摘要：近年来，我国的地铁事业得到了蓬勃的发展。在部分特殊情况下，需要在江底进行施工，如果没有做好土仓压力的控制，则将使降水在进入掘进面后产生难以想象的危险。在本文中，将以某实例方式对越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区进行一定研究。
关键词：越江地铁隧道；土压平衡盾构；土压力分区
1 引言
在我国地铁事业蓬勃发展的情况下，越来越多的城市开展了地铁建设。在此过程中，地铁建设也向着多样化的方向发展，其中，越江盾构可以说是地铁施工中的一项重点以及难点，在具体施工中将随着越江长度的增加而产生更大的难度以及规模。
在陆地开展盾构掘进工作时，可以通过地面沉降数据的观察对施工参数进行实时的调整，而当盾构施工进入到江底区域时，则由于不能够对降低沉降情况进行掌握而仅仅能根据陆地区域施工经验以及不同参数间的匹配情况对盾构施工参数进行确定。而如果隧道上覆土粉砂以及粉土工程性质较差、同江水间的水力联系较强，在进行盾构掘进时则可能对江底产生更大的扰动。如土仓压力设置较小、不能够对平衡掘进面土压力进行平衡，可能因此使江底出现坍塌情况；而如果土仓压力较大，则又可能在刀盘的挤压力影响下使江底前方土体产生向上滑动趋势，并因此可能由于上部隔水层遭到破坏、江水进入到掘进面而对实际施工开展带来更大的风险。对此，在具体施工中如何对土仓压力进行合理设置，在对隧道沉降情况做好控制的基础上保障隧道施工的顺利、高效开展，则成为了越江施工中非常重要的一项问题。
2 工程概况
我国杭州地铁1号线，其滨江-富春路区段为穿过钱塘江的隧道工程，左线长2.946km，右线长2.956km，覆土厚度在6至27.6m之间。衬砌方面，其由2块连接块、1块封顶块以及3块标准块组成，以错缝方式进行拼装，以弹性橡胶以及嵌缝材料进行接缝位置处理，具体情况如下所示：
图1 工程推进示意图
3 试验段施工参数分析
在对工程施工参数进行实际确定前，需要做好已掘进段施工情况的全面分析。通过对工程施工资料的研究分析，获得由以下结论：第一，盾构土仓在压力方面所具有的浮动情况较小，一般都会为0.2MPa左右。在以上覆土高度进行计算的情况下，所获得的掘进面土压力为0.5MPa左右，而如果以传感器进行测量，土压力则大约为理论值的1.3倍；第二，推进速度方向，在盾构施工中整体呈现出现增大、后减小的情况。在速度最大时，其会达到60mm/min，之后，速度则会逐渐减小，在工程200环位置将仅仅为每分钟9mm。通过对现场施工情况以及地质资料的分析可以了解到，整个试验段盾构将穿越粉砂交互底层以及与粉质黏土层，且会随着推进工作的开展具有更大的推进含砂量，并因此可能对推进速度产生影响；第三，刀盘扭矩数据具有着较大的离散特征，而在大多数情况下，该数据一般会保持在2600至3100kN*m范围内；第四，盾构推力在整个过程中处于15000至16000kN的范围内，并在整个施工当中呈现出先降低、后增加的趋势；第五，该工程施工注浆量在5m³左右，为理论建筑空隙的280%，同之前预期设定的注浆率相比明显高出很多。该种情况存在的原因，主要是实际在粉砂层进行掘进施工时，地层所具有的损失较大，就需要通过更多浆液的填充对产生损失进行补充；第六，隧道管片方面，其在工程施工中的偏差将控制在-10至40mm范围内，能够对规范需求进行满足；第七，地表沉降方面，在沿线位置所产生的沉降情况最大，为38.2mm，最小区域为12.5mm。而在170至185环间，其也具有着较大的沉降量。从这里可以初步了解到，在两者间也具有着一定的对应关系。
4 越江段分区
在本工程中，需要进行越江施工的区段主要为江北风井同江南风井之间，总长度为1600m。而根据工程实际如越江段线路情况以及需要穿越的土质情况等，在综合分析后我们将该施工段分为以下分区：
表1 施工分区
