提高工程的顺利进行,节约成本,减少环境影响。
与传统的开挖施工方法相比,盾构隧道变轨施工技术具有更高的灵活性和效率。
同时,上海地铁在盾构隧道变轨施工技术方面也积累了丰富的经验,为其他地区的地铁建设提供了有益的借鉴。
xx市轨道交通2号线东延伸段工程某东站~某站区间隧道盾构推进监测方案xx某勘察有限公司xxxx市轨道交通2号线东延伸段工程某东站~某站区间隧道道盾构推进监测方案编写:校对:审核:总工:xx某勘察有限公司xx一、工程概况xx轨道交通二号线东延伸段工程某东站~某站区间隧道分上行线和下行线两条隧道,采用圆形隧道,盾构法施工。
盾构从某东站出发,往某站方向推进。
沿途经过南新沟、北新沟以及多个池塘,横向穿越顾唐路,与高科东路斜交,由于本工程所在位置较为偏僻,因此在盾构推进影响范围内的房屋多为底层砖结构。
主要的地下管线也集中在高科东路和顾唐路上。
针对这些工程概况,为了确保施工阶段沿线建(构)筑物、地下管线及隧道结构的稳定,指导某站~某东站区间隧道工程施工顺利进行,对施工掘进及设计提供必要参数,须对区间隧道盾构掘进施工进行监测。
考虑到地表建筑物较少,为确保盾构掘进对其产生沉降、裂缝、倾斜等不良影响,不但要对地面进行监测,同时还要对建筑物进行监测。
通过对工程环境变化因素的趋势分析,进行预测预报,掌握在施工中不同工况下对周边环境的影响程度,同时根据现场实际情况,科学、合理地调整施工步骤,实现信息化施工管理。
二、监测方案编制原则与依据1、甲方提供的设计图纸、技术要求等资料。
2、相关技术规范、规程。
(1)《工程测量规范》(GB50026-93)(2)《国家一二等水准测量规范》(12897-91)(3)《城市测量规范》(CJ8-99)(4)《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97)(5)《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》(GB50308-1999)(6)《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)(7)《测绘产品检查验收规定》CH1002-95(8)《xx市工程建设规范——基坑工程施工监测规程》(2006xx)(9)其它相关规范及规程要求三、监测范围及内容(一)监测范围xx轨道交通二号线东延伸段工程某东站~某站区间隧道监测范围为某东站到某站的上、下行线隧道的监测。
上海地铁二号线盾构法隧道施工技术综述摘要:本文以上海地铁二号线工程为背景,介绍了盾构穿越地面密集建筑物及特殊地下管线等特殊技术措施,并针对隧道叠交工况提出了地面隆起变形计算公式,给出了隧道叠交穿越时地层移动的数学模型。
关键词:地铁盾构建筑物隧道叠交数学模型1 概述1。
1 工程概况上海地铁二号线工程圆隧道部分西起中山公园站,东止龙东路站,双线(上、下行)全长24。
122km ,共设12座车站。
全线横贯长宁、静安、黄浦及浦东新区,除浦东东方路以南大都为农田外,其余各段所处的市政环境为地面交通繁忙、建筑物密集及地下管线错综复杂。
尤其是浦西段区间隧道基本在素有“中华第一街”之称的南京路地下穿越,施工难度很大.地铁二号线的建成,将与地铁一号线及正在建设的明珠一号线构成上海地上及地下相结合的“申"字型高速有轨交通系统.(详见图1)图1 地铁二号线总平面图地铁二号线各区间隧道均采用盾构法施工,其中静安寺~石门一路区间段隧道采用上海隧道工程股份有限公司设计、制造的F6340mm 加泥式土压平衡盾构;陆家嘴~河南路区间段隧道采用中法联合制造的F6340mm 土压平衡盾构;其余各段均采用原地铁一号线使用过并经维修保养的法国FCB 公司制造的F6340mm 土压平衡盾构。
地铁区间隧道包括上行线和下行线各一条,隧道衬砌外径为F6200mm ,内径为F5500mm,衬砌为预制钢筋混凝土管片,每环宽度1000mm ,每环由封顶块( F 、邻接块(L1及L2 、标准块(B1及B2 和落底块(D6块管片拼装而成。
除杨高路站~东方路站区间隧道外,两相邻管片的纵向、环向均采用M30螺栓连接,管片设计强度等级为C50,抗渗为S8,接缝防水采用水膨胀性橡胶和氯丁橡胶复合而成的弹性密封垫.1。
