南京地铁1号线软土隧道施工

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：南京地铁1号线穿越地层条件十分繁杂，既有低山丘陵的岩石层，也有古河道漫滩的含水土层，且局部区段位于河床之下，最浅覆土仅0.7m，地面建筑物林立。文章以南京地铁1号线为工程背景，介绍了粉质粘土地层的水下盾构施工、大跨度软流塑土层下的管棚施工等技术，希望能对同类地层条件下的隧道施工有一定的借鉴意义。

：南京地铁隧道盾构管棚抗浮注浆

Abstract:NanjingMetroNo.1linepassesthroughverycomplicatedearthlayers,suchasshallowhillsrocklayersandtheacientfloodplains,somepartsisjustundertheriverbed(0.7mtotheriverbottom).Therefore,manyconstructionmethodswereusedintheperiodofthetunneldrilling.Amongofthem,threeoneswereregardedverydifficult.Thefirstistheshielddrillingintheshallowembededclayunderthewater;Thesecondistheshieldingcanopyconstructioninthewateryclayunderthebuildings;Andthelastisvibration-reducingcontrolledblastingintheexcavationoftheshallowrocktunnelsunderthebiuldings.Alltheseareintroducedinthispaper,hopetobeusefulinthetunnelconstructionofsamegeologicalandenvironmentalconditions.

Keywords:NanjingMetro,tunnel,shield,shieldingcanopy,floatcontrol,grouting,vibrationreducingblasting.1工程概述

南京地铁南北线为线网规划中的1号线，呈南北走向，一期工程由小行至迈皋桥，沿途经过中华门、三山街、新街口、鼓楼、南京火车站等繁华的商业区和市内交通枢纽，形成了贯穿南京市主城中轴线的快速轨道交通走廊。线路全长为16.92km，其中地线上6.11km，地下线10.81km，地上线占全线总长的36％。全线共设车站13座，其中地下站8座，控制中心设在市中心珠江路站东北侧。线路总体分布及站点设置如图1所示。

2工程地质与水文地质概况

南京市位于长江下游，其三面环山，一面涉水，地势起伏较大。市内丘陵、平原交织，现代水系（主要为内秦淮河水系和金川河水系）贯流，地下埋藏有一条纵贯南北的古河道，形成了比较繁杂的地貌形态。市区及市郊的一些剥蚀残丘大致呈北东向分布，形成三段基岩隆起，将南京市分割为南北两个小盆地，并由古河道将这两个盆地联系为整体。

三段基岩隆起构成低山丘陵地貌，主要由剥蚀残山及侵蚀堆积阶地组成，其间发育有坳沟或山间凹地，地形起伏较大。低山丘陵区覆土层厚度一般不超过20m，局部地段基岩直接出露地表。古河道冲积平原主要由河漫滩及古河床构成，地形平坦，地势低平，其基岩埋藏较深，一般35～40m。古河道冲积平原一般发育四级埋藏阶地，土层主要为可塑状态粉质粘土，局部为软、流塑状态的粘土及粉土等。对于南京地铁的不同区间，如图1所示，小行-中华门、珠江路-玄武门、南京站-迈皋桥区段，地层属低山丘陵地貌单元，而中华门-珠江路、玄武门-南京站区段则属于河漫滩地段。

地铁沿线的水文地质条件与工程地质条件一样，都受地质、地貌控制。其地下水主要为孔隙潜水或弱承压水，地下水埋藏浅，一般于地面下1.0~2.0m。由于构成含水层的地层土质有差异，各土层的渗透性也有较大差异。古河道深槽含水砂层厚度大，透水性好，富水性强，最大渗透系数可达5×10-3cm/s(4.32m/d)。3浅覆地层隧道施工技术

