頂管近距離穿越運(yùn)營(yíng)中地鐵隧道的施工技術(shù)摘 要:電力電纜頂管隧道施工須穿越運(yùn)營(yíng)中的地鐵上方,需采取嚴(yán)格的施工控制措施,控制地鐵隧道的變形,限制施工對(duì)地鐵隧道上方的土體產(chǎn)生擾動(dòng),工程采用了周密的泥漿套穩(wěn)定控制技術(shù)、軸線控制技術(shù)等多項(xiàng)技措,很好地控制了地鐵的隧道變形;施工中應(yīng)用MARC軟件建立了電力電纜頂管隧道穿越地鐵隧道的三維數(shù)值計(jì)算模型。施工結(jié)束后,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算值較吻合,為今后此類(lèi)施工提供了借鑒。關(guān)鍵詞:電力電纜頂管隧道;穿越;地鐵隧道;施工技術(shù)1 工程概況及施工特點(diǎn)1.1 工程概況 西藏路電力頂管隧道工程采用三維曲線頂管法施工,管道內(nèi)徑2.7m,外徑3.2m。電力隧道全長(zhǎng)約3.03km,北起新疆路,南至復(fù)興中路。其中4號(hào)頂管工作井位于西藏中路、九江路路口,3號(hào)工作井位于西藏中路、新閘路路口,4~3區(qū)間設(shè)計(jì)長(zhǎng)度576m,在距4號(hào)工作井(頂管始發(fā)井)約108m處,電力頂管隧道從運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線隧道上方穿越,整個(gè)穿越2號(hào)線上行、下行線隧道的總投影長(zhǎng)度約25.0m,電力頂管隧道與地鐵隧道之間的凈距離約1.5m,影響投影寬度為3.3m,電力隧道設(shè)計(jì)中心線與地鐵2號(hào)線間所夾銳角約為75°。電力隧道與地鐵2號(hào)線間相對(duì)位置見(jiàn)圖1所示。
1.2 施工特點(diǎn) (1)運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線隧道保護(hù)要求非常高,其長(zhǎng)期變形控制值為:累計(jì)豎向沉降(隆起)小于±2mm;隧道橫向變形小于±2mm;變形速率小于0.2mm/h。 (2)頂管從地鐵隧道上方穿越,凈距僅1.5m,且穿越距離較長(zhǎng),影響范圍較大。 (3)類(lèi)似的穿越施工中,多數(shù)采用的是盾構(gòu)法施工,即機(jī)頭穿越并完成管片拼裝后,后續(xù)施工對(duì)被穿越隧道擾動(dòng)少,但本工程采用頂管法施工,機(jī)頭穿越后,由于整個(gè)管道仍然在移動(dòng),擾動(dòng)要持續(xù)到整個(gè)區(qū)間貫通為止。 (4)頂管穿越土層土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,土質(zhì)較差,并且在電力隧道頂進(jìn)穿越前,南京東路—西藏中路下沉式廣場(chǎng)已施工,該工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工和開(kāi)挖施工已經(jīng)對(duì)地鐵2號(hào)線上方的土體產(chǎn)生了擾動(dòng),本工程施工屬于二次擾動(dòng),土體各項(xiàng)指標(biāo)變化較大,更容易對(duì)地鐵隧道的穩(wěn)定產(chǎn)生破壞。2 關(guān)鍵施工技術(shù)措施2.1 選用大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī) 國(guó)內(nèi)外大量的工程實(shí)踐證明大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)對(duì)地表的沉降控制精度最高、效果最好[1,2]。本次施工選用的是面板式?2.7m大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī),被切削的土體從主切削刀刃的縫隙中進(jìn)入泥水艙,泥水艙內(nèi)土體在刀盤(pán)后的攪拌棒和泥水的共同作用下破碎成為泥漿,通過(guò)控制泥水艙的泥水壓力和泥漿比重來(lái)平衡開(kāi)挖面的水土壓力,使開(kāi)挖面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。