3 盾构隧道端头杯型水平冻结加固室内试验研究

3.1 工程背景

南京地铁10号线全长41.4km，共设20座车站，总投资84.7亿元，计划于2015年上半年建成通车。地铁10号线是南京首条穿江地铁线路，过江隧道工程为D10-TA03标段，由江心洲站—滨江大道站区间中间风井和大直径过江区间隧道（单洞双线隧道）组成。起点位于长江北岸的中间风井（既有纬七路长江隧道与浦口制水厂之间），线路出中间风井后，在纬七路过江隧道南侧向东依次穿越长江北岸大堤、城南河、潜洲、长江主航道、梅子洲江防大堤，到达江心洲站，如图3.1所示。

图3.1 D10-TA03标段平面示意图

中间风井设计左线起讫里程为DK14+850.039～DK14+970.539，全长120.5m，呈东西走向。过江隧道区间大直径盾构机从风井东端头盾构始发井始发。东端盾构始发井长21m，宽19.35m，始发井底板埋深约30.5m，围护结构采用地下连续墙形式。

始发井端头所处地层自上而下依次为：①-2素填土层。②-1a2-3黏土层；②-2b-4淤泥质粉质黏土层；②-3d3-4粉砂、细砂层；②-5d1粉砂、细砂层。端头隧道顶板位于②-2b-4淤泥质粉质黏土层，底板位于②-3d3-4粉砂、细砂层，主要穿越②-3d3-4粉砂、细砂层。东端盾构始发井地层分布图如图3.2所示。根据勘察资料^［51］，东端头盾构始发时所涉及土层分布及物理性质如表3.1、表3.2所示。

图3.2 东端盾构始发井地层分布图

表3.1 洞口土体加固范围地质土层特征表 单位：m

续表

表3.2 中间风井土的物理性质指标（平均值）

施工场区范围内地下水主要为潜水和承压水。潜水层地质为粉质黏土、淤泥质粉质黏土夹粉砂薄层；承压水层地质为粉细砂、中细砂、含砾中粗砂、卵砾石层。孔隙潜水主要补给来源为大气降水、地表水渗入、灌溉水回渗；微承压水主要补给来源为上部孔隙潜水下渗和长江水的侧向渗流，排泄方式以径流及向长江水体侧向渗流为主。

东端盾构始发井位于长江北岸，纬七路公路过江隧道南侧，浦口制水厂西侧。风井所在位置为绿地、林地，距离长江江北大堤约350m，距离北侧纬七路隧道约51m，基坑边距离东侧浦口制水厂围墙约14.6m。中间风井开挖范围内无重要管线。

根据表3.1、表3.2中反映出来的地层分布情况及各地层的物理性质可以看出，东端盾构始发井所处高水压砂性地层。该地层具有渗透系数大、地下水压力高和地层承载能力差等特点。由于始发井临近的南京长江隧道和浦口制水厂，对沉降控制要求较高，盾构始发时不进行常规的基坑外降水，仅考虑将其作为应急措施。由于始发端埋深较大，地下水位高，盾构始发时，基坑内外水头差大，在不良地质和高水差的不利因素影响下，盾构始发作业存在着很多风险，应对端头土体进行加固。因此，需要对端头土体进行更加细致的室内试验，为盾构始发端头加固设计提供参考依据。