軟土大直徑泥水盾構(gòu)隧道施工期上浮的控制措施

王 新,李庭平,王印昌

(上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院，上海 200125)

軟土大直徑泥水盾構(gòu)隧道施工期上浮的控制措施

王 新,李庭平,王印昌

(上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院，上海 200125)

大直徑盾構(gòu)公路隧道在近工作井區(qū)段覆土較淺，施工期易產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。借助以往軟土地區(qū)泥水盾構(gòu)隧道的設(shè)計經(jīng)驗，通過分析影響隧道上浮的物理環(huán)境和工藝操作，得到可能產(chǎn)生隧道上浮力的主要因素為地下水、同步注漿漿液、盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整、地基回彈、泥漿后竄；間接影響隧道上浮趨勢的主要因素有覆土厚度、地下水位、結(jié)構(gòu)尺寸和材料重度、上覆土壓縮特性、掘進速度和管片接頭剛度。隧道抗浮的主要措施有增加上覆土臨時壓重、優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)與姿態(tài)控制、打設(shè)門式抗浮結(jié)構(gòu)、改善注漿工藝及漿液性能、二次注漿、加強管片縱向連接等。

軟土；大直徑；泥水盾構(gòu)；隧道上??；影響因素；控制措施

0 引言

隨著盾構(gòu)工法在我國城市道路隧道工程的應用，大量的設(shè)計和施工經(jīng)驗得到了積累。傳統(tǒng)的大斷面盾構(gòu)隧道最小覆土厚度一般在0.6D(D為隧道外徑)左右，且最小覆土段位于工作井處。從上海修建的14條越江隧道(見表1)可見，隨著技術(shù)的成熟，隧道的最小覆土厚度開始有所減少。在隧道總長不變的情況下，隨著工作井處隧道覆土厚度的減少，盾構(gòu)段長度增加，明挖施工減少，因此可以減少深大工作井帶來的施工風險，對環(huán)保降耗和安全施工也有著積極的意義。

然而，江浙滬等軟土地區(qū)水位較高，當隧道覆土較少時，隧道結(jié)構(gòu)在施工期易產(chǎn)生上浮。如上海大連路隧道的平均上浮量約8 cm；上海翔殷路和耀華支路越江隧道的最大上浮量最大約15 cm和8.6 cm[1]。隧道結(jié)構(gòu)上浮易引起隧道變形過大、防水失效及軸線偏離等一系列工程質(zhì)量問題。前人已經(jīng)對隧道結(jié)構(gòu)上浮做了一定的研究，沈鑫國等[1]、郭宏宇等[2]、葉飛等[3]、楊方勤[4]結(jié)合盾構(gòu)施工工藝探討了影響隧道上浮的因素；沈林沖等[5]、張慶賀等[6]、王新等[7]針對影響隧道上浮的覆土厚度進行了探討；邢慧堂[8]、沈征難[9]、皮景坤等[10]針對具體工程實踐提出了施工期抗浮的一系列措施。施工期隧道上浮的影響因素較為復雜，學術(shù)界尚沒有達成共識，還有待進一步研究。

本文借助以往軟土地區(qū)大直徑盾構(gòu)隧道的設(shè)計經(jīng)驗，通過分析影響隧道上浮的物理環(huán)境和工藝操作流程，總結(jié)影響隧道上浮的主要因素，并進一步探討有效的控制措施。

表1上海越江隧道最小覆土厚度統(tǒng)計
Table 1 Statistics of minimum thickness of overburden of river-crossing tunnels in Shanghai

隧道名稱開工年代結(jié)構(gòu)外徑D/m最小覆土厚度h/mh/D復興東路隧道200111．07．70．707大連路隧道200111．07．00．64翔殷路隧道200311．366．90．61上中路隧道200414．58．030．55西藏南路隧道200511．368．50．75軍工路隧道200614．59．20．63崇明越江隧道200615．07．00．47新建路隧道200611．366．00．53外灘通道200713．959．00．65人民路隧道200711．366．00．53長江西路隧道200815．09．40．63仙霞西路隧道200811．367．00．62龍耀路隧道200811．368．350．74迎賓三路隧道201013．956．60．47

