广州地铁七号线某标段区间施工问题及解决措施-行业新闻-福建中天重工机械设备有限公司

新闻资讯

联系我们

福建中天重工机械设备有限公司

电话：0731-89783591

Email：2324467190@qq.com

Q Q：2324467190

营运中心地址：湖南省长沙市天心区芙蓉南路和庄A1-3110

您当前所在的位置：首页>>新闻资讯>>行业新闻行业新闻

广州地铁七号线某标段区间施工问题及解决措施

近年来，盾构施工技术在我国应用越来越普遍，铁路、公路、市政等复杂地层隧道施工采用盾构法施工往往成为首选，盾构法施工的重要性愈发明显。现如今，我国在软土盾构领域进步卓著，在盾构机研发方面已经达到了国际先进水平，还在施工设计与操作技术上也取得了很大的成就，解决了许多较为困难的设计与施工技术难题。进入21世纪，在我们已有的工程经验的基础上，又在具体实践中遇到许多新的难题。
软土盾构在我国许多大型城市中成功实施多次施工任务，但随着已运行通车的地铁数量的提高，在进行后期选线时，面临的压力也在不断提高，在不同的地质、周围环境的约束作用下，盾构施工的设计要求也越发严格，需要对盾构施工进行重难点的应对方案提前设计。本文根据广州地铁七号线某盾构区间在相当复杂的周边环境及地质条件下的施工过程中可能遇到的一些能够预见或未预见的问题以及重难点，提出了非常有针对性和可操作性的应对方案并应用于工程实际中。
1 工程背景
本标段为广州市轨道交通七号线【施工8标】土建工程，设计范围包括1站1区间，即南村站主体及出入口接口、风亭风道及冷却塔等附属结构、南村站～中央风机房区间主体及联络通道等附属结构。工程范围示意图见图1。

