上海地铁某线修复方案概述

1概述1.1工程概况路站～南区间隧道工程是上海市轨道交通号线工程的一个过江区间段。工程起始于浦东南路站，终止于南浦大桥站，上行线里程为SK10+828.767～SK12+821.758，上行线全长1997.483m；下行线里程为XK10+828.761～XK12+821.758，下行线全长1981.966m，其中江中段约440m。该段区间在浦西岸边设一中间风井，位于中山南路和黄浦江防汛墙之间，其北侧为董家渡路，主要建筑物为谷泰饭店等三座5层砖混结构民用建筑；南侧依次为22层的临江花苑大厦、地方税务局和土产公司大楼、光大银行大楼等。在主体工程～区间隧道完工后，进行联络通道施工时，2003年7月1日，发生了险情，导致浦西董家渡地区隧道塌陷，隧道附近的土体流失，进而使得地面建筑物发生倾斜等问题。为平衡隧道内外压力，采用了向隧道内注水的方法，上、下行线隧道内已全部被水充满。原中间风井场区中山南路、临江大厦、外马路及董家渡路以内的原有建筑和构筑物发生不同程度的沉陷，地面以上部分在抢险期间已经全部拆除。本修复方案主要阐述在上述场区内进行地铁四号线修复工程的相关方案及措施。险情发生后，有关单位即成立了四号线修复方案组，对现场条件进行了详细调研。并根据专家会议的意见，进行了广泛的现场勘察和试验，收集了大量的第一手资料。在此基础上，由市建委科技委召开了多次专家研讨和论证会，对四号线修复工程的总体技术路线以及方案进行了反复比选和论证。在综合比选多方面因素后，确定了原位修复的总体技术路线。1.1.1受损隧道破坏情况隧道好坏的探测方法根据与国内外有关专家多次探讨的结论，目前最直接和准确的方法是探摸隧道顶部标高与施工前的实际标高是否吻合作为判断标准。采用该方法探摸地面下30m左右的圆形隧道不可避免地存在一定的误差，经过与隧道设计院讨论，根据探摸成果，我们判断隧道是否损坏的标准为探摸隧道标高比施工后标高下沉10cm左右以内的为基本完好。在2003年7月份抢险期间、2003年9～10月份以及2004年4月份现场进行了三次探摸，探摸成果基本吻合。下表是隧道临界点附近的探摸成果：隧道临界点附近探摸情况表表1.1-1点号里程隧道顶标高差((m)探摸时间中山南路侧Y1XK12+0888－0.1382004年4月月Y2XK12+08830.241*2004年4月月Y9XK12+0885－0.0522004年4月月Y3SK12+1003.0888－0.0472004年4月月Y4SK12+0998.0889－0.0142004年4月月黄浦江中W1XK11+8226.3665－0.0172004年4月月江3XK11+8442.4－0.112003年100月W2SK11+8334－0.0572004年4月月江4SK11+8447.6－0.0672003年100月其中江3、江4点是2003年10月份黄浦江中探摸成果，其他为2004年4月份探摸成果。Y2点成果误差较大，在邻近点Y9进行了补测。Y1点距2003年7月隧道打孔进行灌注混凝土的S1点1m。根据上述多次探摸成果可以基本判定，隧道损坏临界点为SK11+832和SK12+106.091附近，下行线隧道损坏临界点为XK11+824.364和XK12＋091.478附近。1.1.2修复场区障碍物情况在发生险情的同时，为了阻止塌方区域的不断扩大，保护塌方区域附近的建筑物和交通道路（即临江花苑大厦和中山南路），同时补充该区域流失的土体，在塌方区进行了大规模的充填注浆。根据现场的实际情况，充填浆液选择了速凝的水泥－水玻璃双液浆。对于一些关键部位，如：黄浦江防汛墙附近、中山南路附近隧道轴线位置选用了油溶性聚氨酯。另外在中山南路附近S1、S3孔向隧道内分别孔灌注了97m3和218m3速凝混凝土封堵隧道。场区内共压注聚氨酯约122t，双液浆6800m3。（1）聚氨酯压注区域分布（如图1.1-1所示）图1.1-1隧道聚氨酯注浆分布图（2）双液注浆区域分布（如图1.1-2所示）图1.1-2场区双液浆加固分布图中山南路路面下主要在10m以上的深度范围内注浆；临江花苑大厦周围区域和风井附近隧道轴线及两侧区域主要在25m以上深度范围内注浆，即基本上双液注浆都在隧道顶部以上范围内进行。另外，在塌陷范围（外马路、董家渡路、中山南路、临江花苑围成的区域）地面以下15m范围内含有大量障碍物，如文庙泵站、临江自行车库、生化处理系统以及原建筑物地下基础地下室桩基及大口经下水管道等。根据目前掌握的资料，隧道塌陷时有2台冷冻机和大量Ø40钢管在隧道内，盾构推进时使用的轨枕、轨道有部分还留存在隧道内（具体分布见图1.1-3），这些障碍物的存在对修复工程造成了很大的影响。根据国内外调研资料和交流情况，在30多米深度有如此复杂的障碍物条件，在地面进行切割清理的可行性很低。图1.1-3隧道内深层障碍物分布图1.2工程条件1.2.1水文地质状况1.2.1.1地质条件本修复工程浦西场地为临江侧外马路、董家渡路、中山南路沿线，地形较平坦。