面板式大刀盤(pán)切削刀的設(shè)計(jì)和布置還參考了日本有關(guān)掘進(jìn)機(jī)的形式,滿足最佳的切削效果,同時(shí)使得進(jìn)泥流暢,對(duì)開(kāi)挖面的擾動(dòng)又最小,使開(kāi)挖面處于最佳的平衡狀態(tài),機(jī)頭正面土體產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力大為減小,切削面以外土體的擾動(dòng)相應(yīng)減小。2.2 觸變泥漿壓漿控制技術(shù) 在頂管管節(jié)外壁與土層之間形成良好性能的觸變泥漿套,不僅可使頂進(jìn)阻力成倍的下降,而且對(duì)控制地表沉降、減少土體的擾動(dòng)有很好效果。因此,在實(shí)施穿越時(shí),為了確保完整泥漿套的形成,嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量并選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土,并根據(jù)穿越前100m的頂進(jìn)情況,不斷優(yōu)化泥漿配比,以確定泥漿配比為:膨潤(rùn)土∶CMC∶純堿=1000∶60∶8(重量比,下同);膨潤(rùn)土∶水=1∶6。在控制好泥漿配比的同時(shí),控制泥漿拌制質(zhì)量;拌制好的泥漿靜置24h后,要求漏斗粘度時(shí)間大于26s,并使用前再次攪拌。其次,在壓漿時(shí)還著重控制以下4個(gè)方面: (1)出洞口的止水裝置要確保不滲漏,管節(jié)接口和中繼間的密封性能良好,是形成泥漿套的先決條件; (2)從出洞口開(kāi)始?jí)簼{,出洞口的壓漿可以避免管子進(jìn)入土體后被握裹,進(jìn)而引起“背土”的惡果;管道在“背土”條件下的運(yùn)動(dòng)將對(duì)土體產(chǎn)生很大的擾動(dòng); (3)機(jī)尾的同步壓漿,使泥漿套隨機(jī)頭不斷延伸,若不及時(shí)壓漿,機(jī)殼外面也很容易產(chǎn)生背土現(xiàn)象,尤其是在穿越地鐵隧道階段,確保機(jī)尾處泥漿套形成對(duì)減少土體擾動(dòng)非常重要; (4)對(duì)管道沿線定時(shí)補(bǔ)漿,不斷彌補(bǔ)漿液向土層的滲透量,在穿越過(guò)地鐵隧道后的后續(xù)頂進(jìn)中,不斷地補(bǔ)漿有助于減少管道前移時(shí)對(duì)地鐵隧道上方土體的摩擦擾動(dòng)。2.3 測(cè)量和軸線控制技術(shù) 確保穿越段頂管姿態(tài)的關(guān)鍵在于控制好頂進(jìn)軸線。在進(jìn)入穿越段前30m,頂進(jìn)測(cè)量的頻率提高到1次/m,并每頂進(jìn)15m就進(jìn)行一次頂進(jìn)軸線復(fù)核,確保頂管機(jī)頭在進(jìn)入穿越段之前處于準(zhǔn)確的姿態(tài),軸線偏差控制在10mm以?xún)?nèi)。 進(jìn)入穿越段后,每頂進(jìn)50cm測(cè)量一次頂管姿態(tài),做到勤推、勤測(cè)、勤糾。避免因?yàn)檩S線出現(xiàn)過(guò)大偏差而進(jìn)行強(qiáng)制糾偏,從而將對(duì)管體外土體的擾動(dòng)減少到最小。2.4 合理制定主要施工參數(shù) 據(jù)同類(lèi)工程的施工經(jīng)驗(yàn)及研究成果可知,頂管施工中對(duì)周?chē)h(huán)境和鄰近已建隧道隆沉變形有明顯影響的是:正面水土壓力、頂管推進(jìn)速度、頂管姿態(tài)等。其中頂管姿態(tài)取決于頂進(jìn)測(cè)量的精度和糾偏的效果。而正面水土壓力和推進(jìn)速度則比較難以確定,通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料的仔細(xì)研究,并根據(jù)相關(guān)方面專(zhuān)家的咨詢(xún)意見(jiàn),考慮到既要保護(hù)地鐵2號(hào)線隧道的安全,又要保證南京東路路口地表以及各種地面、地下建筑物的沉降值不超標(biāo),最后推進(jìn)速度和刀盤(pán)正面水土壓力確定為:推進(jìn)速度為20mm/min;刀盤(pán)正面水土壓力為機(jī)頭中心位置靜止土壓力的1.00~1.05倍左右。