1 上浮的影響因素

盾構(gòu)隧道施工階段產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上浮的原因較多，其中主要分為物理環(huán)境和工藝操作2方面。物理環(huán)境主要包括覆土厚度、地質(zhì)條件、地下水位和結(jié)構(gòu)尺寸及材料重度等。工藝操作主要包括開挖卸載、盾構(gòu)姿態(tài)、同步注漿、掘進速度、建筑空隙及管片接頭剛度等。隧道結(jié)構(gòu)的浮力可分為靜態(tài)和動態(tài)浮力。地下水或漿液包裹對隧道結(jié)構(gòu)形成靜態(tài)浮力，姿態(tài)調(diào)整、注漿壓力等施工因素對隧道結(jié)構(gòu)形成動態(tài)浮力。

1.1 覆土厚度

一定的覆土厚度是保證盾構(gòu)順利掘進的前提條件，也是影響結(jié)構(gòu)上浮的客觀因素。以外徑11.36 m、內(nèi)徑10.36 m的上海西藏南路隧道為例，地下水浮力為1 013 kN/m，結(jié)構(gòu)重426 kN/m，浮力大于結(jié)構(gòu)自重。因此，一定的覆土厚度可以提供抗浮力。隧道結(jié)構(gòu)豎向力計算見表2。

表2 隧道結(jié)構(gòu)豎向力計算Table 2 Calculation of vertical force on tunnel structure

隨著隧道直徑的增加，地下水浮力與結(jié)構(gòu)自重的差別越大，所需要的覆土厚度也越大。以結(jié)構(gòu)施工期抗浮安全系數(shù)1.1，地下水假定為地表以下0.5 m，對不同直徑盾構(gòu)隧道最小覆土厚度進行計算，如圖1所示。由圖1可知，各大斷面隧道施工階段抗浮最小覆土厚度為5.7～7.8 m((0.5～0.54)D)。當隧道施工階段覆土厚度小于該值時，需考慮臨時抗浮措施。

圖1 施工階段隧道抗浮最小覆土厚度Fig.1 Minimum thickness of overburden of tunnel to resist floating in construction phase

1.2 上覆土的壓縮特性

一般簡化的抗浮計算假定隧道上覆土為無限剛度體，沒有考慮上覆土的可壓縮性。實際上，當上浮力作用在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)通過力的傳遞擠壓被擾動過的上覆土體，而上覆土體作為顆粒介質(zhì)必然產(chǎn)生一定的壓縮變形，進而產(chǎn)生隧道的上浮。因此，隧道上覆土的壓縮特性一定程度上影響著隧道結(jié)構(gòu)的上浮。

當隧道穿越地層或上覆地層存在淤泥、淤泥質(zhì)等高壓縮性軟土時，需考慮增加結(jié)構(gòu)內(nèi)部配重或采取抗拔等措施以減少向下壓力與浮力的差值，從而減緩隧道因壓縮上覆土體產(chǎn)生局部或整體上浮。

1.3 地下水位

江浙滬軟土地區(qū)水位較高，隧道基本上均位于地下水位以下，因此水位變化并不影響結(jié)構(gòu)所受的水浮力。然而，地下水位能夠影響上覆土的有效壓重和壓縮特性，成為影響隧道上浮的間接因素。通過抗浮計算，得到最小覆土厚度隨水位線性變化，水位越高最小覆土越厚(如圖2所示)。

圖2 隧道最小覆土厚度與地下水位關(guān)系Fig.2 Relationship between minimum thickness of overburden and water level

1.4 結(jié)構(gòu)尺寸及材料重度

由表2可知，隧道結(jié)構(gòu)尺寸也是影響上浮的因素之一。此外，隧道結(jié)構(gòu)材料的重度也是自重抗浮的主要影響因素。目前，國內(nèi)外隧道結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土管片拼裝而成，少數(shù)隧道采用了鑄鐵等高重度管片，如1880年修建的倫敦地鐵隧道。起初，隧道采用鑄鐵管片并不是考慮抗浮。鑄鐵管片價格昂貴，后續(xù)逐漸被鋼筋混凝土管片所替代。因此從隧道的經(jīng)濟性考慮，通過改變結(jié)構(gòu)尺寸及重度滿足抗浮需求的代價較高，不宜采用。

