南京3号线新市区间工程难点及技术对策
2012-08-17 23:25
南京3号线新市区间工程难点及技术对策
[摘 要] 南京地铁 3 号线新庄站～市政府站不仅地质条件恶劣，施工难度大，风险大；而且外部环境干扰较大，文明施工要求高。本文重点分析了新市区间工程重、难点与主要对策措施。
[关键词] 盾构；文明施工；工程难点；技术措施
南京地铁 3 号线 新市区间工程 ， 双线延长米为 2677.846 m。 本区间起点为新庄站，沿线侧穿新庄立交桥，下空龙蟠路地下过街通道，斜穿龙蟠路，下穿情侣公园后进入玄武湖，湖中下穿九华山隧道，越过玄武湖后，从台城———太平门段下穿明城墙后继续下穿市政府建筑群， 最后到达市政府站。
1工程特点
新市区间地面河流众多，地下水系较为发达，施工缝、抗拔桩、降水井与结构相贯位置是防水的薄弱区域，因此要求有更高的施工技术。盾构区间穿越地面建筑物密集，地下管线繁多，施工期间沉降要求极高，风险大。 事故风井地连墙深度达 45.7 m,入岩达 16 m,其中强风化 3.5 m,中风化12.5 m，地处玄乎湖周边 ，周边含水量丰富 ，旋喷桩止水难度大，故对地连墙质量要求高，防止渗水。
2工程重难点及主要对策
2．1 盾构水中进洞
市政府站地质条件恶劣，盾构进站采用水中进洞，风险很大。盾构进入时容易产生上浮或磕头现象，为了保证盾构能够顺利、安全通过洞门要严格控制盾构姿态。在进洞过程中还要严格控制盾构的推进速度、 盾构机正面平衡压力及出土量，防止盾尾渗漏，螺旋机出土口发生喷涌。
2．2 推进工程中换刀施工
根据本工程地质，隧道主要在中风化闪长岩中掘进，所穿越的地层土层硬度较高，盾构刀具磨损厉害，所以在隧道掘进当中要考虑更换刀具。由于地层含水量及渗透率较高，开仓换刀时要采取保压措施是本标段的重难点之二。
主要措施：准备换刀工具、材料并检查压气时要用的设备；排出土仓内的渣土，保持土仓内的气压稳定，上下浮动不得超过 0.1bar；待气压稳定后，换刀人员进洞，同时运进相关材料工具；准备好后，按照有关带压作业要求向人闸内进行加压；待人闸内气压与土仓气压基本一致时，打开平衡闸进行换刀操作。
2．3 盾构过事故风井
事故风井设计结构为：风井结构内净尺寸 8 400 mm,小于盾构机整体长度 9 000 mm。 盾构机在穿越风井结构时，存在盾构到达与盾构始发双重风险。 因此要对土体进行加固，井结构内浇筑 8.5 m 高 C15 素混凝土；接收段及始发站内设置 3 道双液浆环箍； 管片间隙在井结构范围内环环注浆，防止管片掉落；井接头施工前，应先凿除素混凝土。
2．4 盾构区间过地面建筑物或地下管线时沉降控制
本标段两盾构区间穿越地层地面建筑物密集， 地下管线繁多，且地质条件复杂，盾构推进过程中如何确保这些既有建筑物及管线的安全是本标段的重难点之四。
首先在盾构施工前对管线、 桥梁基础等建筑物进行必要的补探，确定管线及建筑物与隧道的关系；然后对盾构进行足够的调试， 确保盾构性能的可靠性， 使其推进顺利进行。 推进工程中合理设定土压力平衡值，控制、调整推进速度；控制盾构姿态，使其变化不宜过大；还要保证管片的拼装质量。 结合地面和桥梁的监测数据，及时、适量地打开管片内预留注浆孔，进行壁后补浆。注浆时要严格控制同步注浆量和浆液质量；减少建筑空隙；对穿越段加强二次注浆，采用双浆液，积极进行跟踪注浆。
2．5 盾构下穿湖泊施工
本区段主要水体为玄武湖水体， 水面积约 368.5 hm2，水深一般 1.3 m～1.7 m,湖底有一定的起伏，沿线湖底标高一般 8.33 m～9.0 m。 隧道结构上方土层自下往上分别为中风化角岩化泥岩层、强风化角岩化泥岩层、混合土、粘土层、粉细砂层、淤泥质粉质粘土层等，施工中需控制的防冒顶、漏泥、漏水等控制措施。