区段 里程 坡度（%） 底层情况 覆土 厚度（m） 构筑物 穿越情况 A K6+741-K6+944 -26.0 淤泥粉质 黏土 17.1-25.9 南部防洪堤 B K6+944-K7+340 -2.9 黏性土 16.4-20.1 C K7+340-K7+690 -3.9，+11.6 粉质黏土 17.9-20.1 D K7+690-K7+940 +11.6 黏土土层 15.0-17.0 E K7+940-K8+190 +11.6 砂质粉土 13.9-17.8 F K8+190+190-K8+34 +9.9 砂质粉土 13.8-20.8 北部防洪堤
5 土仓压力设定
根据该工程越江施工段特点，联系分区情况，我们在线路中对几个典型的断面进行了选取以及压力计算，具体计算情况如下表所示：
表2 土仓压力设定
断面 里程 建议土仓压力（MPa） A1 K6+750.7 0.259 A2 K6+756.4 0.228 A3 K6+776.7 0.208 A4 K6+806.5 0.268 A5 K6+815.3 0.256 A6 K6+845.7 0.248 A7 K6+858.7 0.308 A8 K6+868.0 0.328 A9 K6+875.8 0.328 A10 K6+899.1 0.358 A11 K6+902.6 0.379 A12 K6+924.1 0.319 B1 K6+928.0 0.299 B2 K6+985.8 0.299 B3 K6+985.8 0.299 B4 K7+016.6 0.275 B5 K7+037.3 0.275 B6 K7+058.1 0.275 B7 K7+079.0 0.299 B8 K7+99.6 0.299 B9 K7+110.4 0.299 B10 K7+131.2 0.268 B11 K7+152.0 0.268 B12 K7+172.7 0.268 B13 K7+193.5 0.268 B14 K7+214.3 0.275 B15 K7+235.0 0.275 B16 K7+255.8 0.275 B17 K7+276.6 0.275 B18 K7+297.4 0.275 B19 K7+318.1 0.288 B20 K7+349.0 0.288 C1 K7+362.2 0.299 C2 K7+385.6 0.299 C3 K7+419.0 0.279 C4 K7+432.3 0.279 C5 K7+455.6 0.279 C6 K7+489.9 0.276 C7 K7+502.3 0.275 C8 K7+525.6 0.275 C9 K7+559.0 0.275
6 土仓压力反馈
该工程土仓压力测量值如下图所示：
图2 土仓压力测量值
而在典型断面区域，土仓压力的理论值以及实测值的比值则如下图所示：
从上述两图的观察分析可以了解到，在越江前半区段位置，理论值同实际测量值在变化过程中具有一定的相似特征。在A、B、C、D分区中，盾构在B、C区域所穿越的土层为复合土层，A、D区域所穿越的土层为黏性土层，实际测量值同理论值间的平均比值为1.26。而在后半区段位置，两个值间则呈现出了较大的离散特征，并在D、E、F分区内由于穿越土层为黏性土层，两者间所具有的比值最大。
图3 土仓理论值同压力实测值比值
7 结束语
越江地铁是现今地铁施工中难度较大的一种情况。在上文中，我们以实例的方式对越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区进行了一定的研究，具有一定的研究价值。
参考文献：
[1]沈林冲.杭州地铁1号线下穿钱塘江工程的若干技术问题[J].城市轨道交通研究.2011（09）：84-88.
[2]孙玉永，周顺华，向科，邹春华.近距离下穿既有隧道的盾构施工参数研究[J].中国铁道科学.2010（01）：54-58.
论文作者:钟杰
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/24
标签：盾构论文; 压力论文; 情况论文; 地铁论文; 土层论文; 隧道论文; 理论值论文; 《基层建设》2015年33期论文;