
延安东路北线隧道沿线,尤其是浦西段建筑物密集,地下管线错综复杂,交通繁忙。超大型盾构在城市密集建筑区下掘进施工,尤其在软弱粘土层中采用挤压较为鲜见。隧道掘进从浦西驳岸段开始,自东向西穿越四条道路,其中中山东路和江西中路为主要交通要道,地下有各类上下水道、煤气管、电缆线等,还要穿越轮渡站、人行天桥、油库、仓库以及鳞次栉比的地面建筑群。
为达到控制地面沉降的目的,采取了“精心施工、加强监测、局部加固”的原则,根据不同的保护要求,制定了经济合理的技术措施:
盾构开挖面出土量控制、减少前期的土体损失引起的地层沉降
(a)提高出土计量的准确度。水力冲切土体混成泥浆,以泥浆的流量和密度算出出土量,其误差是难免的。通过反复摸索、实践、取得了经验计量方法。(b)盾构总推力的控制,推力与正面土体阻力取得平衡,应比土体正面阻力、侧面摩阻和盾构车架拖力的总和略大。(c)网格开胸率和出土部位的控制,以开启进土闸门调节开胸率,出土部位以中央出土为主,尤其要控制盾构正面上半部的出土量,减少超挖量引起的上方地层的沉降。(d)推进速度的控制和避免盾构后退,推进速度以正面土压值和出土量而定。速度过快易上隆,速度过慢易下沉。因衬砌拼装回缩千斤顶易使盾构后退,停推时间过长因油路泄漏引起油压下降造成盾构后退。后退的土体损失势必造成切口上方的土体沉降。(e)盾尾姿态和纠偏量的控制。盾构掘进坡度和平面轴线尽可能与设计轴线保持一致,采取“勤测勤纠”,纠偏量过大也会造成切口后部的超挖量。

盾构穿越浦西建筑群平剖面示意图
盾尾空隙的及时填补
压浆部位沿圆环四周,以上半部为主,压浆量为150%以上,压浆压力为0.3~0.5MPa。在重要保护区,采取多次压浆工艺,以减少因浆液收缩和土体固结引起的沉降。
施工监测指导掘进施工,加固保护技术措施
从沉降监测分析,盾构穿越过的土体总有不同程度的沉降,尤其是建筑物本身的超载,加快了沉降速度和沉降量。针对保护对象的具体情况须分别采取不同的技术措施。(a)防洪墙的注浆加固。盾构到达前对防洪墙下部土体的空隙进行充填注浆,当盾构通过后沿轴线在盾尾上方进行充填压密注浆。防汛墙沉降有效控制在7cm以内,未发生倾斜和裂缝。(b)人行天桥的基础托换。外滩人行天桥的两根主桥立柱在隧道轴线上,天桥为钢结构。托换方案将承重钢立柱与承台脱开,当承台发生隆陷位移时,立柱托换,用千斤顶进行高差调整,保证了人行天桥正常使用。(c)天文台的“树根桩”防护帷幕。天文台高48.6m,位于隧道南侧,采用了“树根桩”帷幕切断了土体滑裂面的影响范围。实测塔顶位移小于3cm倾斜小于1/1500。(d)医药品仓库注浆加固。盾构在医药品仓库下13m处斜向穿越,采用了浇筑80cm厚的砼整体底板。并在盾构通过后进行充填注浆,降低了沉降速率,减小了不均匀沉降。(e)江西中路地下管线“悬吊”法辅以充填注浆。盾构穿越江西中路,覆土仅4m。对重点保护的电话、通讯电缆、高压动力电缆采用开挖悬吊,防止水平位移,用跟踪注浆和盾尾压浆相结合控制垂直沉降,地下管线安然无恙。

在曲线段的盾构推进中,要求管片环面始终处在曲率半径的径向平面内,保证隧道处在设计的曲线状态范围,为了便于盾构纠偏,除了千斤顶编组之外,对盾构正面进土部位亦进行适当的调节。由于盾构曲线推进时每环都在纠偏,因而对土体的扰动增加,扩大了建筑空隙,故加强了壁后注浆。