根据本工程的原有岩土工程勘查报告，主要土层的地基土物理力学性质如表1.2-1：原土层的地基土物理力学性能指标表1.2-1层号地层名称层厚(m)底层标高(m)含水量W（％）重度kN/m3ｅ内聚力C(kPPa)内摩擦角Ф(0)标贯N①杂填土62-2.142..23②2灰色粘质粉土10.513.6-12.64-11.3733.518.10.961026.05⑤1灰色粘土3.55.1-16.47-16.1442.117.41.201413.5⑤2灰色粉质粘土3.94.5-20.64-20.3735.518.01.021718.5⑥暗绿色粉质粘土土4.34.4-24.94-24.7724.419.40.723822.0⑦1砂质粉土8.59.2-34.14-33.2729.618.50.85732.036⑦2粉细砂未钻透未钻透25.718.90.76335.050本修复施工范围内地下水为潜水和承压水。潜水水位埋深为0.4～1.0m，承压水埋藏于⑦层，为上海地区第一承压含水层，最高水位为地面以下7.58m（标高-3.31m），场区内地下水对混凝土无腐蚀性。考虑到原风井位置发生险情后，地下15m范围内埋有各类障碍物，同时可能导致地层错层、承压水与潜水及江水沟通等情况，故结合对原区间隧道具体受损情况探摸的同时，在原孔号Q10G15附近进行原位岩土工程补充勘查，提供新的土层和地下水资料。从两次勘察的地质资料物理力学指标分析，发生险情后，场区土层明显发生了错位，但土层的各项力学性能指标基本没有恶化。2004年4月，现场进行了修复场区的地质详勘。根据详勘资料，修复工程详勘孔与原勘察报告中邻近孔地层进行了对比分析：沿基坑外侧（约8m）地层层位基本上未有明显差异，仅第②0层在局部有沉陷，层位有一定变化。在两条隧道轴线中间的地层错动和塌陷较大，各层土的下陷量在4.5m～7m左右，与2003年补勘情况基本一致。补勘土层的地基土物理力学性能指标表1.2-2层号地层名称层厚(m)底层标高(m)含水量W（％）重度kN/mm3ｅ内聚力C(kPa)内摩擦角Ф(0)标贯N①杂填土7.70-4.2933.518.70.981427.5②2粘质粉土1.8-15.0930.918.70.90732.010⑤灰色粘土7.10-22.1943.318.21.241412.5⑥暗绿色粉质粘土3.5-25.6924.420.20.704315.5⑦1砂质粉土12.30-37.9935.120.31.04033.040⑦2粉细砂22.86-60.8528.219.80.78037.050⑨粉细砂未钻穿未钻穿25.20.71035.550注：承压水水位为地面以下11米。隧道塌陷后，地层发生一定的错位（如图1.2-1所示）。图1.2-1地层情况对比示意图1.2.1.2水文条件（1）地下水类型根据已有勘察资料表明，沿线地下水主要有浅部粘性土、粉性土层中的潜水及深部粉性土、砂土层中的承压水，第⑦层为上海地区第一承压含水层，第⑨层为上海地区第二承压含水层，场区内第一、二承压含水层相通。（2）地下水水位潜水位和承压水位随季节、气候、湖汐等因素而有所变化。潜水位：上海地区经验，潜水水位埋深一般离地表面约0.3~1.5m，年平均水位埋深一般为0.5~0.7m；原详勘期间测得的浅部土层中潜水位埋深为离地表面0.4～1.0m；本次勘察期间根据部分钻孔测得的潜水位埋深为离地表面0.5～1.0m（大部分孔因及时注浆，故未测得潜水稳定水位）。第一承压含水层：上海地区经验，承压含水层水头埋深为3~11m，年呈周期性变化；原详勘时测得的⑦层承压水位为地面以下7.58m（标高-3.31m），补勘时测得的⑦层承压水位为地面以下11m；本次测得的⑦层承压水位埋深为9m（标高-5.40m）。（3）地下水的温度地下水的温度，埋深在4m范围内受气温变化影响，4m以下水温较稳定，一般为16～18°。（4）水力联系①潜水位与黄浦江的水力联系详勘期间进行了潜水与黄浦江的水力联系观测。根据观测成果，潜水与黄浦江水无明显的水力联系。据一般工程经验，当浅部有较厚粉性土时，临近黄浦江区段其潜水与江水会有一定的水力联系。观测成果推测本工程防汛墙下可能设有防渗板桩，导致黄浦江水与潜水无明显水力联系。②承压水与黄浦江水力联系调查根据详勘期间的观测成果，承压水与黄浦江水无直接的水力联系，但水位受黄浦江高潮、低潮变化的影响，变幅约50cm。（5）地下水参数室内渗透试验：本次对各地基土层进行了室内渗透试验：土层渗透系数成果表表1.2-3层序土名室内试验渗透系系数（cmm/s）KVKH②0粘质粉土4.53E-0043.21E-004④淤泥质粘土4.05E-0086.40E-008⑤粉质粘土5.72E-0086.44E-008⑥粉质粘土8.38E-0089.51E-008⑦1砂质粉土5.34E-0046.43E-004⑦2粉细砂8.00E-0041.07E-003⑨1粉细砂1.20E-0031.96E-003⑨2含砾细砂2.13E-0033.50E-003补勘期间的现场抽水试验成果：补勘期间曾布置了2口抽水井（孔深分别为77米，74米），10口地下水位观测孔。