此外，施工階段隧道內(nèi)部存在一定的內(nèi)部配重，由于其難以精確計算，抗浮計算時通常將這部分的有利作用忽略。

1.5 地基回彈

盾構(gòu)掘進時，被刀盤切削下來的土體遠遠比隧道結(jié)構(gòu)重。當管片脫出盾尾時，同步注漿漿液填充底部建筑空隙，并在一定時間內(nèi)凝固，由于地層應力釋放產(chǎn)生的地基回彈使得管片和注漿體共同發(fā)生向上的位移。隧道覆土較深時，地基回彈作用主要造成管片結(jié)構(gòu)的自身變形，不會產(chǎn)生隧道結(jié)構(gòu)的整體上浮。當隧道覆土較淺時，地基回彈成為結(jié)構(gòu)整體上浮的影響因素之一。圖3為南京某地鐵隧道0.3D覆土深度下豎向位移的有限元計算結(jié)果。由圖3可知，淺覆土隧道的地基回彈作用更加明顯，土體開挖后隧道結(jié)構(gòu)呈整體上浮狀態(tài)。因此，當隧道覆土較淺時，控制開挖卸載引起的地基回彈可以作為隧道上浮的預防措施之一。

1.6 盾構(gòu)姿態(tài)

盾構(gòu)在掘進過程中存在上坡和下坡。郭宏宇等[2]對2.7%的下坡盾構(gòu)隧道進行實測數(shù)據(jù)分析，認為下坡盾構(gòu)隧道上浮的主要原因除了漿液或地下水的浮力外還有管片脫出盾尾形成的可上浮空間和管片所受千斤頂?shù)捻斖屏?。事實上，盾?gòu)在下轉(zhuǎn)豎曲線或下轉(zhuǎn)調(diào)向時，管片除了受浮力外，還受到盾尾千斤頂向上的頂推分力，可能使隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生上浮。

圖3 南京某地鐵隧道豎向位移有限元計算結(jié)果(單位：mm)Fig.3 Result of finite element calculation of vertical displacement of a Metro tunnel in Nanjing(mm)

此外，為保證隧道設(shè)計軸線，盾構(gòu)在掘進中不斷進行姿態(tài)調(diào)整。盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整易使管片受到縱向偏心荷載，造成隧道縱向發(fā)生豎向的彎曲變形。當隧道覆土較淺時，這種彎曲變形更為突出，致使隧道結(jié)構(gòu)局部上浮。因此，盾構(gòu)姿態(tài)一定程度上影響著隧道結(jié)構(gòu)的上浮。

1.7 同步注漿

葉飛等[3]從盾構(gòu)隧道上覆土的最小覆土厚度計算入手，提出注漿漿液或泥漿、水等液體包裹管片而形成的靜態(tài)浮力不足以使隧道上浮，認為注漿壓力產(chǎn)生的動態(tài)浮力是施工階段隧道上浮的主要原因。楊方勤[4]認為注漿壓力為瞬間荷載，不至于引起隧道上浮，而流塑態(tài)漿液是引起隧道上浮的主要原因。事實上，施工中同步注漿漿液通過流動填充管片脫出后的建筑空隙，漿液壓力也隨之開始消散。鑒于注漿壓力消散的不確定性，其作為隧道上浮的主要原因還值得商榷。

施工階段，地下水產(chǎn)生的浮力大于結(jié)構(gòu)自重，而同步注漿漿液的重度一般比水重度大得多。結(jié)構(gòu)成型的前期階段，漿液有較好的流動性，其對結(jié)構(gòu)的上浮作用較明顯。隨著時間推移，同步注漿漿液逐漸凝固，作用在結(jié)構(gòu)上的浮力則主要由地下水產(chǎn)生。

因此，同步注漿漿液的重度、凝固時間、可稀釋性等特性在一定階段影響著隧道結(jié)構(gòu)的上浮。當隧道覆土較淺，由漿液產(chǎn)生的上浮力對結(jié)構(gòu)的影響更明顯。

1.8 掘進速度

盾構(gòu)的掘進速度影響著隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定時間。盾構(gòu)掘進速度過快，同步注漿漿液沒有足夠的時間達到預期的強度，管片長時間受到比水浮力更大的漿液浮力而上浮。盾構(gòu)的掘進速度與同步注漿漿液特性共同影響著隧道結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定。當覆土較淺時，盾構(gòu)掘進過快易導致地層的劇烈擾動，隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定時間較長，為抗浮控制帶來一定的難度。

