沈阳地铁2号线五里河站~奥体中心站区间下穿浑河设计专题_图文

1、五里河站奥体中心站区间盾构下穿浑河设计专题报告一、工程概况1.1区间概况五奥区间起止里程为K14+799.80K16+171.25,线路双线长度为1371.45米，分别在北岸里程K14980.000及南岸里程K15+574.500处设置联络通道，其中南岸联络通道结合排水泵房设置。目前区间掘进是从奥体中心站起沿机场高速路、通过变电所及雨水泵站、沿青年大街东侧下穿浑河河床、通过海峰加油站到达五里河站，区间两端车站为岛式站台车站，左右线间距为15米。区间左线在里程k14860m k14900m 处下穿海峰加油站地下油库，在k15+004.766k15+500.984下穿浑河河底，在k15780m 地

2、段近距离穿越泵房的泵站。区间横穿浑河，线路上河面宽500m ，隧道过河段覆土厚度为12m 17m ，非过河段覆土厚度为10m 22.1m 。线路在纵断面上采用V 形坡，下坡坡度为2、23、，上坡坡度依次为3、30、2；线路在K15+574.50里程位置达到最低点。本区间线路形式单一，为标准的左右线，且长距离下穿浑河河床，适宜采用泥水加压平衡盾构机施工。为降低施工风险，避免将联络通道设置在河底，因此区间内设置两个联络通道，分别在北岸里程K14+890.000及南岸里程K15+452.500，南岸联络通道与泵站合建，均采用冻结法加固土体，从盾构区间内破除管片进行暗挖施工完成。 1.2浑河概况隧道穿

3、越浑河，现状水位40.75m ，历年最低水位33.9m 。浑河洪水比较频繁，百余年来发生过较大洪水10次，其中95年为超百年一遇洪水，洪水水位45.01m 。线路上河床高低不平，最低点高程35.0m 。在近河地段浑河河水通过渗透补给的方式补给两岸地下水，其影响宽度一般为0.51.5km ，枯水季节进行沿线地质勘察，水位埋深7.8015.70m 。1.3过河段工程地质1.3.1工程地质根据地质勘察报告，盾构穿越浑河段的地层从上到下依次为34m 浑河水、2粉细砂层厚度约12.5m 埋深标高在36.4535.45m 、4砾砂厚度约为26m 埋深标高在34.9531.05m 、45圆砾层厚度约为13m

4、 标高在33.1528.85m 、砾砂厚度约6.59.6m 标高在32.15m 22.55m 。 盾构机穿越地层主要为砾砂层（地层代号3-4厚度为312m ），覆土厚度约1217m 主要为砾砂和中粗砂。盾构穿越浑河时，在浑河南岸以3上坡至K15+104.766后转为30的上坡，进入浑河北岸。冬季浑河水位标高约为40.5m，隧道顶标高为21.6625.932m,河底标高约为37.4m。根据原位测试、土工试验成果结合地区经验确定各层的重力密度、内聚力C、内摩擦角标准值k 、压缩模量Es 0.1-0.2（或变形模量E 0）、地基承载力标准值f k 。层位 岩性 （kN/m3） C（kPa）k （度）

5、Es 0.1-0.2（E0 ）(Mpaf k (Kpa-2 粉细砂 17.4 17.2 32.6 9.31 110 -4 砾砂 19.0 0 35 E 0=30 350 -4-5 圆砾 19.0 0 35 E 0=30 350 -1粉质粘土17.936184.25140-3 中粗砂 18.5 0 27 E 0=15 260 -4 砾砂 19.0 0 35 E 0=30 400 -4-5 圆砾 19.0 0 38 E 0=30 400 -3 中粗砂 19.6 0 30 E 0=15240 -4 砾砂 19.9 4.5 38.4 E 0=30 480 -4-1 粉质粘土 19.6 45 19 E

6、0=6 180 -4-3 中粗砂 18.5 0 27 E 0=15 260 -4-5 圆砾 19.9 0 38 E 0=30 500 -1 泥砾 20.0 40 34 E 0=32 500 -2泥砾20.04035E 0=36550从车站基坑开挖及盾构出碴情况看，碴土中1060mm的粒径约36%，102mm 粒径约占25，2mm以下约占49。 二、主要设计思路2.1区间下穿浑河线路纵断面选定本区间隧道主要穿越砾砂层，地质条件较差。穿越浑河，线路上浑河横断面宽约500m ，浑河洪水比较频繁，100年一遇洪水水位44.42m 、 300年一遇洪水水位45.01m 。近几年浑河河底冲刷幅度比较大，据

7、调查，现状河底深度比89年规划河底降低了45米。河床高低不平，最低点高程36.0m ，最高点高程39.25m ，隧道顶距浑河底距离为8.415.6米，河中部覆土12.5米。线路在纵断面上采用v 形坡，下坡坡度24、4，上坡坡度依次为6、26。线路在K15+460.000里程位置达到最低点。区间内设置两个联络通道，分别在北岸里程K14+890.000及南岸里程K15+452.500，其中南岸联络通道结合排水泵站设置。隧道埋深及纵断面设计需考虑隧道位于河底最大冲刷线下一定距离，同时考虑对两岸线路及相邻车站的布局和埋深的影响。（1）浑河河底冲刷深度及冲刷线辽宁省水文资源局沈阳分局选用典型年资料，对浑