进行⑦层、⑨层混合水位的量测，根据试验数据计算的结果，KH=4.92m/d（5.69×10-3cm/sec），KV=3.94m/d（4.56×10-3cm/sec）。本次现场抽/注水试验成果：第②0、⑤、⑥层渗透系数见下表。抽/注水渗透系数成果表表1.2-4层序土名渗透系数（cmm/s）备注②0粘质粉土5.10E-004～6.900E-044抽水（3个孔）⑤粉质粘土4.34E-006～1.266E-055注水（2个孔）⑥粉质粘土1.01E-005注水（1个孔）注：第④层淤泥质粘土土层较薄，且为局部分布，本次现场抽/注水未实施。从上述两表中可以看到，一般现场抽、注水试验得出的渗透系数比室内渗透试验得出的渗透系数大，这是由于土层一般呈水平层理，均夹有薄层粉砂，增加了透水能力，而室内渗透试验则受取土质量、试验边界条件的限制，建议以现场试验得出的渗水系数作为设计依据。（6）地下水水质本次在场地中部挖坑分别采取1组潜水水样，进行水质简分析，根据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）判定，该3组地下水样对混凝土无腐蚀性。同时由于拟建场地地下水水位较高，根据上海地区经验，当地下水（潜水）对混凝土无腐蚀性性时，其土对混凝土亦无腐蚀性，故判定拟建场地地下水和土对混凝土无腐蚀性。本次在江中段采取2组江水水样进行水质分析，根据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）判定，江水对混凝土亦无腐蚀性。另外，据试验结果，地下水对钢铁结构有弱腐蚀性。1.2.2环境条件本工程施工区域附近建筑物密集、地下管线众多、道路交通繁忙。施工场区主要为原浦西风井发生险情区域，该区域位于黄浦江和中山南路之间，南侧紧邻22层的临江花苑大厦，北侧为董家渡路。由于受先前场区塌陷影响周边建筑物都有所扰动，修复施工期间都应予重点保护，其中22层的临江花苑大厦紧贴施工区南侧，保护要求高，给施工带来了很大难度。另修复施工中中山南路上围护结构等施工将对中山南路南向北及南浦大桥上、下匝道出口处交通产生一定影响，需采取临时翻交改道及保护措施。江中段修复施工中，围堰和地基加固施工需要向黄浦江江面延伸60m左右距离，对主航道有一定影响。1.2.2.1工程区附近主要建（构）筑物工程区附近主要建（构）筑物一览表表1.2-5 序号建（构）筑物位置结构形式及概况受施工影响1临江花苑大厦紧贴工程区南侧侧框架结构22层需保护2土产公司大楼沿中山南路临江花苑大厦南南侧框架结构10层需保护3光大银行大楼沿中山南路土产公司大楼南南侧框架结构7层需保护4谷泰饭店等三座座五层房中山南路以东董家渡路北侧砖混结构5层需保护5临时防汛墙险情发生后临时砌筑的防汛汛墙钢筋混凝土施工临时围堰拆拆除后修复复永久结构构6南浦大桥上下匝道工程区西侧中山南路上钢筋混凝土高架道路需保护1.2.2.2工程区附近道路交通工程区附近道路交通一览表 表1.2-6序号道路名称位置人非道数车道数受施工影响1中山南路工程区西侧人行2道非机2道6南向北交通临时翻交改道2南浦大桥上下匝匝道工程区西侧无各2车道下匝道出口处车辆临时翻交改改道3董家渡路工程区北侧22无影响1.2.2.3地下管线工程区附近地下管线一览表表1.2-7序号管线名称及规格格位置受施工影响1上煤中山南路下搬迁改道2污水400、9900、800中山南路下搬迁改道3上话中山南路下搬迁改道1.3方案制定过程及依据为了广泛调研目前国际和国内先进的施工技术和施工机械，在修复方案的编制和论证过程中，我们邀请了很多国际著名专家和企业以及国内的有关专家，对修复工程的总体方案、关键技术问题、关键设备开展了多次研讨。通过这些调研和研讨，我们基本明确了修复方案的总体思路和关键的技术方案。在总体修复方案选择中，充分考虑了各种修复方案。总体技术路线在原位方案及搭桥（线路局部调整）方案两个方案都进行了充分深化和论证后，选定了原位方案的总体技术路线。原位修复方案中根据施工条件和工况的不同分别比选了围护明挖、加固矿山法暗挖、水平冻结暗挖、气压沉箱法以及简易盾壳支护暗挖等多种施工工艺和方法。经过充分深化、论证和比选，最终确定了以围护明挖为主、局部水平冻结暗挖以及气压法隧道清理、加固的总体修复方案。1.3.1现场调研及相关试验为配合隧道修复工程，进一步验证隧道修复方案的可行性，找出并解决可能存在的技术难点，同时获取相关技术参数资料，从而为下一步修复工作的展开奠定基础，保证修复工程能顺利实施。