工文区间右线过水囊案例分析2014.4.19VIP免费

工～文区间盾构遇水囊案例分析沈阳地铁二号线三标项目经理部焦倓然【摘要】本文介绍了沈阳地铁二号线工～文区间盾构掘进遭遇地下水囊时，盾构采取的一系列措施与掘进参数调整；以及因水囊导致喷涌、超挖引起地面空洞的发现与处理措施。【关键词】盾构地下水囊喷涌地面治理一、工程水文地质概况1.1工程概况沈阳地铁二号线一期工程3标工业展览馆站至文体路站盾构区间（以下简称工～文区间）线路是自工业展览馆站出发，沿青年大街由北向南至文体路站为止,区间隧道为单洞单线圆形断面。线路纵向线性为Ｖ形坡，最大纵坡为30‰，最小纵坡10‰。区间隧道结构底最大埋深31.66m（覆土厚度25.66m），最小埋深16.442m（覆土厚度10.6m），隧道采用海瑞克S-368土压平衡式盾构进行施工，先自右线文体路站始发至工业展览馆调头，由左线至文体路站完成隧道施工。1.2水文地质概况根据勘察报告，工文区间的地质特征从上而下依次为：第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层（Q42al）、第四系全新统浑河新扇冲洪积地层（Q41al-pl）、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层（Q32al-pl）、第四系中更新统冲洪积层（Q2al-pl）；该场地地基土主要由第四系全新统和更新统粘性、砂类土及碎石土组成左右线隧道洞身穿越范围内的土主要是砾砂及少量的中粗砂。本区间地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，水温11～13℃，属冷水，主要含水层厚度30.0～30.7m，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中稳定水位埋深4.60～6.80m,相当于绝对标高35.52～37.75m，地下水量丰富，常年水位变幅约2m。二、盾构遭遇水囊时的处理2.1遇水囊前的盾构掘进状态由于工～文区间隧道大部分里程段属于高埋深富水砾砂层内，所以盾构始发后基本采用保压推进的方式，土仓上部土压设定为1.2~1.8bar之间。当盾构掘进至第20环（刀盘里程k13+669.73）位置，位于科学宫广场下方时，盾构司机即发现盾构机姿态有非正常向右趋势。之后盾构操作手试图使用纠偏手段将盾构机姿态调整过来，但是发现纠偏措施作用不明显，盾构继续向右偏移的趋势明显直到将盾构姿态调整至-8的趋向（左为负，右为正）时才能保证盾构姿态不会继续向右发展。此时盾构机推进参数为：有效推力：14000KN，刀盘上部土压力：1.0bar，螺旋输送机转速：1.6rpm，推进速度：15mm/min；并且发现出土土体中含有黑色腐殖质淤泥并伴有异味，但土体含水量并不大之后盾构又掘进了两环，出土土体性状、盾构姿态及推进参数基本保持不变。2.2盾构刀盘进入水囊区域的盾构参数反映及掘进处理措施当盾构油缸推进至23环745mm左右的行程时（刀盘里程k13+666.58），螺旋输送机出土口突然发生喷涌现象，螺机出土口涌出大量地下水，并且水中含沙量比较高，水压大（如图1所示）。盾构司机果断关闭螺旋输送机出土口阀门，并减小泡沫注入量，并发现螺旋输送机出土口压力传感器显示压力迅速达到2.6bar，与土仓下部压力基本保持一致。至第23环推进完成，发现盾构刀盘前点已向右偏移2.1cm，后点也有7mm的偏移，并且发现盾构机已由22环的“栽头”趋势变为了“抬头”趋势。之后的24~31环盾构司机均采用关小出土阀门、减少螺机转数等方法推进，推进参数为：有效推力：14000~15000KN，刀盘中线土压力：1.8~2.1bar，螺旋输送机转速：0~0.8rpm，推进速度：10~15mm/min。保证盾构推进速度减至10mm/min以下时才打开出土阀门，并以1rpm以下的螺旋输送机转速出土。一旦出现涌水现象时立即关闭阀门，避免再次发生喷涌现象。直至第31环推进结束时渣土含水量达到可控水平，才恢复正常掘进。图1喷涌过后的盾构隧道2.3原因的确定及分析盾构喷涌发生后，项目部领导高度重视，并立即组织人员查找喷涌原因。后经详细的施工调查及现场钻探发现，科学宫广场下有一条废弃水渠水渠宽1米，深1.2米；埋深为3~4米（隧道拱顶埋深10.57米）。水渠与隧道斜交于里程k13+622.4（见图2）。由于水渠的混凝土保护层经长期冲刷发生破损，渗漏严重，再加上以前是生活污水排放渠道，长期冲刷、渗漏、淤积，已将埋深5.2~9米左右中粗砂置换成为中粗砂含淤泥质土，已具备形成水囊的地质条件。图2水渠与盾构隧道平面位置关系经确...