2.5 多組糾偏特殊管的糾偏系統(tǒng) 采用多組糾偏系統(tǒng)形成整體彎曲弧度,有利于掘進(jìn)機(jī)和隨后管節(jié)的順利地曲行。除機(jī)頭本身具有的4組8只糾偏油缸外,本工程還選用了由6節(jié)糾偏特殊管組成的糾偏系統(tǒng)。糾偏特殊管為帶凹坑的特殊管,每節(jié)管節(jié)可附加4個(gè)糾偏油泵,成45°斜線上下方排列。當(dāng)管道進(jìn)入曲線段的時(shí)候,啟動(dòng)短油缸,并在管接口斷面設(shè)木襯墊,形成與設(shè)計(jì)相符的夾角。在施工過(guò)程中,根據(jù)軸線的變化,不斷調(diào)整起曲油缸的行程。2.6 信息化施工 為了控制施工對(duì)周?chē)h(huán)境以及地鐵2號(hào)線的影響,對(duì)地表沉降、地下管線變形、建筑物變形等外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過(guò)時(shí)間序列、回歸分析等手段進(jìn)行施工預(yù)測(cè),指導(dǎo)施工;同時(shí)對(duì)地鐵2號(hào)線隧道的沉降、側(cè)移、斷面變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3,4]。在穿越階段,當(dāng)頂管推進(jìn)到地鐵隧道前方30m處時(shí),進(jìn)行初始值監(jiān)測(cè);在未到達(dá)地鐵隧道線時(shí),每天監(jiān)測(cè)次數(shù)定為2次;當(dāng)頂管機(jī)頭推進(jìn)到地鐵隧道上方后,監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為每2h一次;機(jī)頭越過(guò)地鐵隧道上方后,恢復(fù)為每天2次。如遇變形超過(guò)報(bào)警值,將隨時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。2.7 控制泥漿置換質(zhì)量 當(dāng)4~3區(qū)間電力隧道貫通后,及時(shí)利用觸變泥漿壓注孔對(duì)管道外的觸變泥漿進(jìn)行純水泥漿置換,并對(duì)電力隧道與地鐵2號(hào)線隧道穿越投影段,以及投影段兩側(cè)各30m范圍的電力隧道管道外3m以?xún)?nèi)的土體進(jìn)行了雙液注漿加固,從而減少了管道的后期沉降。3 三維數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)對(duì)比3.1 計(jì)算模型 模型計(jì)算區(qū)域:100m(電力頂管隧道縱向) ×60m(電力頂管隧道橫向)×40m(深度),計(jì)算軟件采用MARC。土體用實(shí)體單元模擬,隧道襯砌采用殼體單元模擬。計(jì)算模擬了頂管逐步頂進(jìn)的施工過(guò)程,共分13個(gè)施工步驟。計(jì)算模型及電力頂管與2號(hào)線之間的相對(duì)位置關(guān)系如圖2、圖3所示。3.2 計(jì)算參數(shù) 土層材料及襯砌參數(shù)如表1和表2所示。3.3 結(jié)果分析 地鐵2號(hào)線的豎向與橫向變形隨頂進(jìn)距離的變化情況如圖4及圖5所示。 在頂管穿越地鐵2號(hào)線隧道的施工過(guò)程中,進(jìn)行了嚴(yán)密的地鐵隧道和周邊環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)。所測(cè)數(shù)據(jù)表明,由于施工參數(shù)選取科學(xué)、合理,各項(xiàng)技術(shù)措施的有效落實(shí),電力隧道的頂進(jìn)穿越對(duì)運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線隧道和周邊環(huán)境的變化都非常小,均嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。其中地鐵2號(hào)線隧道的變形如圖6所示。 圖5中,以距離2號(hào)線40m為坐標(biāo)原點(diǎn);豎向變形以正值表示上浮;橫向位移正值表示向著4號(hào)工作井,負(fù)值表示向著3號(hào)工作井。