在董家渡现场进行了水下地形、工程地质补充勘察、隧道探摸，同时进行了关键技术的调研和试验：超深地下连续墙成槽试验、抽水试验，地基加固（旋喷试验、室内冻结），江中围堰方案等，并积极与国外施工单位、设备供应单位接触，通过引进世界最先进施工技术和设备提高隧道修复的可行性。1.3.1.1水下地形勘探及成果为验证隧道塌陷后，江中地形的变动情况，特委托上海海洋石油局第一海洋地质调查大队对水下地形进行了二次详细勘测。勘测范围为长100m（防汛墙以外）宽50m（隧道影响区域），测量误差小于5cm。经勘查，同时对比原勘测地形结果分析，地形整体无明显变化（见图1.3-1），隧道基本处于稳定状态。图1.3-1上行线隧道江底地形纵断面图1.3.1.2工程地质补勘、详勘及成果为了正确制定隧道修复方案，2003年8月18日委托上海岩土工程勘察设计研究院作工程地质补充勘探；2004年4月委托上海岩土工程勘察设计研究院进行了修复场区的详勘和物探工作，为实施修复工程的设计和施工提供依据。详勘主要围绕以下目的展开：（1）查明场地的地形、地貌（包括黄浦江水下地形）；（2）查明地层构成与特征；（3）提供地基土物理力学性质指标；（4）查明地下水类型、水质、埋藏条件、相关土层的渗透性和承压水头等，为修复段的降水设计提供所需的水文地质参数；（5）判定场地类别，对地表下深度20m范围内粉性土（第②0层），按7°设防，综合静力触探试验和标准贯入试验成果对其液化可能性进行详细判别，如判为液化则提供场地液化等级与液化强度比等，为设计采取必要的抗液化措施提供依据和参数；（6）提供基坑开挖设计和施工所需要的有关参数（如土的不均匀系数Cu、直剪固快C、φ峰值及70%值、三轴不固结不排水和固结不排水固结C、φ值、渗透系数、静止侧压力系数、基床系数、无侧限抗压强度等），对围护施工中应注意的问题提出建议；（7）根据设计要求，对采用围护区段，尚须提供常规钻孔灌注桩设计参数；（8）提供江中段围堰稳定性分析所需土性参数，并提供江中段施工平台桩基设计所需相关参数；（9）根据设计要求，尚需提供相关土层的回弹试验、动三轴（循环）及共振柱试验成果。详勘结果表明，场区内地层基本无空洞，在隧道轴线位置附近区域地层有不同程度的下陷错位，在轴线外10m以外，深层土体基本无下陷及错位情况。勘探结果详见1.2章节“地质状况”。1.3.1.3隧道受损区域探摸及成果为摸清隧道受损情况，确定修复工程的工作范围，同时为轴线调整提供依据。在塌陷现场对隧道受损情况作进一步探摸。通过在地面打钻探孔取芯验证隧道标高的方法检测隧道损坏范围。根据国内外技术交流及专家研讨的情况，采用钻孔探摸隧道顶部标高，并与施工后隧道顶部标高进行比较来判断隧道受损程度。这是目前技术手段条件下，检验深层地层中隧道完好情况的最直接和最准确的方法。结合原先隧道探摸资料，2004年4月在原先判断隧道破损临界点附近进行了补充探摸。探摸成果见表1.3-1：隧道临界点附近的探摸成果表表1.3-1点号里程隧道顶标高差((m)探摸时间中山南路侧Y1XK12+0888－0.1382004年4月月Y2XK12+08830.241*2004年4月月Y9XK12+0885－0.0522004年4月月Y3SK12+1003.0888－0.0472004年4月月Y4SK12+0998.0889－0.0142004年4月月黄浦江中W1XK11+8226.3665－0.0172004年4月月江3XK11+8442.4－0.112003年100月W2SK11+8334－0.0572004年4月月江4SK11+8447.6－0.0672003年100月其中江3、江4点是2003年10月份黄浦江中探摸成果，其他为2004年4月份探摸成果。Y2点成果误差较大，在邻近点Y9进行了补测。Y1点距2003年7月隧道打孔进行灌注混凝土的S1点1m。根据上述多次探摸成果可以基本判定，隧道损坏临界点为SK11+832和SK12+106.091附近，下行线隧道损坏临界点为XK11+824.364和XK12＋091.478附近。1.3.1.4承压水降水试验及成果（1）降水试验目的通过降水试验确定施工的可行性，同时收集参数为降水施工方案的制定提供依据；直接测定井孔实际涌水量，测定涌水量与水位降深关系曲线，评价扰动后的含水层透水性，推断和计算井孔最大涌水量与单位涌水量；根据非完整井抽水试验测定含水层参数；估算降水时塌陷漏斗内外地面变形的情况，提出降水时防治降水引起地面变形的措施；确定修复场区72m以上承压含水层的水文地质参数；了解潜水、黄浦江江水及两隧道内的水压力与下部承压水是否存在水力联系；根据测定的含水层参数，预估隧道修复时群井降水的方案及降水时承压含水层的水力场变化情况。（2）抽水孔的布置考虑非完整井非稳定流抽水试验要求、工程实际情况和地层扰动情况等诸多因素，布置两口77m深抽水孔。深井开孔终孔口径一致，均为Φ600mm，一径到底。井管直径273mm，井管壁厚6mm，过滤器埋置深度为60-75m，2m沉淀管，井管埋置深度为60～0m，填砾为4号砂，填砾深度77～50m，40～50m处采用粘土球止水，上部回填黄泥。