1.9 管片接頭剛度

管片接頭分為環(huán)向和縱向接頭?？v向接頭的提高能夠增強單環(huán)的整體性和抗變形能力，并不能改變隧道上浮的趨勢?？v向接頭也不能影響結(jié)構(gòu)上浮力的產(chǎn)生，不是結(jié)構(gòu)上浮的主要影響因素，但其剛度增強能夠為結(jié)構(gòu)抗浮提供一定的貢獻。環(huán)向接頭通過縱向螺栓和凹凸榫將上浮力產(chǎn)生的剪力傳遞到鄰近管片，通過隧道縱向剛度的提升減緩每環(huán)結(jié)構(gòu)的上浮趨勢。沈林沖等[5]考慮縱向螺栓的抗剪作用對最小埋深進行了探討分析，得到了考慮螺栓抗剪作用下的最小埋深值。

縱向螺栓可以為隧道整體抗浮提供一定的抗剪力，但實質(zhì)上一旦隧道開始上浮，主要發(fā)揮抗剪作用的螺栓僅為抗浮臨界覆土處的某幾環(huán)或僅一環(huán)螺栓?？紤]到隧道結(jié)構(gòu)的重要性，螺栓抗剪應僅作為一種安全儲備，不宜針對螺栓抗剪進行抗浮設(shè)計的優(yōu)化。

1.10 泥漿后竄

目前，國內(nèi)大斷面盾構(gòu)隧道多采用泥水盾構(gòu)施工。泥水盾構(gòu)通過掌子面泥水壓力來保持開挖面的穩(wěn)定，施工中不可避免地出現(xiàn)泥漿向隧道后方流竄，從而產(chǎn)生較大的浮力，造成隧道上浮。泥漿比重比地下水大，通過泥漿配優(yōu)化，研發(fā)高性能低比重泥漿材料可以減少因泥漿后竄產(chǎn)生的隧道上浮。

綜上所述，可能產(chǎn)生隧道上浮力的主要因素為地下水、同步注漿漿液特性、盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整、地基回彈、泥漿后竄；間接影響隧道上浮趨勢的主要因素為覆土厚度、地下水位、結(jié)構(gòu)尺寸和材料重度、上覆土壓縮特性、掘進速度、管片接頭剛度。

除此之外，影響隧道結(jié)構(gòu)上浮的不確定因素還有成型隧道內(nèi)的后續(xù)施工、臺車前行卸載效應、跟蹤注漿、砂土液化及地面卸載等。

2 控制措施

隧道施工期的受力較為復雜，成環(huán)管片脫出盾尾前，主要受自重和盾尾的支撐力；管片脫出盾尾后，管片受到地層壓力、水壓力及壁后注漿壓力?？垢】刂拼胧愿纳扑淼澜Y(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和受力環(huán)境為主。從經(jīng)濟可行性的角度，隧道施工期可以針對地下水位、同步注漿漿液特性、盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整、泥漿后竄、覆土厚度、上覆土壓縮特性、掘進速度、管片接頭剛度采取改善或控制措施以減緩隧道的上浮。

2.1 上覆壓重

上覆壓重是指在淺覆土段沿隧道斷面寬度將黏土包(見圖4)、混凝土碎渣(見圖5)、鋼渣等重物預先壓在隧道頂部地表。在盾構(gòu)掘進過程中，上覆壓重提供的壓力有利于刀盤的切削穩(wěn)定。管片脫出盾尾后，上覆壓重提供了抵抗隧道上浮的豎向力，減弱了隧道結(jié)構(gòu)上浮的程度。

上覆壓重的高度

式中：d臨界為滿足施工期抗浮要求的臨界覆土厚度；d實際為滿足隧道頂部實際覆土厚度；γ土為原狀土加權(quán)平均重度；γ渣為壓重材料平均重度。

圖4 黏土包

圖5 混凝土渣

2.2 改善上覆土特性

江浙滬地區(qū)軟土分布廣泛，地下暗浜時有存在。在穿越這些區(qū)域時，淺埋隧道的上浮趨勢將造成上覆土體的壓縮變形，進而為隧道上浮提供了可能性。通過旋噴樁、水泥土攪拌樁、注漿等加固手段，可以對淺埋隧道不滿足抗浮的區(qū)段進行土體改良。目前，加固程度和范圍可借助數(shù)值軟件分析得到指導數(shù)據(jù)，尚不能做到精確計算。