在未考慮土體加固的情況下,電力頂管隧道通過(guò)地鐵隧道后,理論上地鐵2號(hào)線隧道豎向最大變形為3.3mm,橫向最大變形為0.39mm。 圖6中,隧道變形值均為正,表示上浮;頂進(jìn)距離起點(diǎn)以距離4號(hào)工作井80m(即穿越地鐵隧道前30m)處開(kāi)始計(jì)算,4~3區(qū)間全長(zhǎng)頂進(jìn)576m;穿越地鐵2號(hào)線隧道長(zhǎng)25m,對(duì)應(yīng)頂進(jìn)距離為30~55m。在電力隧道貫通2個(gè)月后,測(cè)得地鐵隧道累計(jì)上浮變形0.84mm,產(chǎn)生側(cè)向位移0.2mm。 計(jì)算結(jié)果表明:2號(hào)線盾構(gòu)隧道最大上浮3.3mm。采用同濟(jì)曙光進(jìn)行2維有限元計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明2號(hào)線盾構(gòu)隧道最大上浮3.0mm,實(shí)測(cè)結(jié)果為0.8mm;實(shí)測(cè)值與計(jì)算值總體變形趨勢(shì)很吻合。由于頂管隧道與地鐵隧道有一定夾角,頂管施工對(duì)地鐵側(cè)向變形有一定影響,如圖5所示。4 結(jié)語(yǔ) (1)根據(jù)具體的地質(zhì)條件、環(huán)境條件和施工工藝的特點(diǎn),制定了合理的泥漿套、后期注漿加固周邊土體等控制技術(shù)措施以及選取合理的施工技術(shù)參數(shù),為順利穿越提供了技術(shù)保證。 (2)施工過(guò)程中,按照信息化施工的原則,及時(shí)對(duì)各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行改進(jìn),將施工對(duì)地鐵隧道的影響控制到最小程度。 (3)結(jié)合頂管的施工過(guò)程對(duì)地鐵2號(hào)線的影響進(jìn)行了詳細(xì)的3維數(shù)值模擬,實(shí)測(cè)值和計(jì)算模擬值的變形趨勢(shì)吻合較好,累計(jì)變形誤差相對(duì)較小。 (4)電力頂管隧道順利穿越運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線,為今后該類(lèi)工程的施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn), 具有很好的借鑒價(jià)值。參考文獻(xiàn):[1]劉建航,候?qū)W淵.軟土市政地下工程施工技術(shù)手冊(cè)[Z],上海:上海市市政工程管理局,1990.[2]白云,周松等.軟土地下工程施工技術(shù)[R],上海:上海隧道工程股份有限公司,2000.[3]陳衛(wèi)明.特殊地段頂管施工沉降控制技術(shù)[J].中國(guó)市政工程,2003,(6):35~37.[4]房營(yíng)光,莫海鴻等.頂管施工擾動(dòng)區(qū)土體變形的理論與實(shí)測(cè)分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(4):601~605.
1.2 施工特點(diǎn) (1)運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線隧道保護(hù)要求非常高,其長(zhǎng)期變形控制值為:累計(jì)豎向沉降(隆起)小于±2mm;隧道橫向變形小于±2mm;變形速率小于0.2mm/h。 (2)頂管從地鐵隧道上方穿越,凈距僅1.5m,且穿越距離較長(zhǎng),影響范圍較大。 (3)類(lèi)似的穿越施工中,多數(shù)采用的是盾構(gòu)法施工,即機(jī)頭穿越并完成管片拼裝后,后續(xù)施工對(duì)被穿越隧道擾動(dòng)少,但本工程采用頂管法施工,機(jī)頭穿越后,由于整個(gè)管道仍然在移動(dòng),擾動(dòng)要持續(xù)到整個(gè)區(qū)間貫通為止。 (4)頂管穿越土層土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,土質(zhì)較差,并且在電力隧道頂進(jìn)穿越前,南京東路—西藏中路下沉式廣場(chǎng)已施工,該工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工和開(kāi)挖施工已經(jīng)對(duì)地鐵2號(hào)線上方的土體產(chǎn)生了擾動(dòng),本工程施工屬于二次擾動(dòng),土體各項(xiàng)指標(biāo)變化較大,更容易對(duì)地鐵隧道的穩(wěn)定產(chǎn)生破壞。