（3）观测孔的布置抽水试验共布置12口观测孔（10口水位观测孔、1口分层沉降观测孔及1口孔隙水压观测孔），观测孔孔径Φ350mm，管径Φ165mm，井壁厚4mm。（4）水位动态观测本次抽水试验由由于降深较较小，承压压水水位受受黄浦江江江水位变化化影响较大大，潜水水水位和隧道道内水压基基本未受任任何影响。（5）单孔抽水试验9月12日16：03时至9月13日日23：13时，做做单孔抽水水试验，抽抽水孔为主主井1，流量基基本稳定在在88m3/h，观测测孔为观110，静止止水位埋深深11m，两两孔之间距距离为6mm，观测孔孔最大降深深1.322m，主井井稳定降深深30m。根根据试验数数据计算的的结果：导水系数T=5504m33/d渗透系数Kr==T/m==504//116==4.344m/d。垂直渗透系数KKZ=0..8Kr==3.477m/d。（6）多孔（2孔）抽抽水试验为了更多地暴露露各种水文文地质问题题，做了多多孔抽水试试验。同单单孔抽水试试验类似，本本次抽水试试验选择主主井1、主井2同时抽水水，全面观观测所有观观测孔，包包括观1、观2、观5、观6、观7、观8、观9、观10、观12、观13、分层层沉降观测测孔和孔隙隙水压力观观测孔，试试验时间为为9月19日早上6：30至19：50时，根据试试验数据计计算结果为为：T=571m33/d，Kr=4..92m//d，KZ=3..94m//d，贮水系系数u＊=3.111×100-2。（7）试验结果董家渡原隧道风风井位置场场区地层无无空洞，但但有些错位位；本次抽水试验降降深小，潜潜水和隧道道内水位基基本没有异异常变化，承承压水水位位变化受黄黄浦江江水水位变化影影响并具有有滞后效应应；降水引起的差异异性沉降极极其微小，但但考虑到该该地区环境境保护的特特殊性，降降水工程应应考虑基坑坑内降水，基基坑外在重重要建（构构）筑物附附近建立水水力屏障以以保护周围围建（构）筑筑物的安全全措施；降水方案布井应应以基坑内内降水为主主。坑外抽抽水，井较较深，抽水水量较大，对对环境影响响亦较大，主主要危害表表现为含水水层变形。坑坑内降水由由于有连续续墙屏蔽，坑坑内水位在在相同下降降的情况下下，坑外承承压含水层层水头下降降比坑外降降水小；二次抽水试验后后对主井22又做单孔孔抽水试验验两次，试试验结果均均不理想，主主要原因是是单孔抽水水试验，观观测孔水位位下降小，黄黄浦江江水水潮汐影响响大；四次抽水试验期期间，利用用分层沉降降孔和孔隙隙水压力计计观测孔连连续监测。从从监测数据据分析可知知：6个沉降标标数据基本本没有变化化，6个孔隙水水压力计读读数有微小小变化，主主要受江水水位变化影影响，在抽抽水试验期期间也有较较小波动。（8）几点结论根据降水试验得得到的水文文参数，采采用坑内降降水可以达达到本次基基坑开挖最最大深度的的降水要求求，且对周周边环境的的影响可以以通过坑外外回灌等措措施加以控控制。根据据三维有限限于渗流计计算结果，坑坑内降水后后坑外的承承压水头降降在5～6m左右；由于本次降水面面积大、深深度深，降降水计算比比较复杂，在在基坑开挖挖前，还将将进行坑内内降水井群群井抽水试试验，进一一步检验和和调整计算算参数，确确保降水安安全。1.3.1.55冻结成孔孔及物理力力学性能试试验（1）试验目的修复区区域地层已已经受到扰扰动，水文文地质条件件复杂，在在采取冰冻冻加固时需需对部分关关键技术问问题进一步步深入研究究，以确保保隧道修复复顺利进行行。（2）成孔试验冻结孔成孔试验验结合隧道道探摸施工工同时进行行。按实际际工况条件件，进行如如下四类钻钻孔：Ⅰ类：在隧道轴线线位置进行行钻孔；Ⅱ类：在隧道管片片两侧弧面面处钻孔，重重点验证垂垂直度控制制精度；Ⅲ类：在黄浦江中中水上平台台上进行钻钻孔；Ⅳ类：定向斜孔钻钻孔，重点点验证倾斜斜度控制精精度。目前，已完成冻冻结孔成孔孔试验，具具体成果如如下：在隧道轴线位置置及隧道管管片两侧弧弧面位置共共计5个孔进行行了冻结管管下管试验验。冻结管管φ127××4mm，下管管顺利，冻冻结管顺利利穿过隧道道上下管片片，且偏斜斜度均控制制良好，其其测斜偏斜斜度小于11%；通过江中4个套套管钻孔结结果，江上上钻孔顺利利；通过场区内斜孔孔钻孔（12）试验验，倾斜度度偏差控制制在1%以内；从钻孔分析，上上部10m内钻进困困难，出现现严重漏浆浆、卡钻、塌塌孔和砼物物等情况。所所消耗的时时间占总体体钻进时间间一半以上上；从钻孔过程分析析，钻机穿穿越隧道管管片的时间间在2～4小时。钻钻头磨损率率为：1～3个/孔；根据本次试验，冻冻结成孔已已成功，但但正式施工工时需先对对地表以下下10米范围障碍碍物作清除除。