2.3 優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)與姿態(tài)控制

盾構(gòu)的施工參數(shù)需根據(jù)地質(zhì)條件、盾構(gòu)姿態(tài)及施工經(jīng)驗綜合確定。

選擇泥水盾構(gòu)的切口水壓時，需根據(jù)盾構(gòu)姿態(tài)的緩坡段和直線段分別進行設(shè)定。在淺埋段，在不影響工期情況下適當放慢掘進速度和提高拼裝速度可以為同步注漿漿液提供足夠的凝固時間，進而減緩隧道的不穩(wěn)定時間，達到延緩上浮的目的。例如南京長江隧道淺覆土段控制推進速度在30 mm/min以內(nèi)。

控制管片的拼裝質(zhì)量可以減少管片脫出后隧道結(jié)構(gòu)的變形。淺覆土隧道受到較明顯的上浮作用，縱向剪力效應較明顯，提高拼裝質(zhì)量增強縱向剛度可以延緩隧道結(jié)構(gòu)的上浮趨勢。

另外，淺覆土段盾構(gòu)姿態(tài)控制尤為重要。施工中，機組人員應嚴格遵照規(guī)程操作，避免人為因素超挖引起的頻繁糾偏。在陡坡與緩坡的過渡段，要緩慢勻速糾偏，每前進一段進行掘進參數(shù)復核和變形控制分析，進行動態(tài)信息化施工。

2.4 打設(shè)門式抗浮結(jié)構(gòu)

當隧道覆土極淺時，一般需在注漿等加固措施的基礎(chǔ)上施作抗浮結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)存在應用先例的抗浮結(jié)構(gòu)主要為抗浮板和抗拔樁，其組合形式常被稱為門式抗浮結(jié)構(gòu)。張慶賀等[6]以南京1號線下穿內(nèi)秦淮河為背景，研究了門式抗浮結(jié)構(gòu)在隧道上覆土僅0.7 m工況下的應用效果(見圖6(a))。通過實測數(shù)據(jù)顯示，門式抗浮結(jié)構(gòu)在控制盾構(gòu)上飄和隧道上浮方面起到了預期的效果。此外，上海東方路下立交在上穿地鐵2號線時也采用了門式抗浮結(jié)構(gòu)的原理(見圖6(b))。

(a) 南京地鐵1號線

(b) 上海東方路下立交

從力學機制上分析，抗浮板和抗拔樁的組合對隧道周圍土體產(chǎn)生了約束，受約束的土體抑制了隧道結(jié)構(gòu)的上浮。但抗浮板結(jié)構(gòu)的合理尺寸設(shè)計、抗浮效果的評價等經(jīng)驗相對較少，有待針對其設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化開展進一步研究。

2.5 改善注漿工藝及漿液性能

同步注漿工藝的改善主要是針對其同步性、注漿點位、注漿量及注漿壓力進行實時控制。為保證壁后注漿的同步性，在試掘進階段應針對注漿系統(tǒng)進行測試和評價，并對鋼絲刷質(zhì)量和止?jié){效果進行檢查。在設(shè)備和內(nèi)部空間允許的情況下，根據(jù)地層情況合理布置注漿孔的位置和數(shù)量。同時，調(diào)整合理的注漿壓力(一般不大于0.3 MPa)和注漿量使得漿液能夠及時均勻地填充到建筑空隙內(nèi)，提高注漿工藝的水平。根據(jù)隧道整體上浮情況，隧道掘進中可采取上部點位多注漿，下部點位少注漿，抑制隧道上浮。壓力設(shè)置時，可根據(jù)地層壓力情況，頂部稍提高，底部稍降低。

此外，漿液性能的改進是改善隧道上浮的重要措施。配制同步注漿漿液時，其膠凝時間應與掘進速度相匹配，同時應具有良好的抗稀釋性。漿液還應該有較強的早期強度。適當降低粉煤灰和增加黃砂的摻加量降低漿液的流動性，適當增加膨潤土的含量降低漿液的泌水率，通過配合比的優(yōu)化得到早期強度高的漿液。而超大直徑隧道由于開挖面大，漿液必須要有良好的流動性和填充性，為了能獲得較高的早期強度而又不影響漿液塌落度和流動性，可通過實驗對比和現(xiàn)場監(jiān)測來進行分析總結(jié)，從而確定這個平衡點。在保證漿液的充填特性后，還應適當降低漿液的密度，以減少因高重度漿液引起的上浮。但漿液齡期一般隨漿液密度的降低而增加，因此，需結(jié)合同步注漿試驗對漿液性能效果進行評價，最后得到一種抗浮性能較好的漿液配比。漿液塌落度的測定見圖7。