图1工程范围示意图

本区间采用盾构法施工，联络通道采用矿山法施工；右线起讫里程为YCK17+129.060～YCK18+831.720，长1702.660米。左线起讫里程为ZCK17+129.060～ZDK18+807.124，长1678.064m；南村站～中央风机房（不含中央风机房）线路由南往北延伸。其中在里程YCK17+300～YCK17+400附近穿越市头涌（河涌中段涌底标高约为3.87米）、在里程YCK18+200～YCK18+800穿越珠江沥滘水道。沥滘水道以南市头村分布有大量民居，地形较平坦。区间共设置3个联络通道。
盾构区间线路最小曲线半径R=350米，路线纵断面为下坡，最大坡度为26‰，线路埋深12.04m～36.73m，隧道顶覆土7.86m～32.55m，隧道过珠江沥滘水道段净覆土均大于11.5米，区间隧道于YCK17+427附近穿越了北亭断层。隧道内径为5400mm，衬砌为厚度300mm，宽度1500mm的钢筋混凝土管片。区间线路沿线地形大部分较平坦，局部有起伏，断续点缀有低山丘陵。地面多为施工工地、民居、菜地、鱼塘、河涌等。
2 工程重难点分析
2.1 结构工法多、工程量大、工期紧
本标段包括一个车站和一个盾构区间隧道，工程规模较大。车站施工工法多，车站施工包含了连续墙、钻孔桩、旋喷桩等工法，车站主体及出入口采用明挖顺作法施工；区间隧道采用盾构法施工。本区间地质情况较复杂，车站及区间施工包括了软土、风化岩和残积土，并不排除沿线的混合花岗岩区存在球状风化孤石的可能。因此，在施工过程中必须优化施工工序，作好统筹安排，加大人力和设备的投入，才能保证整个工程按期完成。
2.2 区间地质条件较复杂，不良地质对盾构施工影响较大
南村站～中间风机房区间采用盾构法施工，根据工程地质断面图，隧道大部分地段埋藏深度较大，在沥滘水道以南及过江段，隧道顶部大部分从震旦系强风化岩层通过，局部从中微风化岩通过，但中风化岩裂隙发育，隧道中部及底部大部分为中风化岩，局部为强风化或微风化岩，岩面起伏较大，围岩强度差异较大，综合围岩级别属V～IV级，局部为III级围岩；本区间起始至终点段属VI级围岩。隧道通过残积土及全、强风化岩时，围岩强度低，施工时应注意排土量，加强支护，防止地面沉降。
隧道通过基岩中、微风化岩层时，应加强岩石的强度对盾构刀具影响的监测，此外尚应注意岩面起伏对盾构掘进的影响。
隧道通过沥滘水道段，中风化混合花岗岩裂隙发育，岩芯破碎，预计裂隙与地表水存在紧密的水纹联系，隧道施工时应予以注意，盾构选型时应注意本区间的特点，选择防水性能较好的土压平衡盾构机型，确保过江段及两岸盾构施工的安全。
南村至大学城区间连接南村站隧道口洞门附近岩土层主要为白垩系碎屑岩强风化带，洞顶为冲洪积砂、土层，围岩强度低，自稳性差，必须采取有效措施对两端洞门附近的岩土层进行加固保护。
盾构施工时存在过断裂带、软硬不均地段等为盾构施工的重点地段。接触带岩面起伏较大，岩石破碎，地下水丰富，对所选盾构机应具有的适应性及盾构掘进技术水平提出较高要求。
2.3 工程周边复杂，制约因素多
本工程实施所涉及的协调工作多，车站周边建筑物较多，盾构起于南村站东端，出南村站后线路转向北行进，下穿市头村数栋建筑、多个鱼塘并穿越珠江沥滘水道后到达中间风机房。沿线盾构施工影响范围内的建筑物主要为市头涌、市头村多栋多层建筑、珠江沥滘水道。
在盾构施工过程中，应针对其影响范围内的建筑物和地下管线，加强监测和保护。区间下穿部分建筑物或距离建筑物较近等诸多因素对车站和盾构区间施工安全、进度有很大影响。新建区间与车站接口的衔接等，协调工作多，对工程的施工组织提出了更高的要求。
因此，本标段工程接口多、协调管理任务较重。需将加强和与有关部门联系，积极配合，做到快速施工，影响最小。
3 针对施工重难点提出的应对方案
3.1 盾构机的选型
根据本标段地质及周边环境特点，盾构机的选型相当重要，是本标段工程成败的关键。对此，采取如下对策：
综合分析本标段工程地质、水文地质条件，参考国内外类似工程，尤其是广州地铁的盾构选型和施工经验，遵循适用、可靠、先进、经济、环保相统一的原则，选择两台德国海瑞克复合式土压平衡盾构机，并配备保压泵碴装置，以实施本标段工程。
所选盾构机有以下主要功能与特点：
（1）选择螺杆能伸缩的中轴式双闸门螺旋输送机，有利于防止出现喷涌现象，螺杆伸缩还可以解决柱塞问题；
（2）配备保压泵碴装置，使土压平衡盾构的功能得以扩展，具有类似于泥水盾构的稳定地层和止水功能，能够更好地保证在富水及涌底地段掘进时持续地维持开挖面的压力平衡、能在高水压下可靠地防坍塌、防喷涌；
（3）针对隧道通过的地层较复杂的特点，所选盾构机刀盘具有广泛的地层适应性，刀盘的刀具有良好的可互换性。在岩石地层采用滚刀破岩，在软土地层可更换为齿刀切削，从而在本标段各种地层下都能实现高效的破岩（切削）掘进；
（4）为有效的控制地层变形，保护隧道上方既有建筑物的安全，所选盾构机配备了自动定压同步注浆系统。
3.2 盾构穿越断裂带
本标段南村站～中间风机房区间勘察探孔揭露，区间穿越北亭断层。断裂带地段岩体相对较破碎，完整性较差，地下水较丰富，活动剧烈。本区段盾构掘进过程中，因地层含水量丰富，掘进过程中应严格控制调整掘进参数，合理施工，防止喷涌，保证盾构顺利通行。主要措施包括：
（1）加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体；
（2）控制好出土口的大小，防止喷涌发生；
（3）严格控制出土量，确保子面的稳定。
3.3 盾构穿越微风化岩层
本标段南村站～中间风机房区间盾构多处穿越<9Z>震旦系微风化混合花岗岩。在中微风化岩的地层中，盾构机掘进时可能造成刀具磨损过大，不能有效的切割岩体，同时由于刀具的磨损，造成切割的岩体碎片组成比例和大小不合理，螺旋输送机排渣困难，使得整个掘进困难，根据此地层的特点，制定了以下措施：
（1）盾构采用敞开模式或半敞开模式掘进；
（2）盾构到达硬岩地段时，人员通过人闸进入土仓进行背后拆卸换刀,刀盘全部应用滚刀破岩,并采用适当推力及刀盘高转速的掘进方式；
（3）岩石施工中刀具磨耗大，选择耐磨性能好的刀具，施工中必要时对其进行更换，更换刀具前选择恰当的位置。
3.4 盾构机穿越珠江沥滘水道
珠江沥滘水道宽600m，土筑堤坝，本标段线路YCK18+200～YCK18+800段下穿珠江沥滘水道，与沥滘水道正交，且穿越了江中宽约72m江心小岛。南北两侧地面较空旷。根据地质资料显示，珠江沥滘水道河床下底层从上到下为<2-1A>淤泥层、<5Z-2>混合花岗岩残坡积土、<6Z>混合花岗岩全风化层、<7Z>混合花岗岩强风化层、<8Z>混合花岗岩中风化层，受北亭断层影响基岩裂隙很发育，岩心破碎，部分具硅化现象，中风化混合花岗岩裂隙与地表水存在紧密的水力联系。
盾构过珠江沥滘水道，由于隧道覆土较厚，穿越地层为混合花岗岩强、中风化层，地层情况也相对较好，选择5400mm内径加泥式复合土压平衡盾构掘进，考虑到盾构过江段处于北亭断层影响区域，地质裂隙发育，过河道时，采取的主要技术措施如下：
（1）在盾构机进入江底前（2#联络通道处）及时进行刀具检查和更换，选择合适的刀具配置，保证盾构机安全、快速过江，并根据实际情况决定是否需要在江底（3#联络通道）检查或更换刀具；
（2）盾构施工前采取物探方法对江底地质进行补勘，盾构穿越江底施工过程中，根据实际需要通过盾体（中盾和前盾）预留的超前地质钻孔进行超前地质钻探，以进一步探明地质情况，指导盾构施工；
（3）根据地质条件，控制盾构掘进参数和注浆参数；
（4）及时盾尾注浆、适时二次注浆，并适当加大注浆量；
（5）渣土改良尽量减少泡沫剂使用量而多采用膨润土或高分子聚合物，控制好土仓压力和出渣量，配备足够的污水泵，以防喷涌量过大抽排不及时。
（6）采取回声测深仪法或多波速测深系统法进行江底河床沉降监测，根据监测结果及时调整施工参数。
4 结语
本文根据广州地铁七号线某标段区间盾构施工中存在的地质条件复杂、周边环境复杂等制约因素，在盾构机选型、穿过断裂带、微风化岩层等问题上提出了一系列针对这些施工重难点的应对方案，并应用于工程实际中，确保了该区间可以安全、优质、高效完成，证实了这些方案的合理性和可行性。

上一篇：地铁盾构施工遇花岗岩风化球地质的处理关键技术
下一篇：孤石和基岩凸起地层隧道施工技术要点分析