先确定护堤的准确里程，在盾构切入护堤后，根据护堤厚度、水深和监测数据及时调整土压力的设定值，减少对土的扰动，保证护堤的安全。
若盾构掘进施工出土量没有控制好出现较大的超挖现象，就可能出现正面岩土失稳、坍塌，所以在玄武湖中断施工，必须在土压平衡状态下进行施工掘进，过程中严格控制出土量。利用皮带机上配置的电子称重装置来控制出土量。
为了保证盾构顺利过玄武湖， 施工实行 24 h 连续进行，而且配备维修小组，维修人员 24 h 值班，及时处理盾构设备的故障，确保盾构顺利穿越玄武湖。
2．6 软硬不均段隧道施工
从新庄站开始线路沿龙蟠路前行， 在盛世华庭附近拐入情侣园公园， 然后下穿玄武湖和内秦淮河后到达市政府站。玄武湖两岸区段隧道主要在粉土、粉砂、软土中穿越，湖中段九华山隧道前后较长距离在闪长岩和角岩化泥岩中穿越，部分位于可塑土和混合土中。岩土层变化大，软硬不均，闪长岩和角岩化泥岩分布无规律，闪长岩强度差异性较大，部分强度很高。
在多种地层中掘进时由于正面硬度不同， 对不同部位刀具的受力和磨损也有很大不同， 因此根据地质资料并结合施工时对刀具磨损量的预测，合理的选定换刀位置。结合地层情况合理的制定施工参数，如刀盘转速、土仓压力、注浆压力以及掘进速度。
由于正面软硬不均，在相同受力情况下，岩层被切削的程度有着较大的差别。 可能发生上部较软岩层由于盾构过分扰动而塌陷入仓， 则必要时可向土仓内加气以保证断面上部土层的自立稳定。同时做好对地表建筑物的监测沉降，并及时反馈，调整掘进参数，做到合理化施工。
2．7 小半径曲线隧道盾构推进施工
本工程区间 R350 m 半径曲线一处，R400 m 半径一处。 因此在曲线段盾构推进时，应根据推进速度、出土量和地层变形的信息数据，及时调整各种施工参数，以期在尽量短的时间内将施工参数和注浆量调至曲线推进的最佳状态。
在掘进过程中，加强对推进轴线的控制，保证盾构曲线的推进实际上是处于曲线切线上。管片拼装严格采用“居中拼装”。 同时还要增加人工测量频率，对自动导向系统偏差进行修正，指导盾构掘进轴线。
2．8 区间隧道长距离运输系统
本工程中单段隧道盾构施工距离达 2.68 km，且有别于泥水平衡式盾构机泥浆通过管路外运， 土压平衡式盾构机渣土外运、管片及浆液的运输完全依赖于电机车组，电机车组隧道内进出一次所需时间过长， 大量时间浪费在电机车水平运输途中。根据总体施工筹划，要使盾构在长距离隧道内的推进工作正常进行， 必须合理安排与之相配套的运输系统。
合理布置施工场地，井口设置平行双轨道及道岔；选择合理的水平运输设备和地面垂直运输系统。 合理调配地面及地下运输系统，提高运输效率。
3总结
（1）本标段建设不仅施工难度较大 ，风险大 ；而且文明施工要求高，环境保护要求高，在南京地铁建设史上可谓前所未有。
（2）盾构推进过程中的带压作业，要严格按照带压进仓作业程序进行，人员仓的升压减压，不得随意调整。 建立健全安全质量责任制，必要时采取相应的应急措施，确保人员安全，施工顺利进行。
（3）曲线段要控制盾构出土量 ，加强监测 ，并依据监测情况合理的调整各种施工参数。做到勤测勤纠，管片的拼装质量及推进轴线控制在规范要求范围内， 以保证曲线推进的最佳状态。
参考文献
[1]张庆贺，唐益群，杨林德.隧道建设盾构进出洞施工技术研究[J].地下空间, 1994(02).
[2]孔凡强.长距离小半径曲线盾构法地铁隧道施工关键技术[J].价值工程，2011：106-107.
[3]刘千伟.上海长江隧道建设关键技术综述[J].地下工程建设与环境和谐发展，2011：54-64.
[4]龚英杰.砂层盾构掘进下穿南直路立交桥施工技术[J].技术研发，2011，18（5）：118.
[5]李翔.盾构法隧道下穿既有地铁线风险及其控制措施[J].山西建筑，2011，37（17）：163-164.