针对南京地层的古河床、河漫滩和低山丘陵等繁杂多变的地层条件，综合考虑周边环境特征及经济因素等，1号线选用了多种隧道施工方法，如高架、明挖、矿山暗挖、盾构掘进等，如表1所示。地铁1号施工过程中，有两个软土区段难度较大，一是三山街-中华门区段的浅覆土埋藏条件下，水下盾构隧道的推进施工，二是珠江路-鼓楼区间的软流塑粘土及粉土地层中，在建筑物下进行大跨度隧道掘进的管棚施工，

再有是鼓楼-玄武门的浅覆岩层的爆破施工。

3.1盾构穿越浅覆土地层的水下掘进施工技术3.1.1覆土水下盾构施工的特点和难点

地铁1号线中华门-三山街区间隧道需穿越内秦淮河，其河道宽16.8m，河底距盾构顶部最浅覆土厚仅0.7m，河床底部表层土夹有大量碎石、填土及浮淤物，渗透性极不规则，给盾构的推进带来极大的难点和风险，集中表达在两个方面：

（1）极易引发突水事故。盾构推进一般要求覆土厚度在2～2.5d(d为隧道直径)之间，而本处覆土极薄，在如此薄层条件下进行盾构推进，极易引起表层土开裂；同时，该处直接位于河床水位之下，水源补给充分，一旦突水，后果不堪设想。

（2）浅覆土隧道轴线控制难。对于本处如此浅覆土的地层，隧道所承受的浮力要远大于其上水土的压力，因此，自然状态下，即会导致隧道的上浮变形，需采取有效措施加以控制。3.1.2浅覆土水下盾构施工抗浮控制技术

浅覆土盾构隧道上浮，会造成隧道衬砌上方土体被动破坏。如图2所示，假设水深为H1，隧道顶部覆土厚度为H2，则被动区域土体的极限平衡条件为：

的外径和内径。

由此计算可得最小覆土厚度为：

本处河水深度H1为2.0m，内摩擦角为12.3°，内聚力C为8.9kpa，土的饱和重度γ为17.7kN/m3，管片外径R1为3.2m，内径R2为2.75m，混凝土重度γ混凝土为20KN/m3。由此计算，得最小覆土厚度H2为4.306m。显然，本处覆土厚度仅0.7m，不足以平衡隧道所受浮力。施工中，我们采用抗浮板和抗拔桩来解决这一问题。如图3所示，在隧道的上方河床的底部，构筑厚度为700mm的抗浮板，并在抗浮板的下方钻设直径为600mm深度为15m的灌注桩，桩与板锚固在一起，有效防止隧道在施工中及施工后的变形。

3.1.3盾构推进防突水控制

对于盾构水下推进过程中的防突水控制，我们主要采取控制出土、压注膨润土浆液、及时同步注浆以及加强预计预报等方法，快速均匀地穿过内秦淮河。

（1）出土量控制。若过量出土即超挖，必然会引起大的地面沉降，反之，会引起地层的过量隆起。施工中，我们主要通过调理盾构前方土仓压力，使得仓压微大于该处地层土压力，根据盾构推进速度计算螺旋出土机的转速和出土量，避免超欠挖。

（2）膨润土浆液压注。本次施工采用的是土压平衡盾构机，因该处的覆土十分薄，施工中，我们通过盾构机的加泥系统，在工作面前方压注适量膨润土浆液，以减小刀盘切削阻力和盾构与周边地层的摩擦阻力，从而减小盾构施工对周边地层的扰动。

（3）同步注浆技术的应用。通过盾构的注浆系统，在盾构行进中，及时注入水泥浆液，填充盾尾脱离后，衬砌与周边地层的空隙，封堵水力通路。

（4）加强预计预报。借助盾构推进的仿真系统，通过对行进参数的实时模拟分析，寻求地层变形量、土仓压力变化等参数的规律，预计预报盾构后期可能的神态变化，结合固化到系统中的人工智能经验，及时调整施工参数。

3.2建筑物下软粘土地层的管棚施工技术

软岩或