圖7 漿液塌落度測定

2.6 二次注漿

在隧道成型后的一定范圍內(nèi)應對管片進行嚴密監(jiān)測，如發(fā)生上浮位移過量，適當進行頂部的二次注漿，注漿量和注漿壓力根據(jù)實時上浮位移監(jiān)測值進行調(diào)整。

2.7 加強管片縱向連接

在一些淺覆土的特殊地段，增加縱向螺栓數(shù)量和直徑，能使管片的豎向抗剪能力提高。但基于隧道長期受力的不確定性，縱向螺栓加強不宜作為永久抗浮措施，可作為臨時措施。此外，管片環(huán)間還可以通過設(shè)置凸凹榫等增強摩擦力措施來提高接頭的抗剪能力，從而抵抗隧道上浮。管片縱向長螺栓布置圖見圖8。

圖8 管片縱向長螺栓布置圖

2.8 其他

隧道內(nèi)部增設(shè)管片整體穩(wěn)定裝置，增強成型隧道的縱向整體性，并為漿液穩(wěn)定隧道結(jié)構(gòu)提供時間條件，從而有利于隧道的抗浮。隧道施工中，淺覆土隧道結(jié)構(gòu)變形和軸線監(jiān)測信息的及時反饋，能夠指導隧道上浮原因的剖析和抗浮措施的制定。

3 結(jié)論與建議

軟土盾構(gòu)隧道施工期上浮的影響因素較多，通過對盾構(gòu)施工工藝的剖析和抗浮措施的探討，主要得到以下結(jié)論：

1)可能產(chǎn)生隧道上浮力的主要因素有地下水、同步注漿漿液、盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整、地基回彈及泥漿后竄。

2)間接影響隧道上浮趨勢的主要因素有覆土厚度、地下水位、結(jié)構(gòu)尺寸和材料重度、上覆土壓縮特性、掘進速度和管片接頭剛度。

3)針對施工期隧道上浮，主要的措施有增加上覆土臨時壓重、優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)與姿態(tài)控制、打設(shè)門式抗浮結(jié)構(gòu)、改善注漿工藝及漿液性能、二次注漿、加強管片縱向連接等。

4)施工期隧道的抗浮措施需考慮多種措施的組合，并結(jié)合可實施性和經(jīng)濟性綜合確定。

施工期間影響隧道上浮的任何因素都不能認為是絕對的主要因素。某一因素的影響力僅在一定范圍發(fā)揮主導作用，其發(fā)揮程度也需根據(jù)具體的施工環(huán)境而定。此外，不同的環(huán)境狀態(tài)下，往往多項因素共同主導了隧道施工期的上浮。目前，僅能給出理論和實踐經(jīng)驗下的定性分析，待后續(xù)引用大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)后，通過敏感度分析進一步給出較準確的判斷。

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武漢光谷廣場將建成國內(nèi)最復雜地下工程

2014年12月3日，一份“武漢軌道交通2號線南延線光谷廣場綜合體工程設(shè)計中標公示”在網(wǎng)上熱傳，經(jīng)向多個相關(guān)部門求證獲悉，此消息屬實，光谷廣場綜合體工程預計將在今年年內(nèi)動工，工程將投資22億元，工期1 440 d，大約4年。在光谷廣場地下，公路隧道、地鐵隧道、地鐵站和地下商城將構(gòu)成國內(nèi)最復雜的地下工程。

光谷廣場地下挖4層國內(nèi)最復雜的地下空間

中標公告顯示，光谷廣場綜合體位于光谷廣場下方，是軌道交通2號線南延線工程的建設(shè)起點，建設(shè)工期4年。2號線南延線、9號線、11號線3條地鐵線路在此交會，珞喻路和魯磨路2條市政隧道也由此穿越。按照規(guī)劃，2號線南延線將于近期開工建設(shè)，光谷廣場將正式開挖。