（3）冻土物理力学试试验在风井东侧两隧隧道中间进进行实地取取样，针对对⑥层暗绿色色粉质粘土土、⑦1层砂质粉粉土及⑦2层粉细砂砂三种土层层进行－8℃、－10℃和－15℃三种温度度试验，试试验结果如如下：冻土的单轴瞬时时抗压强度度规律与其其他土层的的强度基本本相似，单单轴抗压强强度在4.0～4.5MMpa左右；冻土的弹性模量量为84~~220MMPa、泊泊松比为00.2~~0.33；土层的结冰温度度在-2..59~~-3..05度；；土层的导热系数数偏小（11.1355~11.6922W/mm·K）,较难冻结结；土层的无侧限压压力冻胀率率在6.448~9.322%之间，属属于强冻胀胀性土层。实实际施工中中，应特别别重视土层层的冻胀特特性；冻土的冻胀力00.54~~0.866MPa。不同温度度下各地层层的冻土强强度表表1.3--2土层名称平均单轴抗压强强度（Mpa）8℃10℃15℃⑥层暗绿色粉质粘粘土2.873.565.13⑦1砂质粉土2.833.765.23⑦2粉细砂4.124.626.32（4）后续冻土试验根据现场调研情情况，修复复场区地质质条件复杂杂，部分区区域进行了了双液注浆浆和聚氨酯酯注浆。在在修复工程程中部分冻冻结加固区区域存在该该类型的复复杂地层。在在正式施工工前，还将将针对注浆浆和聚氨酯酯复合土层层进行一些些冻土物理理力学试验验。另外，针针对隧道冻冻结封堵塞塞还将进行行一些模型型试验。1.3.1.66旋喷试验验及成果（1）试验目的解决施工设备变变动后与原原有设备、注注浆管路等等的配套问问题；掌握深层旋喷桩桩成桩后有有效直径的的检测及与与施工参数数的关系；；深层旋喷桩施工工中垂直度度的控制与与测定；加固土体强度检检测。（2）实验方法在董家渡现场按按三种方法法施工旋喷喷桩，即：：普通三管管法、小型型超级旋喷喷法（SJS）及双高高压法（RJP）。具体体工艺参数数如表1.3--3～5。普通三管法施工工工艺参数数表1.3--3名称项目参数值本次试验采用值值传统取值高压水压力(Mpa)流量(l/miin)35～407535～4075压缩空气压力(Mpa)流量(m3/mmin)0.7～1.001.50.7～1.001.0浆液压力(Mpa)流量(l/miin)水灰比1.070～801：11.070～801：1注浆管提升连续提升提升速度(cmm/minn)旋转速度（r//min）55～6910～16断续提升每次提升段长（cm）提升间隔时间（秒秒）旋转速度（r//min）2.5305～6注：单桩采用连连续及断续续提升两种种形式成桩桩；群桩采采用断续提提升。SJS法施工工工艺参数表1.3--4名称项目参数值压缩空气压力(Mpa)流量(m3/mmin)0.7～1.005.0浆液压力(Mpa)流量(l/miin)水灰比30130～15001：1注浆管提升连续提升提升速度（cmm/minn）旋转速度（r//min）45～6断续提升每次提升段长（cm）提升间隔时间（秒秒）旋转速度（r//min）2305～6注：单桩采用连连续及断续续提升两种种形式成桩桩；群桩采采用断续提提升。双高压（RJPP）法施工工工艺参数数表1.3--5名称项目参数值高压水压力(Mpa)流量(l/miin)35～4075压缩空气压力(Mpa)流量(m3/mmin)0.7～1.002×1.5浆液压力(Mpa)流量(l/miin)水灰比3070～751：1注浆管提升连续提升提升速度（cmm/minn）旋转速度（r//min）45～6断续提升每次提升段长（cm）提升间隔时间（秒秒）旋转速度（r//min）2305～6注：单桩采用连连续及断续续提升两种种形式成桩桩；群桩采采用断续提提升。考虑到直接开挖挖检验桩径径需要，本本次试验分分浅层（②2层粘质粉粉土）及深深层（⑤层灰色粘粘土、⑥层暗绿色色粉质粘土土及⑦层砂土）两两种情况进进行。（3）旋喷桩数量共计施工18根根旋喷桩，其其中：浅层层6根（单桩桩），深层层3组共计34=122根（群桩桩）。各桩桩位布置详详见图1.3--2。图1.3-2桩位布置置图群桩布置形式桩桩间距如表表1.3--6：群桩布置形式桩桩间距表1.3--6普通三管法RJP工法SJS工法1200mm1300mm1500mm（4）成孔垂直度（偏偏斜方向）检检测在钻孔完成后，拔拔出钻杆，在在孔内下放放测斜专用用塑料管。使使用测斜仪仪深入到沿沿钻孔（垂垂直方向）设设置的测斜斜管内，从从上而下测测出测斜管管各深度层层上在x和y两个方向向上的水平平位移。同同一深度层层上x和y两个方向向水平位移移的分量按按90°差合成的的矢量，即即为该深度度层钻孔的的中心相对对于地面孔孔口的位移移。（总）深深度与最深深处合成的的位移矢量量的大小值值（模）之之比就是钻钻孔的垂直直度。然后后测量不同同深度钻孔孔的倾斜情情况，并绘绘制钻孔倾倾斜剖面图图。本次试验采用美美国SLOOPEIINDICCATORR公司双向向测斜仪，DATAAMATTE数据采集集仪：量程：±533°；分辨率率：0.002mm；；测量深度度：40米。