2 工程地质地铁二号线区间隧道,沿线主要穿越的地层有:‚2灰色砂质粉土层,易发生流砂;l 灰色淤泥质粉质粘土层,饱和、流塑,属高压缩性土;m 灰色淤泥质粘土层,饱和、流塑~软塑、夹少量薄层粉砂,属高压缩性土;n1-1灰色粘土层,很湿、软塑~可塑、受扰动后沉降大,属高偏中压缩性土;n1-2灰色粉质粘土层,很湿、软塑、受扰动后沉降大、局部夹薄层粉砂,属中压缩性土。
盾构法隧道施工的进展与应用一、盾构法隧道施工简述盾构法隧道施工(Shield Tunnelling),是在地表以下地层中承受盾构机进展暗挖隧道的一种施工方法,可以实现边掘进、边出土,边拼装衬砌构造的工厂化施工。
相对于传统的明挖法和矿山暗挖法隧道施工,盾构法隧道技术具有环境较好,掘进速度较快、隧洞成型质量较好、工作环境较好、不受地表环境条件限制、不受天气限制及人性化等优点,从而使盾构法在地下铁道、大路隧道、水工及市政隧道等方面得到广泛应用。
二、盾构法施工的起源与进展盾构机是盾构法隧道施工的核心,盾构机最初于1818 年,法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启发,最早提出了用盾构法建设隧道的设想,并在英国取得了专利。
布鲁诺尔设想的盾构机机械内部构造由不同的单元格组成,每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。
承受的方法是将全部的单元格牢靠地装在盾壳上。
当时设计了两种方法,一种是当一段隧道挖完后,整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推动;另一种方法是每一个单元格能单独地向前推动。
第一种方法后来被承受,并得到了推广应用,演化为成熟的盾构法。
此后,布鲁诺尔逐步完善了盾构构造的机械系统,设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳,衬彻紧随其后的方式。
1825 年,他第一次在伦敦泰晤土河下开头用框架机构的矩形盾构修建隧道。
经过18 年施工,完成了全长458m 的第一条盾构法隧道。
1830 年,英国的罗德制造“气压法”关心解决隧道涌水。
1865 年,英国的布朗首次承受圆形盾构和铸铁管片,1866 年,莫尔顿申请“盾构”专利。
在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”〔shield〕这一术语。
1869 年用圆形盾构在泰吾士河下修建外径2.2m 的隧道。
1874 年,工程师格瑞海德觉察在强渗水性的地层中很难用压缩空气支撑隧道工作面,因此开发了用液体支撑隧道工作面的盾构,通过液体流,以泥浆的形式出土。
第一个机械化盾构专利是1876 年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请的。
上海地铁二号线盾构法隧道施工技术综述摘要:本文以上海地铁二号线工程为背景,介绍了盾构穿越地面密集建筑物及特殊地下管线等特殊技术措施,并针对隧道叠交工况提出了地面隆起变形计算公式,给出了隧道叠交穿越时地层移动的数学模型。
关键词:地铁盾构建筑物隧道叠交数学模型1 概述1.1 工程概况上海地铁二号线工程圆隧道部分西起中山公园站,东止龙东路站,双线(上、下行)全长24.122km ,共设12座车站。
全线横贯长宁、静安、黄浦及浦东新区,除浦东东方路以南大都为农田外,其余各段所处的市政环境为地面交通繁忙、建筑物密集及地下管线错综复杂。
尤其是浦西段区间隧道基本在素有“中华第一街”之称的南京路地下穿越,施工难度很大。
地铁二号线的建成,将与地铁一号线及正在建设的明珠一号线构成上海地上及地下相结合的“申”字型高速有轨交通系统。
(详见图1)图1 地铁二号线总平面图地铁二号线各区间隧道均采用盾构法施工,其中静安寺~石门一路区间段隧道采用上海隧道工程股份有限公司设计、制造的F6340mm 加泥式土压平衡盾构;陆家嘴~河南路区间段隧道采用中法联合制造的F6340mm 土压平衡盾构;其余各段均采用原地铁一号线使用过并经维修保养的法国FCB 公司制造的F6340mm 土压平衡盾构。
地铁区间隧道包括上行线和下行线各一条,隧道衬砌外径为F6200mm ,内径为F5500mm, 衬砌为预制钢筋混凝土管片,每环宽度1000mm ,每环由封顶块( F 、邻接块(L1及L2 、标准块(B1及B2 和落底块(D6块管片拼装而成。
