[00132566]软土地区盾构隧道设计关键技术研究与应用

一、对于软土地区、城市中心区的地铁工程盾构隧道建设,具有以下难点： 1.淤泥质土、粉细砂层等软弱地层多有发育、厚度大、含水量高、易产生形变; 2.沿线周边建构筑物密集、建设环境复杂、保护要求高、对地面沉降控制要求严格; 3.存在大量的地上地下障碍物干扰施工; 4.地铁作为重大基础设施工程,对施工工期也有严格的控制要求。 二、本成果主要包含以下技术组成部分： 1.周边建构筑物保护及地下障碍物整治方法 1)首创采用基础补偿结合洞内顶托的新型联合被动托换技术,实现了复杂施工环境且对地面交通零干扰条件下,对大型桥梁的桥台、桥墩基础托换与保护,确保了施工开挖期间桥梁及地面道路的行车安全,为后续隧道贯通、线路运营创造条件。 2)通过对复杂条件下盾构隧道下穿重要建构筑物的施工模拟与风险预分析,采用了基础地层分层分区、强弱结合的加固手段、基于自动化监测结果进行盾构施工多参数动态联动控制、隧道内轨道减振等多项技术措施,实现了盾构下穿历史悠久的明城墙及运营铁路引起的总沉降量、振动响应速度等均远小于控制值。 3)运用CRD工法+掌子面预注浆+加强型超前支护+加强型拱架+盾构空推的矿山法与盾构法联合设计方法,解决了软流塑地层的隧道清障问题,为区间隧道正常掘进创造了条件,保证了施工效率与安全。 2.盾构主隧道设计方法 首次开发了基于BIM技术的、集成了盾构管片自动设计、自动排版、施工纠偏、运维管理等一系列功能的智能软件,实现了设计与施工的智能化、可视化和信息化,达到建筑信息化设计。 3.盾构始发与接收设计方法 针对富水性、高渗透性、软弱地层盾构进出洞处理,首次采用了冷冻法、搅拌工法、水中进洞、素墙围合、洞门内置等联合设计方法,成功实现了在高风险施工条件下的盾构进出洞安全作业。 4.隧道附属设施设计方法 采用“隧道内钻孔,冻结临时加固土体,矿山法暗挖构筑”的总原则对处于软弱地层中的联络通道兼废水泵房进行设计和施工,即在隧道内利用水平孔和倾斜孔+冷冻排管冻结加固地层,在冻土中采用矿山法进行开挖构筑施工,地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行的方法。同时对于开口环设计为半钢半混凝土复合管片,既有利于开洞作业,也对衬砌进行了必要的加强,并对临近开口环采用结构与防水双重加强环设计,确保了复杂受力条件下的结构安全与防水性能。