钻孔测斜情况统统计表表1.3--7桩号偏移量（cm）偏移方位推测群桩底部搭搭接情况2-152.22西偏北1702-285.64东偏北3002-352.44东偏北7202-429.45东偏北8403-126.34东偏北2703-242.47东偏北1103-310.50东偏南4203-46.20东偏南5304-118.00北偏西8604-213.00东偏南5604-314.00东偏南1504-420.00北偏西890（5）成桩直径检测浅层单单桩：旋喷喷桩完成两两周后，进进行现场开开挖检验，开开挖桩体附附近时，应应采用人工工开挖，桩桩头出露约约在1.0米左右。对对比不同施施工方法所所形成桩径径的大小。图1.3-3开挖检验验桩径深层群桩：由于于深层加固固区用开挖挖的方法检检测较困难难，在本工工程中采用用钻孔取芯芯方法。对深层桩进行桩桩体强度检检测时，检检测孔可按按下图形式式布置，检检测孔主要要分布于桩桩的中心以以及桩与桩桩的交接处处，目的是是检测在深深层加固后后土体的强强度，以及及深层加固固桩径是否否达到预计计的效果。图1.3-4检测测孔布置示示意图钻孔取芯时，为为确保检测测的准确性性，在取芯芯孔成孔后后，首先对对检测孔的的垂直度进进行检测，确确保取芯部部位在需要要检测的部部位。若垂垂直度检测测表明偏斜斜严重，则则须重新钻钻孔，直至至检测部位位准确。（6）成桩强度检测取样强度检测值值表1.3--8试验方法取样深度土层抗压强度（Mppa）普通三管法20～22粉质粘土1.524～24粉质粘土1.630～36砂质粉土1.8RJP工法20～22粉质粘土1.424～24粉质粘土1.530～36砂质粉土1.8SJS工法20～22粉质粘土1.324～24粉质粘土1.930～36砂质粉土1.7（7）试验结论通过本本试验我们们可以得到到以下结论论普通三管法、RRJP工法、SJS工法均能能满足本工工程加固要要求。比较较三种施工工方法，普普通三管法法形成的桩桩径较小，RJP及SJS工法桩径大但施工成本较高，四号线修复工程若采用旋喷法进行加固，可以根据实际情况进行选用。通过开挖检验，喷浆管连续提升和断续提升对桩径的影响并不显著。经钻孔测斜及深深层桩取芯芯检验，钻钻孔倾斜度度基本能满满足旋喷桩桩的搭接要要求。但测测斜仪器的的精度和测测斜结果的的可信度尚尚存在若干干疑点需要要进一步探探讨。经试验，国产旋旋喷设备基基本能够满满足RJP及SJS工法的施施工要求，但但机械仍需需进一步改改进。1.3.1.77地下墙成成槽试验及及成果（1）试验目的主要试验成槽设设备的性能能、核实土土层的情况况、地下墙墙槽孔的稳稳定性以及及成槽后对对周围环境境的影响等等。（2）试验幅幅宽试验幅地下墙深深度为655m、厚度度1.2mm，宽度为为2.8mm。（3）成槽设备试验成槽设备采采用LIEEBHERRRHSSWG2..8/8000-12200液压压抓斗。其其理论最大大开挖深度度为70米。（4）试验情况及结论论本次试验幅地下下连续墙开开挖于9月23日开始至9月26日完成，槽槽段宽2..8m，厚厚1.2mm，深65mm，总用时时82小时，开开挖净用时时31.113小时，平平均开挖速速度2.004m/hh。槽段静静置36小时后后，壁面基基本保持稳稳定，测试试颈缩量在在8cm左右右。根据本次试验可可知，LIIEBHEERR成槽槽机在此场场区施工超超深地下墙墙是可行的的，但成槽槽效率不是是很高，需需要采取其其他辅助措措施以提高高施工效率率。由于⑦层粉细砂土颗粒粒对泥浆的的影响较大大，其颗粒粒较易悬浮浮在泥浆中中，使泥浆浆的比重大大幅上升、粘粘度下降。这这对后道工工序施工增增加很大难难度。由于于此处土体体已被扰动动过，上部部泥浆有流流失现象，正正式施工中中对上部土土体承载力力、土体密密实度要有有足够重视视，必要时时可以在导导墙底部进进行一些加加固措施。由于⑦层土体较硬，此此层土采用用摔斗抓挖挖其端面成成槽垂直度度只有1/60，不能满满足成槽要要求，如正正式成槽时时须采用先先导钻孔等等措施，以以确保成槽槽精度和效效率。本次试验幅由于于幅宽较小小，其坍塌塌情况不明明显。正式式施工中宜宜采用较小小分幅，以以缩短单幅幅槽段施工工周期，减减少坍塌风风险。1.3.1.88隧道切割割设备选定定修复工程基坑端端部需要切切割清除原原有隧道结结构，以确确保地下连连续墙的顺顺利施工。在切割施工过程中，应尽量选用对土体扰动小的施工设备。目前，使用国产设备无法有效实施隧道切割施工。为此，修复小组调研了许多国外相关设备供应商及施工单位。相关设备供应商商及施工单单位表表1.3--9设备供应商LEFFER((莱法)、N-SHHARYOO(日本车辆)BAUER(宝宝峨)、LIEBBHERRR(利勃海尔)施工单位香港新利地基工工程有限公公司香港东汇工程有有限公司SOLETANNCHEBACHHY(法国地基)经与以上单位的的多次探讨讨、研究，取取得了一致致的的意见见：采用全全套管成孔孔清障是可可行的。全全套管成孔孔机械一般般采用搓管管机及全回回转钻机。全套管搓管机通过搓管机，按一定角度摆动钢套管，使之下沉。