南京地铁4号线青龙车辆段试车线由高速试车线(正线)及联络线组成。试车线自车辆段东南侧出发,自南向北穿越车辆段内部基地,下穿仙林大道与三环路,高速试车线。试车线正线分为明挖段和盾构区间,其中盾构区间长1774.5米,顶覆土为4.6m～10.3m,区间隧道设置1条平面曲线,转弯半径为R=1000m,自南向北以2‰坡度下坡,隧道内净空:φ5.5m,管片外径φ6.2m,管片宽度1.2m。
隧道沿线地层分布从上往下主要为:①-1杂填土;②-1b4粉质粘土;②-2b3-4淤泥质粉质粘土;②-3b2粉质粘土夹粉土;②-4b2粉质粘土;③-1b1-2粉质粘土;③-2b2粉质粘土夹粉土;③-3b1-2粉质粘土;③-3b2粉质粘土。
隧道主要穿越地层及隧道埋深如表1。
施工影响范围有多条苗圃灌溉用水沟,横纵错综分布隧道上方,宽度约1m,深度约1～2m。
孔隙潜水赋存于2层以下浅软弱土、砂性土孔隙中。
采用1台863土压平衡盾构掘进,盾构机相关参数如下表所示:
南京地铁四号线青龙车辆段试车线作为南京第一条地下高速试车线,建成后列车测试时速最高达120km/h,因此对成型隧道线型要求较高,施工难度大。
盾构区间1～510环隧道顶部覆土4.6～6m,小于1倍盾构直径(6.34m),根据西南交通大学的肖明清等人的研究,在其他条件不变的情况下分别取覆土厚度h为8、10、12、15、20和30m共6种工况进行计算,根据计算结果,相对覆土厚度h/D(D为隧道外径)对地表位移和隧道上浮的影响如下图所示。由图可知,随着覆土厚度的减少,地表隆起和隧道上浮都逐渐增大,对成型隧道线型控制非常不利。易造成盾构机冒顶、磕头,地表沉降、塌方、隧道上浮等一系列问题。
根据南京地铁三号线施工经验,穿越②-2b3-4层淤泥质粉质粘土层(该地层含水量大、开挖后易回弹),隧道均有较大上浮。且当盾构机从②层进入③层或③层进入②层时,由于土质上下差异较大,所受到的上、下阻力不均匀。
隧道以2‰坡度下坡,推进油缸始终对成型隧道有垂直向上的分作用力。
尤其在②-2b3-4层淤泥质粉质粘土层中掘进,土质松软,盾构机头部在管片拼装过程中会下沉3～7mm,推进过程中需加大底部推进油缸油压以防止盾构机磕头,对成型隧道的反作用力,可能造成隧道上浮。
区间沿线建(构)筑物及管线基本集中于里程SDK1+300～SKD2+174.5,具体如下表所示:
穿越建筑物及重要管线时,推进速度不宜过快,尽量做到均衡施工,减少对周围土体的扰动,避免在途中有较长时间耽搁。如果推得过快则刀盘开口断面对地层的挤压作用相对明显,地层应力来不及释放;推得过慢则刀盘的正反转动对地层扰动作用相对明显,容易造成建筑空隙,所以控制平均掘进速度为30cm/min,合理设置土压力,不得超挖、欠挖;
保证浆液稠度,加强注浆同步性、连续性,保证浆液足量;根据监测数据在隧道内进行针对性的二次注浆,确保管片及地面稳定。现阶段推进每环注浆量约为3.5m3～4m3(为建筑空隙的169%～211%)。
对出土量和盾构推进速度进行比较,确定盾构机的推进是否处于平衡状态,从而有效控制盾构前方土体的隆起、沉降现象,可以将土层损失量严格控制在-0.5%～0。
盾构掘进姿态走低,盾尾垂直姿态保持在-20～30mm;加强盾尾间隙、超前量等测量,优化管片选环,及时缓慢纠偏;控制掘进速度为30mm/min,均衡推进,减少推进油缸对管片的反作用力。在确保盾构正面沉降控制良好的情况下,使盾构均衡匀速施工,盾构姿态变化不可过大、过频。每隔5环检查管片的超前量,隧道轴线和盾构轴线折角变化不能超过0.4%。
在管片出盾尾5环后,根据对建筑物或管线的监测结果,可根据需要对管片的建筑空隙进行二次注浆。二次注浆时必须指派专人负责,对压入位置、压入量、压力值均作详细记录,并根据地层变形监测信息及时调整,确保压浆工序的施工质量。根据施工中的变形监测情况,随时调整注浆量及注浆参数。
实时对管片拱底沉降进行测量,及时分析数据后优化上述措施,合理进行动态调整。最终确保本区间成型隧道轴线偏差均符合设计及规范要求。
管片错台与间隙测量统计表
隧道的中心线、水平与垂直偏差、成型管片椭圆度经项目部测量以及测量中心复核,均满足设计及规范要求,成型隧道轴线偏差最大值如下表所示:
摘要：南京地铁四号线青龙车辆段试车线作为南京地铁第一条地下高速试车线,建成后列车测试时速最高达120km/h,因此对成型隧道线型要求较高,施工难度大。本文以此工程实践为例,探讨了盾构隧道线性控制相关施工措施。
关键词：高速试车线,隧道,盾构法
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