光谷廣場綜合體包括2條汽車隧道、3條地鐵、1個地下商城和地下停車場，地下共有4層，是目前國內(nèi)最復雜的地下空間。其中，地下1層為地下公共空間；地下2層為地鐵9號線站廳和站臺、11號線站廳及區(qū)間隧道、魯磨路下穿公路隧道以及部分地下公共空間；地下3層為2號線南延長線隧道、珞喻路下穿公路隧道、地下停車場以及9，11號線換乘通道；地下4層為11號線站臺及區(qū)間隧道。

地鐵車站埋深每增加1 m，施工風險將呈幾何級數(shù)倍增，預計本工程將面臨極大的施工難度挑戰(zhàn)，或創(chuàng)造國內(nèi)地下綜合工程施工新紀錄。

光谷廣場將成軌道交通樞紐

未來，武漢軌道交通規(guī)劃為2號線南延線、9號線和11號線將在光谷廣場匯聚，其中9號線和11號線將在光谷廣場的正下方實現(xiàn)換乘，站臺也將設(shè)置于廣場地下。

11號線全線西起蔡甸柏林，東止光谷左嶺新城，全長約68 km，設(shè)站34座，是武漢市目前已經(jīng)公布的最長軌道交通線路。該線路從光谷廣場出發(fā)后，到達地鐵11號線東段的起始站光谷火車站。

2號線南延線則是光谷地區(qū)的一條軌道交通大動脈，從光谷廣場到高新六路和光谷一路交會處附近，能實現(xiàn)大光谷地區(qū)與天河機場的直接連接，是貫穿武漢市南北的大動脈。11月，該工程已進行了規(guī)劃公示。

地鐵9號線則是遠期規(guī)劃線路，大致方向為植物園—江夏城區(qū)。

充分利用地下空間解決交通問題是國際趨勢

光谷廣場是由5條路匯聚而成的畸形路口，大學聚集，地鐵2號線引入后，帶來了更大的客流量，且該區(qū)域與江夏、左嶺、花山、光谷新城緊鄰，是城市的一個主要堵點。多年來一直探討解決之策，原來有人建議修高架、天橋，但經(jīng)過規(guī)劃、交通等部門論證，最終決定通過地下解決。未來地鐵11號線東線也將從光谷廣場地下穿過，光谷廣場將形成一個超大型交通換乘樞紐，正好利用這一契機同步進行地下商城開發(fā)。

目前，歐美、日本、香港等國際大都市均利用地下綜合體來解決平面交通擁堵問題，將人流往下引，降低對地面的影響，今后地下出入口也能與周邊商業(yè)銜接，而無需從地面抵達。雖然地下開挖成本高于地上，但從長遠來看，地下綜合體未來所發(fā)揮出的社會和經(jīng)濟效益將更大。

(摘自 中國巖土網(wǎng) ttp://news.yantuchina.com/20296.html 2014-12-04)

CountermeasuresforFloatingofLarge-diameter
SlurryShieldTunnelinSoftSoil

WANG Xin,LI Tingping,WANG Yinchang

(ShanghaiUrbanConstructionDesign&ResearchInstitute,Shanghai200125,China)

Due to the shallow overburden near the working shaft,tunnel floating often occurs when a large-diameter slurry shield bores adjacent to the working shaft.In this paper,the physical environment and operation techniques of slurry shield that affect the floating of shield-bored tunnels are analyzed,with considering the design experience of slurry shield-bored tunnels in soft soil area.The study results show that the main factors that affect the tunnel floating include ground water,simultaneous grouting,shield attitude control,ground reaction and grout back-flowing; the main factors that have indirect influence on the tunnel floating include overburden thickness,ground water level,tunnel dimension,material density,overburden compression characteristics,shield boring speed and segment joint stiffness; main countermeasures for tunnel floating include installing artificial overburden,optimizing the shield boring parameters and shield attitude control,installing floating-resistant portal structures,improving the grouting techniques and the grout performance,carrying out secondary grouting and strengthening the longitudinal connections between segments.

soft soil; large diameter slurry shield; tunnel floating; influence factor; countermeasure

2013-12-23；

2014-10-09

上海市科學技術(shù)委員會資助項目(11231202703)；上海城建集團A類科研攻關(guān)項目 (2011-A-02)

王新(1984—)，男，山東聊城人，2011年畢業(yè)于同濟大學，地質(zhì)工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)科研工作。

10.3973/j.issn.1672-741X.2014.12.009

U 45

A

1672-741X(2014)12-1168-07