安元西路站~春申湖路站区间下穿苏虞张公路设计方案-精

苏州市轨道交通 4号线及支线工程安元西路站~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院2013年04月苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案目录1.工程概况........................................................................................11.1设计概况........................................11.2苏虞张公路基本资料...............................................................31.3岩土工程条件...........................................................................32.下穿苏虞张公路设计方案............................................................42.1苏虞张公路控制要求................................................................42.2区间下穿苏虞张公路技术措施................................................43.盾构下穿苏虞张公路时应急预案................................................6上海市隧道工程轨道交通设计研究院 I苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案工程概况1.1设计概况苏州市轨道交通四号线安元西路站 ~春申湖路站区间在里程右DK3+498.6~右DK3+544.7位置处下穿苏虞张公路，公路与四号线线路夹角约为38°。本区间采用盾构法施工，圆形断面，盾构隧道外径6.2m，隧道顶至路面距离约为16.26~16.48m，两者关系见图2-1、2-2，苏虞张公路现场照片见图2-3。图2-1隧道与苏虞张公路平面关系图上海市隧道工程轨道交通设计研究院 1苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案图2-2隧道与苏虞张公路立面关系图图2-3苏虞张公路现场照片上海市隧道工程轨道交通设计研究院 2苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案1.2苏虞张公路基本资料根据冶金工业部华东勘察基础工程总公司提供的《苏州市轨道交通4号线、4号支线沿线地下建（构）筑物调查项目成果报告 》，穿越处公路的参数如下：本段路基全幅采用换土垫层和换土垫层 +等载预压跨处理，路面标高 4.15m。1.3岩土工程条件1）土层概况本区间地基土均为第四系全新世至早更新世沉积的疏松沉积物，以粘性土为主，间夹砂性土。本段区间隧道主要经过④1粉质粘土层及⑥1粘土层。各主要土层参数参见表1.1。土层物理力学性质参数表表1.1固结系数静止压缩性(10-3cm2/s)直剪(固快)渗透系数土层代号重度γ侧压(kN/m3)力系及名称α1-2Es1-2垂直水平数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粉质粘土19.30.3605.492.3942.3010.5126.814.09.0E-71.1E-6③3粉土夹粉19.40.20110.7212.03913.0970.448.327.75.65E-3质粘土④1粉质粘土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粉质粘土19.60.2996.382.2002.4300.4937.313.84.2E-75.3E-7夹粘土⑦1粉质粘土19.40.3485.512.0101.65326.712.71.4E-61.9E-6上海市隧道工程轨道交通设计研究院 3苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案2）地下水根据地下水埋藏条件，可将地下水分为孔隙潜水、微承压水及承压水。潜水含水层主要由①填土层组成，勘察区域内均有分布。微承压水含水层由晚更新统沉积成因的土层组成，主要为③ 3粉土及④2粉土夹粉砂层，其透水性及赋水性中等。承压水含水层由晚更新统沉积成因的土层组成，为⑦ 2粉土夹粉质粘土和⑨粉土夹粉质粘土层。下穿苏虞张公路设计方案2.1盾构下穿苏虞张公路控制要求1） 苏虞张公路沉降≤20mm，隆起≤10mm。2） 报警值为控制标准值的 70%，当变形量超过报警值时，应及时查明原因，采取有效措施防止变形继续发展。2.2区间下穿苏虞张公路技术措施根据以往经验，盾构施工对苏虞张公路的影响较小，但实际施工过程中由于盾构施工参数动态控制的不稳定及同步注浆、壁后注浆等施工辅助手段的不及时，仍可能给施工安全带来不稳定因素，因此本次设计分别提出了如下技术措施和要求：1）保持盾构开挖面的稳定盾构开挖面的稳定可以通过优化掘进参数来控制。 掘进参数主要有：刀盘和土舱压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、刀盘千斤顶总推力、注浆压力与时间、注浆方式、浆体性能、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。上海市隧道工程轨道交通设计研究院 4苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案刀盘推进速度：应根据地质条件匀速推进，盾构机的掘进速度不超过2cm/min。盾构机推力：以控制在开挖面上方地面隆起 3~4mm为基准调节，在盾构机通过苏虞张公路时，应采用合理的推力以控制开挖面上方地面隆起3~4mm为宜。2）二次注浆盾构通过苏虞张公路时，应对路面进行监测，根据监测结过采取及时、多次、足量的补压浆措施通过管片注浆孔对管片壁后进行补浆施工，直到地面沉降基本稳定。3）注意盾构在曲线上推进及盾构纠偏苏虞张公路位于本区间直线段，盾构在推进至苏虞张公路前须对隧道轴线进行精确定位以防轴线出现偏差， 避免纠偏的发生。如盾构轴线有偏移则需推进速度要放缓、 纠偏幅度不要过大（单次纠偏不大于2mm）、加大注浆量、加强纠偏测量工作等，以减小地层损失，降低地面沉降量。4）盾构机检修盾构在穿越苏虞张公路前 50m处必须进行一次全面的检修，以便盾构机能保持良好的状态，匀速连续地通过。在检修盾构机的同时，必须对配套设备也进行一次全面的维修保养， 其中包括门吊、机车编组、砂浆搅拌站等配套设备，避免出现被迫停机事故。5）现场管线调查盾构施工前应使用探测仪对场地内管线进行现场探查， 明确管线上海市隧道工程轨道交通设计研究院 5苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案种类，具体位置、深度，对苏虞张公路应结合监测要求进行局部开挖探测，为以后的应急预案实施做好必要的准备。盾构下穿苏虞张公路时应急预案根据上述分析，在盾构施工时，将地层损失率控制在≤ 3%，苏虞张公路的沉降可以满足公路的技术要求， 但为防止可能存在的施工风险，仍有必要制定必要的应急预案。 施工单位在施工时应引起足够的思想重视，做好专项施工应急预案，其中应包含以下几点：1）加强盾构掘进控制管理为确保苏虞张公路安全，施工单位应在本区间过苏虞张公路前，通过盾构试掘进优化盾构施工参数， 信息化施工把地层沉降控制在允许的范围内，为顺利掘进通过苏虞张公路做好盾构施工的各项施工要素的选择确定。2）盾构施工风险控制对于本段盾构隧道的掘进下穿苏虞张公路来说，可能会出现的施工风险有以下两种：1）地层出现局部坍塌本段盾构隧道顶部以上为粉土层及粉质粘土层，如盾构操作不当是存在地层局部坍塌的可能性的，施工单位在掘进时应充分认识到这一风险因素，对盾构掘进出土量进行严格控制，出土量应控制在理论出土量的98%左右，如出现出土量超标的情况应立即关闭出土口，查明原因排除风险，必要情况下根据出土情况注浆回灌地层，严禁出现苏虞张公路下基础突然塌陷的情况。上海市隧道工程轨道交通设计研究院 6苏州市轨道交通四号线安原西路站 ~春申湖路站区间盾构下穿苏虞张公路设计方案（2）地层沉降过大当盾构参数控制不当，地层扰动过大，苏虞张公