2 關(guān)鍵施工技術(shù)措施2.1 選用大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī) 國(guó)內(nèi)外大量的工程實(shí)踐證明大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)對(duì)地表的沉降控制精度最高、效果最好[1,2]。本次施工選用的是面板式?2.7m大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī),被切削的土體從主切削刀刃的縫隙中進(jìn)入泥水艙,泥水艙內(nèi)土體在刀盤(pán)后的攪拌棒和泥水的共同作用下破碎成為泥漿,通過(guò)控制泥水艙的泥水壓力和泥漿比重來(lái)平衡開(kāi)挖面的水土壓力,使開(kāi)挖面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。面板式大刀盤(pán)切削刀的設(shè)計(jì)和布置還參考了日本有關(guān)掘進(jìn)機(jī)的形式,滿足最佳的切削效果,同時(shí)使得進(jìn)泥流暢,對(duì)開(kāi)挖面的擾動(dòng)又最小,使開(kāi)挖面處于最佳的平衡狀態(tài),機(jī)頭正面土體產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力大為減小,切削面以外土體的擾動(dòng)相應(yīng)減小。2.2 觸變泥漿壓漿控制技術(shù) 在頂管管節(jié)外壁與土層之間形成良好性能的觸變泥漿套,不僅可使頂進(jìn)阻力成倍的下降,而且對(duì)控制地表沉降、減少土體的擾動(dòng)有很好效果。因此,在實(shí)施穿越時(shí),為了確保完整泥漿套的形成,嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量并選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土,并根據(jù)穿越前100m的頂進(jìn)情況,不斷優(yōu)化泥漿配比,以確定泥漿配比為:膨潤(rùn)土∶CMC∶純堿=1000∶60∶8(重量比,下同);膨潤(rùn)土∶水=1∶6。在控制好泥漿配比的同時(shí),控制泥漿拌制質(zhì)量;拌制好的泥漿靜置24h后,要求漏斗粘度時(shí)間大于26s,并使用前再次攪拌。其次,在壓漿時(shí)還著重控制以下4個(gè)方面: (1)出洞口的止水裝置要確保不滲漏,管節(jié)接口和中繼間的密封性能良好,是形成泥漿套的先決條件; (2)從出洞口開(kāi)始?jí)簼{,出洞口的壓漿可以避免管子進(jìn)入土體后被握裹,進(jìn)而引起“背土”的惡果;管道在“背土”條件下的運(yùn)動(dòng)將對(duì)土體產(chǎn)生很大的擾動(dòng); (3)機(jī)尾的同步壓漿,使泥漿套隨機(jī)頭不斷延伸,若不及時(shí)壓漿,機(jī)殼外面也很容易產(chǎn)生背土現(xiàn)象,尤其是在穿越地鐵隧道階段,確保機(jī)尾處泥漿套形成對(duì)減少土體擾動(dòng)非常重要; (4)對(duì)管道沿線定時(shí)補(bǔ)漿,不斷彌補(bǔ)漿液向土層的滲透量,在穿越過(guò)地鐵隧道后的后續(xù)頂進(jìn)中,不斷地補(bǔ)漿有助于減少管道前移時(shí)對(duì)地鐵隧道上方土體的摩擦擾動(dòng)。2.3 測(cè)量和軸線控制技術(shù) 確保穿越段頂管姿態(tài)的關(guān)鍵在于控制好頂進(jìn)軸線。在進(jìn)入穿越段前30m,頂進(jìn)測(cè)量的頻率提高到1次/m,并每頂進(jìn)15m就進(jìn)行一次頂進(jìn)軸線復(fù)核,確保頂管機(jī)頭在進(jìn)入穿越段之前處于準(zhǔn)確的姿態(tài),軸線偏差控制在10mm以?xún)?nèi)。 進(jìn)入穿越段后,每頂進(jìn)50cm測(cè)量一次頂管姿態(tài),做到勤推、勤測(cè)、勤糾。