除杨高路站~东方路站区间隧道外,两相邻管片的纵向、环向均采用M30螺栓连接,管片设计强度等级为C50,抗渗为S8,接缝防水采用水膨胀性橡胶和氯丁橡胶复合而成的弹性密封垫。
1.2 工程地质地铁二号线区间隧道,沿线主要穿越的地层有:‚2灰色砂质粉土层,易发生流砂;l 灰色淤泥质粉质粘土层,饱和、流塑,属高压缩性土;m 灰色淤泥质粘土层,饱和、流塑~软塑、夹少量薄层粉砂,属高压缩性土;n1-1灰色粘土层,很湿、软塑~可塑、受扰动后沉降大,属高偏中压缩性土;n1-2灰色粉质粘土层,很湿、软塑、受扰动后沉降大、局部夹薄层粉砂,属中压缩性土。
其中陆家嘴路站~河南路站区间隧道江中段的土层物理力学性能指标详见表1。
表1 陆家嘴路站~河南路站区间隧道江中段土层物理力学性能指标层号数值类别含水量W 天然孔隙比e 压缩系数a1-a 压缩模量E1-a 渗透系数无侧限抗压强度qu 十字板剪切强度Su 静三轴内聚力Cu 静止侧压力系数Kv Kh% MPa-1 MPa cm/s cm/s kPa kPa kPa‚2灰色砂质粉土最大 37.8 1.071 0.38 8.82 2.49E-4 1.50E-4 66.0平均 34.5 0.984 0.28 6.93 ~~ 50.4 49.4 0.44最小 30.5 0.881 0.22 4.99 6.40E-5 4.78E-5 41.6l 灰色淤泥质粉质粘土最大 43.3 1.212 0.76 3.72 62.7 42.6 0.51平均 40.5 1.136 0.63 3.31 43.0 31.6 23.0 0.47最小 36.8 1.030 0.54 2.97 28.7 20.5 0.42m 灰色淤泥质粘土最大 58.9 1.593 1.41 3.31 1.28E-7 1.86E-7 72.1 34.5 32.0 0.58平均 50.8 1.408 1.07 2.23 ~~ 46.6 29.3 30.0 0.56最小 45.1 1.233 0.67 1.65 3.00E-7 4.20E-7 33.0 25.9 26.0 0.48n1-1灰色粘土最大 43.5 1.267 0.75 4.53 80.0 48.0 53.0平均 38.6 1.110 0.61 3.37 67.0 42.0 40.0 0.54最小 34 0.988 0.44 2.76 39.6 36.0 31.0n1-2灰色粉质粘土最大 39.5 1.171 0.74 6.45 1.37E-6 2.90E-6 97.0 76.0 0.56平均 33.4 0.993 0.45 4.53 ~~ 80.7 58.0 0.54最小 28.6 0.887 0.28 3.27 3.14E-7 1.30E-7 43.9 40.0 0.521.3 施工技术难点地铁二号线区间隧道盾构施工中需穿越很多的密集型地面建筑物、地面交通干道及特殊地下管线,故对环境的保护要求相当高,简述如下:(1)陆家嘴站~河南路站区间隧道中,盾构与外滩观光隧道同期施工;(2)人民公园站~河南路站区间隧道中,盾构穿越营运中的地铁一号线;(3)杨高路站~东方路站区间隧道中,盾构穿越上游引水箱涵;(4)静安寺站~石门一路站区间隧道中,盾构穿越名城广场地下室;(5)陆家嘴路站~河南路站区间隧道中,盾构穿越全断面粉砂层;1.4 科研项目开发及推广应用(1)隧道叠交施工的相互影响理论及施工工艺研究;(陆家嘴路站~河南路站区间隧道)(2)盾构法隧道施工专家系统的推广应用。
(杨高路站~东方路站、静安寺站~江苏路站、人民公园站~河南路站、陆家嘴站~河南路站等区间隧道)针对上述区间隧道施工中所遇到的有关技术难点,采取了相应技术措施,具体如下。
2 短期隧道叠交施工技术2.1 简况陆家嘴~河南路区间隧道施工中,在浦西防汛墙底下地铁二号线与外滩观光隧道成51°21’斜交,上、下行线隧道顶部与其净距分别为1.57m 及2.18m (详见图2),形成三条隧道叠交穿越工况。
施工先后顺序为地铁二号线上行线、地铁二号线下行线、外滩观光隧道。
图2 地铁二号线与外滩观光隧道位置示意图外滩观光隧道工程东起东方明珠电视塔西侧的浦东出入口竖井, 西至南京路外滩(陈毅塑像北侧)绿化带内的浦西出入口竖井,全长646.70m 。
隧道外径F7.48m ,内径F6.76m ,采用φ7650mm 铰接式土压平衡盾构施工。
地铁二号线隧道与外滩观光隧道施工时间间隔仅三个月左右,隧道尚处于非稳定状态。
由于土体的不稳定,必将产生相互影响,这是盾构施工需要研究的新课题。
