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【回眸十二】地铁隧道:上海地铁8号线黄~翔~嫩~开双圆盾构施工技术

作者:  来源:隧道网  发布:2017/8/11  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:2002年10月,8号线黄兴绿地站~翔殷路站~嫩江路站~开鲁路站区间采用两台直径6.52m×宽11.12m双圆土压平衡盾构施工,实现了上海地铁双圆盾构隧道施工技术的突破,其中“双圆盾构法隧道的衬砌结构”、“双圆盾构法隧道衬砌结构施工方法”、“双圆盾构转角控制的方法”、“双圆盾构穿越软土地层的地面变形控制方法”、“双圆盾构穿越地铁车站的施工方法”取得了国家发明专利。

双圆隧道管片1:1结构试验

2002年,上海对已生产出的管片进行了1:1条件下的单环(已拼装)破坏性管片结构试验,以验证已生产的双圆隧道管片是否满足设计强度要求。检测内容包括管片的抗拉、抗压强度、管片接头在偏心受压下的变形及局部应力破坏迹象以及拼装后的圆环刚度等。同年,又在同济大学结构试验室进行了28点加载管片1:1整环结构试验。试验着重了解随着荷载的不同变化引起的衬砌结构内力变化情况,检验管片的各种性能指标是否满足设计要求以及检验配筋的合理性,为工程的实施作准备。

黄兴绿地~翔殷路~嫩江路~开鲁路双圆区间概况

2002年10月,上海轨道交通8号线(杨浦线)一期工程2标黄兴绿地站~翔殷路站~嫩江路站~开鲁路站区间隧道工程开工。这三个区间隧道位于上海市杨浦区内,隧道全长2466m(其中黄兴绿地站~翔殷路站区间隧道全长864m,翔殷路站~嫩江路站区间隧道全长894m,嫩江路站~开鲁路站区间隧道全长708m),轴线最小半径500m,最大坡度2.8%,隧道最大埋深11.Om,最小埋深5.5m,隧道外径×宽度:Ф6300mm xW10900mm,隧道内径×宽度Ф5700mm×W10300mm,环宽1200mm,采用通缝拼装的工艺,每一区间推进结束后,在该区间隧道的最低点设泵房集水坑各一处,共计三处。本工程采用两台双圆土压平衡盾构施工,直径×宽度:中Ф6520mm×W11120mm。1号盾构始发于黄兴绿地站工作井,在翔殷路站过站后,接收于嫩江路站工作井,2号盾构始发于嫩江路站工作井,接收于开鲁路站工作井,首次采用双圆土压平衡盾构机,进行三个区间隧道推进,创造当时单日1 1环(13.2m)、单月21 4环(256.8m)的佳绩。三区间隧道于2005年1月全线贯通。

主要施工技术措施

双圆盾构出洞施工技术。盾构出洞主要存在以下四个方面的技术难点:a)洞圈防水技术;b)管片拼装精度控制技术;c)出洞段轴线控制技术;d)地层变形控制技术。

双圆盾构地层变形控制技术。工程中,盾构切口位置地层变形量基本控制在-10~+20mm以内。由于双圆盾构刀盘为辐条形式,盾构土舱内土压力与正面土体关系更直接;实际盾构掘进反馈情况也表明:双圆盾构切口位置土层在切口土压力作用下反应极为迅速、灵敏,反之,在掌握双圆盾构施工规律后,利用盾构切口土压力控制盾构切口位置地层变形的效果也更明显;对盾构正面土体的塑流性能要求较高,否则必须进行土体改良,确保盾构正面土压分布均匀且刀盘辐条背部等不断出现的建筑空隙能及时填充,否则对地层影响较大;在管片拼装阶段必须采用螺旋机反转等手段始终维持切口土压力值。

双圆盾构轴线控制技术。由于双圆盾构机宽度相对较大,通过实际盾构掘进发现,高程主要受盾构机自身偏转因素影响严重,在盾构转角较大时,盾构高程控制情况相对较差;特别在盾构机与管片间存在较大量的转角差时,更将导致左右圆盾壳与管片间的盾尾间隙出现对角无间隙现象(左上、右下无间隙或左下、右上无间隙)。双圆盾构平面控制方法基本与单圆盾构相同,主要利用左或右侧盾构千斤顶推力的调整进行纠正。在左右侧千斤顶推力差相同的情况下产生的力矩也更大,为此,盾构平面控制的灵敏度较高,故在工程施工过程中需对盾构平面姿态随时监控并不断调整。

双圆盾构进洞技术。双圆盾构进洞车站为翔殷路站,接收井封门形式为800mm厚槽壁,进洞洞圈尺寸为Φ6920mm×W11520mm(直径×宽度),与盾构机壳体存在单边20cm的间隙。翔殷路站进洞段隧道覆土深度为5.5m,以②3-2层灰色砂质粉土为主,上部有部分②3-1层灰色粘质粉土。由于接收井洞圈与盾构壳体间存有间隙,为了防止盾构进洞时水土从该间隙中流失,在洞圈周围预先安装了挡板、插板、海绵条等密封装置。进洞段施工技术措施:a)严格控制盾构正面平衡压力,严格控制与切口平衡压力有关的施工参数,如出土量、推进速度、总推力等,防止超挖、欠挖,尽量减少平衡压力的波动;b)严格控制盾构的推进速度,推进速度在2~3cm/min最为适宜;c)严格控制盾构纠偏量,每环检查管片的超前量,隧道轴线和折角变化不能超过0.4%;d)严格控制同步注浆量和浆液质量,每环的压浆量一般为建筑空隙的190%左右,泵送出口处的压力应控制在0.3MPa以内。

双圆地铁盾构施工形成一整套技术

上海以可行性研究和衬砌模型试验为依据,实现了上海双圆盾构地铁隧道的建设,创建了双圆盾构工程技术,突破了国内现有的地铁隧道工程技术。其中,“双圆盾构法隧道的衬砌结构”、“双圆盾构法隧道衬砌结构施工方法”、“双圆盾构转角控制的方法”、“双圆盾构穿越软土地层的地面变形控制方法”申请了国家发明专利,以及在双圆凹槽处采用局部气囊结合帘布橡胶板和铰链板的洞圈止水技术,表明上海已经掌握了该类工程设计和施工综合技术。创新应用衬垫板快速更换技术,实现一套标准钢模生产多种楔形管片,节约了制造成本并形成一整套管片制作工艺和检验标准。通过双圆隧道衬砌拼装过程中隧道外荷、内力、变形的现场实测,国内首次得到了动态施工荷载对衬砌结构内力和变形的影响,验证了设计,对后期类似工程具有指导意义。创造性地采用盾构本体和盾构车架一次整体平移过站技术,是一种全新施工方法。“双圆盾构穿越地铁车站的施工方法”申请了国家发明专利。

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