避免因?yàn)檩S線出現(xiàn)過(guò)大偏差而進(jìn)行強(qiáng)制糾偏,從而將對(duì)管體外土體的擾動(dòng)減少到最小。2.4 合理制定主要施工參數(shù) 據(jù)同類(lèi)工程的施工經(jīng)驗(yàn)及研究成果可知,頂管施工中對(duì)周?chē)h(huán)境和鄰近已建隧道隆沉變形有明顯影響的是:正面水土壓力、頂管推進(jìn)速度、頂管姿態(tài)等。其中頂管姿態(tài)取決于頂進(jìn)測(cè)量的精度和糾偏的效果。而正面水土壓力和推進(jìn)速度則比較難以確定,通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料的仔細(xì)研究,并根據(jù)相關(guān)方面專(zhuān)家的咨詢(xún)意見(jiàn),考慮到既要保護(hù)地鐵2號(hào)線隧道的安全,又要保證南京東路路口地表以及各種地面、地下建筑物的沉降值不超標(biāo),最后推進(jìn)速度和刀盤(pán)正面水土壓力確定為:推進(jìn)速度為20mm/min;刀盤(pán)正面水土壓力為機(jī)頭中心位置靜止土壓力的1.00~1.05倍左右。2.5 多組糾偏特殊管的糾偏系統(tǒng) 采用多組糾偏系統(tǒng)形成整體彎曲弧度,有利于掘進(jìn)機(jī)和隨后管節(jié)的順利地曲行。除機(jī)頭本身具有的4組8只糾偏油缸外,本工程還選用了由6節(jié)糾偏特殊管組成的糾偏系統(tǒng)。糾偏特殊管為帶凹坑的特殊管,每節(jié)管節(jié)可附加4個(gè)糾偏油泵,成45°斜線上下方排列。當(dāng)管道進(jìn)入曲線段的時(shí)候,啟動(dòng)短油缸,并在管接口斷面設(shè)木襯墊,形成與設(shè)計(jì)相符的夾角。在施工過(guò)程中,根據(jù)軸線的變化,不斷調(diào)整起曲油缸的行程。2.6 信息化施工 為了控制施工對(duì)周?chē)h(huán)境以及地鐵2號(hào)線的影響,對(duì)地表沉降、地下管線變形、建筑物變形等外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過(guò)時(shí)間序列、回歸分析等手段進(jìn)行施工預(yù)測(cè),指導(dǎo)施工;同時(shí)對(duì)地鐵2號(hào)線隧道的沉降、側(cè)移、斷面變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3,4]。在穿越階段,當(dāng)頂管推進(jìn)到地鐵隧道前方30m處時(shí),進(jìn)行初始值監(jiān)測(cè);在未到達(dá)地鐵隧道線時(shí),每天監(jiān)測(cè)次數(shù)定為2次;當(dāng)頂管機(jī)頭推進(jìn)到地鐵隧道上方后,監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為每2h一次;機(jī)頭越過(guò)地鐵隧道上方后,恢復(fù)為每天2次。如遇變形超過(guò)報(bào)警值,將隨時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。2.7 控制泥漿置換質(zhì)量 當(dāng)4~3區(qū)間電力隧道貫通后,及時(shí)利用觸變泥漿壓注孔對(duì)管道外的觸變泥漿進(jìn)行純水泥漿置換,并對(duì)電力隧道與地鐵2號(hào)線隧道穿越投影段,以及投影段兩側(cè)各30m范圍的電力隧道管道外3m以?xún)?nèi)的土體進(jìn)行了雙液注漿加固,從而減少了管道的后期沉降。3 三維數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)對(duì)比3.1 計(jì)算模型 模型計(jì)算區(qū)域:100m(電力頂管隧道縱向) ×60m(電力頂管隧道橫向)×40m(深度),計(jì)算軟件采用MARC。土體用實(shí)體單元模擬,隧道襯砌采用殼體單元模擬。計(jì)算模擬了頂管逐步頂進(jìn)的施工過(guò)程,共分13個(gè)施工步驟。計(jì)算模型及電力頂管與2號(hào)線之間的相對(duì)位置關(guān)系如圖2、圖3所示。