8、河横断面的河底高程进行了演变分析，提供了浑河桥附近冲刷情况分析报告及浑河超百年一遇洪水实测横断面图，报告中指出停止河道采砂后，洪水冲刷是造成河槽展宽和下切的主要原因，95年洪水对距南岸边130米及200米左右的主河槽下切近6米。以上为水文观测断面处的冲刷数据，而非隧道所处位置的数据。综合考虑河道曲线变化及业主提供的隧道所处位置河床底现状标高，确定浑河河底最大冲刷深度为现状河底下6米，最大冲刷位置在距北岸100米处。（2）河底最小覆土厚度的确定a. 根据覆土厚度范围内的土层情况，以及考虑最大冲刷点位置的摆动幅度，在最不利的情况下，应能满足隧道结构抗浮能力和稳定性要求，并要有一定的安全系数；b.

9、该覆土厚度同时作为隧道顶的缓冲保护层，保护隧道结构免受可能发生的沉船、抛石和等外部荷载的影响；c. 在盾构机开挖掘进期间，特别是在砾砂地层内长距离掘进后，需要在河底范围内更换刀具时，盾构机上方应有足够厚度的覆土，防止塌陷和冒顶。经分析计算，并参考国内外水下隧道的经验值，对于直径6.2m 的盾构隧道，最小覆土厚度（隧道顶距河床底的最大冲刷线）为6m 。（3）线路纵断布置本区间采用的盾构为2008年NFM 设计，沈重生产制造的泥水平衡盾构。刀盘直径为6280mm ，面板开口率为32，共配置切刀92把，边刮刀12把，撕裂刀48把，周边保护刀11把、贝壳刀6把。主驱动采用液压驱动，总功率为250Kw

10、，最大正常扭矩为4000KN.m 。 2.3.2冻结法施工应注意的几个问题及处理办法（1）冻胀、融沉会造成一定的地面隆沉，在砾砂层中冻结引起的隆沉较小； （2）打冻结孔时，若孔口出现涌水涌砂，可能导致钻孔过程中地表沉降过大； 在冻结孔施工前，通过二次注浆孔监测孔口水压，以验算冻结孔密封装置和膨胀丝是否满足强度要求。（3）在地下水丰富而且透水性大的砂层和砂砾层中,应注意流动的地下水对冻土发展的影响；（4）随着冷冻温度的降低，冻土强度随之增大，但是，当含水率少时（10%以下）冻土强度不会衡高；（5）在布置冻结管时，应适当设置测温管和水位观测孔，用以测定地层中的温度变化，确切掌握土壤冻结发展状况；（

11、6）联络通道冻结加固体与管片接触面受管片温度变化影响，未与管片密贴，易涌水涌砂；接触面管片内侧采用PEF 板隔热保温并在右线沿管片架设冷冻排管，加强冻结效果。 （7）冻结法是一种较复杂、风险性也较高的工法，国内也有失败的例子，给国家造成巨大的损失，联络通道施工事故通常是在冻结处理后，开挖过程中发生的，因此破除管片前应检查冻结效果。在拆除钢管片及开挖联络通道之前，钻设检查孔并排水，如果检查孔内很快便无水，可证明冻结土体的冻结密实达到防渗效果，否则应增加冻结冷量和冻结时间。（8）安全门联络通道位于浑河岸边，地下存在较强的水力联系，因此在打开第一条隧道管片衬砌之前，应设置一道应急安全门，以保证在通道

12、开挖和临时衬砌工作期间，直至打通第二条隧 道之前，隧道免遭水淹的危险。 一旦河水穿过冻结土体渗入隧道，立即采取紧急措施，将所有电缆从开口处收回，关 闭应急安全门，并将其与钢管片紧密楔紧。 四、施工难点、施工质量控制的重点及相应措施 4.1 过河段施工难点 （1）保证开挖面稳定，控制施工扰动引起的沉降，避免发生涌水等灾害。 过浑河段隧道顶板上方覆土条件复杂，且水压力相对土压力更大，如何控制施工扰动、 防止地表沉降、确保盾构施工质量、避免发生涌水等灾害是过河段施工的一大难点。 （2） 如何在掘进设定合理的掘进参数， 减少对刀具的磨损， 加强对刀盘、 刀具的保护； 在过河前选择合理的位置，保证开仓检

13、查工作的安全、快捷是本段盾构施工的一大难点。 （3）盾构穿越浑河，进入冬季施工，正是沈阳当地气温全年最低期，浑河水的水面处 于冰冻期，冰层厚度可达约 50 ，河水也处于枯水期。 4.2 过河段施工质量控制重点及相应措施 4.2.1 推进参数控制是确保安全施工的关键 （1）盾构过河前，分析总结已掘进段的参数，优化调整过河段掘进参数以确保盾构安 全通过浑河。 （2）盾构掘进，保持泥水仓顶部压力与作业面压力（土压与水压之和）平衡是防止地 6 表沉降的关键。 泥仓压力 P 的保持主要通过维持碴土开挖量与排碴量的平衡来实现， 可通过 掘进速度、调整排碴量来达到。 （3）加强土体改良，泥浆比重应控制在 1.1