为此,进行室内模拟实验并建立了数学模型,以指导实际施工。
2.2 动态隧道叠交室内实验及数据分析2.2.1 室内实验2.2.1.1 总体设计实验模拟装置根据实际隧道的尺寸及标高,按1:48比例缩小,地铁隧道和观光隧道分别采用f133mm 和f159mm 的无缝钢管模拟,土槽尺寸为:1400mm´1200mm´820mm(长´宽´高)。
微型盾构掘进器配备两台以调速马达为动力的减速器。
其中一台驱动丝杠使盾构在土体中推进,另一台带动刀盘切削土体。
实验时可调整推进速度、刀盘转速模拟盾构工作状态。
2.2.1.2沉降监测点布置(详见图3)图3 沉降监测点布置图2.2.2 实验分析2.2.2 1 地面沉降⑴横向沉降槽图4 观光隧道沉降槽变化图上图是地铁二号线上行行线推进完毕,观光隧道穿越后的实际沉降槽形状,其沉降槽是前两条隧道所产生的沉降矢量叠加所致。
由于土体本身所具“骨架”效应,前二条隧道施工所引起的隆沉会对当前隧道施工起到互补作用,其显示出沉降槽的不对称性。
⑵纵向沉降槽图5 观光隧道掘进时的纵向沉降槽曲线图和单条隧道相似,随着盾构的掘进,地面沉降的最大变化点不断向前推移。
曲线的形态也逐渐趋于稳定。
这说明隧道叠交的掘进所引起的土体扰动,对沉降曲线的形态和性质影响不大。
2.2.2 2 土体压力图6 观光隧道穿越叠交点时地铁二号线上行线隧道压力变化图当隧道穿越叠交点时,原来隧道的压力会显著降低,然后逐步恢复,但压力无法达到原先的压力值。
2.3 叠交隧道地层移动的数学模型2.3.1 派克公式横向分布的地面沉降公式(1)式中为隧道单位长度地层损失量,沉降槽宽度系数由克洛夫—斯密特公式确定,其中:—隧道半径,—地面至隧道中心距离2.3.2 隧道“反弹”公式图7 隧道“反弹”变形将隧道简化成弹性介质中的半无限长梁。
设隧道原处在稳定的平衡状态,故“反弹”运动时只需考虑失去的土重(提升力)、弹性抗力和惯性力的作用。
由此建立隧道运动微分方程和定解条件,求得隧道“反弹”公式如下:(2)上式中,时取“+”号,时取“-”号。
—隧道运动方程的本征值,由现场测试分析取得(1 /s)(1/m)—下方隧道半径(m )—隧道上方掘去的土重(kN )—土的重度(kN/ m3)—叠交段上方隧道被掘去的土的体积(m3)—下方隧道的抗弯刚度(kN/ m2)—单位体积隧道重量(kN /m3)—隧道横截面面积(m2)—重力加速度(m/s2)—土抗力系数(kN/ m3)—时间(天)可见,随着和的增加而迅速衰减,。
可见,随着和的增加而迅速衰减,。
根据上述公式和实际情况,算得地铁二号线下行线(与观光隧道叠交处)的反弹曲线如图8,最大值3.8 mm 。
图8 地铁二号线下行线(与观光隧道叠交处)的反弹曲线2.3.3 地面隆起变形公式设地层为半无限大弹性体,且变形时体积不变。
于是,根据弹性力学基本方程和隧道“反弹”变形公式,可得到如下地面隆起变形公式(3)—隧道“反弹”变形(m )—土层泊松比—隧道轴线到地面的高度(m )—地面上一点到隧道纵向对称面的距离(m )2.4 整体数学模型坐标旋转变换公式(4)坐标平移变换公式(5)把式4和式5分别代入式1、式2及式3,将得到各盾构隧道引起的地面沉降( 1,2,3)和隆起( 1,2)。
于是,盾构叠交隧道地层移动的公式为:(6)向上为正,反之为负。
将地层中的某点(,,)或某直线(,,为直线的方向数;,,为某已知点的坐标)代入上式可求得该点或该直线上的位移。
2.3.4 数值结果根据上述公式可计算地层移动。
主要参数取值如下:土比重 =16.9 KN/m3,土抗力系数(算术平均)K=7350 KN/m3,泊松比μ=0.35;混凝土比重ρ=24.5KN/m3,弹性模量EC=3.5×107 KN/m2;地铁隧道盾构外径6.34 m ,观光隧道盾构外径7.65 m ,内外径之比等于0.87,各隧道轴线到地面的高度根据实际情况而变;最终的土体损失率取0.15%;隧道运动方程的本征值(由现场测试分析取得)1/s。
经过计算处理得到:由地铁二号线和观光隧道引起的地层最大移动为下沉4.4 mm;2.4 主要施工技术2.4.1 一般施工技术2.4.1.1 严格控制盾构正面土压力观光隧道盾构开口率为63%(地铁盾构为35%)。
因此,在设定土压力时接近主动土压力,并通过地面测量的及时反馈来调整土压力。
2.4.1.2 严格控制盾构姿态合理控制盾构在穿越阶段掘进时的纠偏量,减少纠偏对土体的扰动,禁止超、欠挖。