3.2 計(jì)算參數(shù) 土層材料及襯砌參數(shù)如表1和表2所示。3.3 結(jié)果分析 地鐵2號(hào)線的豎向與橫向變形隨頂進(jìn)距離的變化情況如圖4及圖5所示。 在頂管穿越地鐵2號(hào)線隧道的施工過(guò)程中,進(jìn)行了嚴(yán)密的地鐵隧道和周邊環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)。所測(cè)數(shù)據(jù)表明,由于施工參數(shù)選取科學(xué)、合理,各項(xiàng)技術(shù)措施的有效落實(shí),電力隧道的頂進(jìn)穿越對(duì)運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線隧道和周邊環(huán)境的變化都非常小,均嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。其中地鐵2號(hào)線隧道的變形如圖6所示。 圖5中,以距離2號(hào)線40m為坐標(biāo)原點(diǎn);豎向變形以正值表示上浮;橫向位移正值表示向著4號(hào)工作井,負(fù)值表示向著3號(hào)工作井。在未考慮土體加固的情況下,電力頂管隧道通過(guò)地鐵隧道后,理論上地鐵2號(hào)線隧道豎向最大變形為3.3mm,橫向最大變形為0.39mm。 圖6中,隧道變形值均為正,表示上浮;頂進(jìn)距離起點(diǎn)以距離4號(hào)工作井80m(即穿越地鐵隧道前30m)處開(kāi)始計(jì)算,4~3區(qū)間全長(zhǎng)頂進(jìn)576m;穿越地鐵2號(hào)線隧道長(zhǎng)25m,對(duì)應(yīng)頂進(jìn)距離為30~55m。在電力隧道貫通2個(gè)月后,測(cè)得地鐵隧道累計(jì)上浮變形0.84mm,產(chǎn)生側(cè)向位移0.2mm。 計(jì)算結(jié)果表明:2號(hào)線盾構(gòu)隧道最大上浮3.3mm。采用同濟(jì)曙光進(jìn)行2維有限元計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明2號(hào)線盾構(gòu)隧道最大上浮3.0mm,實(shí)測(cè)結(jié)果為0.8mm;實(shí)測(cè)值與計(jì)算值總體變形趨勢(shì)很吻合。由于頂管隧道與地鐵隧道有一定夾角,頂管施工對(duì)地鐵側(cè)向變形有一定影響,如圖5所示。4 結(jié)語(yǔ) (1)根據(jù)具體的地質(zhì)條件、環(huán)境條件和施工工藝的特點(diǎn),制定了合理的泥漿套、后期注漿加固周邊土體等控制技術(shù)措施以及選取合理的施工技術(shù)參數(shù),為順利穿越提供了技術(shù)保證。 (2)施工過(guò)程中,按照信息化施工的原則,及時(shí)對(duì)各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行改進(jìn),將施工對(duì)地鐵隧道的影響控制到最小程度。 (3)結(jié)合頂管的施工過(guò)程對(duì)地鐵2號(hào)線的影響進(jìn)行了詳細(xì)的3維數(shù)值模擬,實(shí)測(cè)值和計(jì)算模擬值的變形趨勢(shì)吻合較好,累計(jì)變形誤差相對(duì)較小。 (4)電力頂管隧道順利穿越運(yùn)行中的地鐵2號(hào)線,為今后該類(lèi)工程的施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn), 具有很好的借鑒價(jià)值。參考文獻(xiàn):[1]劉建航,候?qū)W淵.軟土市政地下工程施工技術(shù)手冊(cè)[Z],上海:上海市市政工程管理局,1990.[2]白云,周松等.軟土地下工程施工技術(shù)[R],上海:上海隧道工程股份有限公司,2000.[3]陳衛(wèi)明.特殊地段頂管施工沉降控制技術(shù)[J].中國(guó)市政工程,2003,(6):35~37.[4]房營(yíng)光,莫海鴻等.頂管施工擾動(dòng)區(qū)土體變形的理論與實(shí)測(cè)分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(4):601~605.