搓管机安装在履带吊车底盘上，整体工作（见下图）。图1.3-6搓管管机图1.3--7全回转钻钻机全回转全套管机机，夹紧钢钢套管通过过360°旋转，使使之下沉。吊吊车配合采采用冲抓斗斗、重力锤锤清障施工工（见上图图）。搓管机及全回转转钻机技术术性能比较较：搓管机及全回转转钻机技术术性能比较较表1.3--10搓管机全回转钻机垂直度低高（1/5000）刀头受力不均匀均匀刀头磨损快慢切削速度较慢较快提升、下压速度度较快较慢扭矩较大较小鉴于360°全全回转钻机机切割障碍碍物性能好好，垂直度度高，刀齿齿寿命相对对较长（换换刀频率11次/根）的特特点，选用用360°全回转套套管钻机，直直径F20000mm。图1.3-8全回转钻钻机清障效效果照片由于本工程隧道道切割工作作量大，根根据总体工工期要求考考虑采用二二台同时施施工。1.3.2国国际国内广广泛调研及及交流修复方案编制工工作开始后后，我们就就邀请了日日本、欧洲洲、香港、台台湾的有关关技术专家家、设备制制造厂商对对修复方案案进行了交交流和研讨讨，并调研研了国际上上最先进的的施工技术术手段和施施工机械。日本方面有：日日本地域地地盘环境研研究所、日日本NTT城市基础础设施建设设株式会社社、大阪防防水建设社社、白石株株式会社、日日本MJS协会、前前田纤株式式会社、日日本车辆制制造株式会会社、三菱菱重工株式式会社等。欧洲方面有：BB+B公司、法法国地基建建筑公司、德德国立勃海海尔有限公公司、德国国宝峨机械械设备有限限公司、TONYYRIDDLEY气压法技技术有限公公司等。香港台湾方面有有：香港新新利地基有有限公司、东东汇工程有有限公司、加加胤机械工工程股份有有限公司等等。通过广泛交流，国国外的专家家和有关施施工企业和和设备制造造厂商向我我们介绍了了国际上最最先进的施施工技术手手段和施工工设备。并并针对本修修复工程，在在整体修复复方案、地地基加固技技术、地下下深层障碍碍物处理技技术、超深深地下连续续墙施工技技术、气压压法施工技技术、关键键的施工设设备等方面面提供了大大量的建议议，使我们们基本确定定了修复方方案的总体体思路和方方案。在方案研讨阶段段，我们还还邀请了国国内有关专专业的权威威单位共同同参与具体体方案编制制和研讨。在在方案编制制阶段参与与的国内有有关单位都都是在地基基加固、深深层降水、水水工建筑、冻冻结法施工工、矿山法法施工、高高气压作业业以及基础础加固托换换等施工和和研究领域域中的权威威单位和研研究机构。通通过对各专专项技术难难点的研究究和方案深深化，基本本解决了修修复工程中中的主要技技术难点。1.3.3专专家研讨及及论证在方案编制和论论证过程中中，我们召召开了二十十多次各类类专家论证证和专题研研讨会。其其中由建委委科技委组组织召开的的大型专家家论证会邀邀请了修复复工程中各各专业领域域全国范围围的专家，对对总体方案案的可行性性，关键的的难点和风风险进行了了详细的研研讨和论证证，并提出出了很多建建设性的意意见和建议议。在20004年2月26日召开的建建委科技委委专家论证证会上，与与会专家在在综合比较较施工难度度、风险、工工程投资、社社会影响以以及建设工工期等因素素后，同意意推荐原位位修复的总总体技术路路线，并对对修复方案案提出了优优化和深化化的建议。在专家意见的基基础上，我我们针对修修复工程的的主要专项项高难度、高高风险工程程进行了深深化专题研研究。包括括修复工程程总体平面面布置原则则、超深承承压水降水水以及环境境影响研究究、气压法法清理隧道道、冻结法法施工、超超深旋喷加加固施工以以及超深连连续墙施工工等方案进进行了专题题深化，并并召开了多多次专项方方案专家研研讨会，基基本确定了了各专项方方案的原则则。本修复方案是在在充分调研研了现场条条件，充分分调研了国国内外施工工工艺和先先进技术，并并广泛听取取了国内外外专家的研研讨和评审审意见后确确定的。1.4工程主主要难点和和特点本修复工程为一一项大型综综合性市政政工程。其其规模宏大大、施工工工期紧、涉涉及技术领领域多、综综合性强、工工程结构复复杂，特别别是修复工工程在很多多专项施工工上都有很很大的突破破，修复施施工技术难难度极大、施施工困难较较多。1.4.1工工程规模大大、环境条条件复杂、施施工难度高高本工程施工的规规模非常大大，需要开开挖的深基基坑最大深深度在41.2m左右，为为上海建设设史上最深深的基坑，围围护结构深深度达到665m，比比目前上海海最深的地地下连续墙墙增加155m。特别别是深基坑坑附近还有有需要重点点保护的临临江花苑大大厦、南浦浦大桥等重重要建筑。工工程修复场场区在抢险险期间有大大量的塌陷陷，场区土土层中有大大量的双液液水泥浆和和聚氨酯、深深层隧道内内有施工期期间遗留的的冷冻机组组、钢轨、钢钢筋混凝土土管片等障障碍物，施施工区域场场区条件十十分复杂。整个修复工程涉涉及深基坑坑开挖、超超深承压水水降水、选选喷地基加加固、冻结结法施工、气气压法施工工以及黄浦浦江水上施施工等多领领域。修