中原地区富水地层长距离盾构掘进施工技术浅析
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文章编号:1009 - 4539 ( 2020 ) 04 - 0073 - 04•隧道/地下工程•盾构长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层施工技术田瑞忠(中铁十二局集团有限公司山西太原030024)摘要:长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层一直是盾构施工的难题,掘进过程中刀具磨损严重、突遇溶洞、螺旋机喷涌、频繁带压开仓换刀,严重影响掘进速度并存在极大的安全隐患。
徐州市地铁2号线百果园站-拖龙山站盾构区间有420 m连续长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层,对施工进度、组织效率、工程安全均提出了较高要求。
基于此,本文对盾构机刀盘刀具进行设计优化、螺旋机出土口防喷涌改造、优化掘进参数有效地控制刀具磨损,最后顺利完成本区间的施工任务并取得良好效果。
关键词:盾构机上软下硬富水石灰岩地层刀盘刀具优化设计掘进参数中图分类号:U455.43 文献标识码:B DOI:10. 3969/j. issn. 1009-4539.2020.04.018Construction Technology of Shield Tunneling Crossing Upper Soft and LowerHard Water-rich Limestone Stratum at a Long DistanceT1AN Ruizhong(China Railway 12th Bureau Group Co. Ltd., Taiyuan Shanxi 030024, China)Abstract :Long-distance crossing through upper soft and lower hard water-rich limestone stratum has always been a difficult problem for shield tunneling. In the process of tunneling, the tool wear is serious, karst cave is suddenly encountered, the screw machine spewed, the warehouse opened and the tool changed frequently with pressure, the tunneling speed is seriously affected and there are great safety risks. The shield section between Baiguoyuan Station and Tuolongshan Station of Xuzhou Metro Line 2 has 420 meters of continuous long distance passing through the upper soft and lower hard water-rich limestone stratum, which puts forward higher requirements for construction progress, organization efficiency and engineering safety.Based on this, the cutter head of shield machine is designed and optimized, the outlet of screw machine is transformed to prevent gushing, and the driving parameters are optimized to effectively control the cutter wear. Finally, the construction tasks in this area is successfully completed and good results are achieved.Key words :shield machine ;upper soft and lower hard ;water-rich limestone stratum ;cutterhead and cutter ;optimization design;driving parameter1前言随着城市轨道交通建设的不断发展,面对复杂收稿日期:2020-02-20基金项目:中铁十二局集团有限公司科技研发项目(12441805)作者简介:田瑞忠(1%7_),男,山西汾阳人,高级工程师,主要从 事城市轨道交通工程施工与管理方面的工作;E-mail:893279127@ qq. com 多变的地下环境,地下区间施工大多会选择安全和 进度可靠的盾构法,但传统盾构法也表现出对复杂 地层适应性差的缺点。
富水软土地层盾构掘进施工技术摘要:在改革开放的新时期,我国的经济在快速的发展,文章着重分析富水软土地层盾构掘进施工技术的具体应用,结合工程实例和现有的经验技术,以及《轨道交通隧道工程施工质量验收标准》和《盾构法隧道施工及验收规范》,对富水软土地层盾构掘进施工技术进行全面分析后得出,在富水软土地层地铁隧道盾构掘进施工中,合理的施工参数、施工工艺、施工方案是保证施工质量和施工安全的关键,对盾构隧道变形、上浮、沉降等进行全面控制,可有效降低富水软土施工进度和质量的影响,提升地铁隧道施工的安全性和质量。
关键词:富水软土地层;盾构掘进;施工技术;应用引言盾构掘进技术日趋成熟,广泛应用于区间隧道施工。
施工中,地质条件多种多样,周边环境复杂多变,掘进施工技术难度较大,尤以软土地层、复合地层、富水砂层、砂卵石地层等更为复杂,施工风险更大。
其中,软土地层强度低、呈高流塑性、高压缩性,地层反应灵敏,盾构机姿态控制较为困难,姿态控制技术成为软土地层盾构施工的关键技术之一。
1案例分析该工程包括一站两区间:即潘家园西站、潘家园西站—广渠门外站区间、十里河站—潘家园西站区间。
区间盾构自潘—广区间左右线盾构始发井始发,沿潘家园东路由北向南敷设,左线(下线)盾构先行过站,转向左安路到达十—潘区间盾构接收井接收,吊出后转场到始发井,进行右线掘进施工,空推过站到达十—潘区间盾构接收井。
左线盾构总长2.96km,右线盾构总长2.78km(含空推265.6m)。
平面最小曲线半径为320m。
盾构区间采用单层衬砌,管片采用C50P10钢筋混凝土平板形管片。
盾构隧道净空尺寸为5800mm,管片厚度300mm,外径为6400mm,衬砌环宽1200mm。
管片设计采用六块:即一块封顶块K、两块邻接块B、三块标准块A;结构形式为:错缝拼装,螺栓连接。
管片楔形量48mm,楔形角β=0.46°。
2施工对既有盾构隧道的影响分析根据该工程的地质及结构情况,施工对既有盾构隧道的影响主要来自于两方面:1)施工对盾构隧道周围土体的扰动。
简析富水软弱地层浅覆土的盾构掘进技术1 概述伴随近些年来城市地下轨道交通的高速发展,国内多个一线城市形成了密集、便利的地下轨道交通网络,也因此给地铁隧道施工提出了许多关于上下重叠隧道、浅覆土盾构施工、地面环境复杂的隧道施工等技术难题,尤其是在地面交通量大、覆土厚度不足1倍洞径、覆土地层软弱而且含水量大的情况下,进行双线隧道长距离盾构施工,在国内城市轨道交通施工层面尚无经验资料可以参考。
深圳地铁11号线11301-1标福田站~车公庙站区间工程位于深圳市福田区深南大道沿线敷设,左右线隧道采用盾构法施工,盾构直径6.28m,衬砌管片厚度30cm,承担左线隧道施工任务的是德国海瑞克土压平衡盾构机,右线采用国产中铁装备土压平衡盾构机。
由于隧道与深圳地铁1号线购香区间分别在DK1+561.8和DK1+591.6处存在上跨交叉关系,左、右线盾构在穿越1号线既有区间之前一直处于连续上坡掘进,因此左线在ZDK1+337.404~ZDK1+500、右线在YDK1+344.3~YDK1+500处覆土厚度达到小于一倍洞泾的浅覆土状态,左、右线在浅覆土状态下掘进长度分别为162.6m和155.7m,而且在这段隧道掘进过程中同时面临着洞顶覆土软弱(围岩等级为Ⅵ级)、上覆隔水层不连续、透水性和富水性好等不良地质条件,从地面情况上分析由于隧道埋设位置位于深圳市深南大道路面以下,属于深圳市交通主干道,交通量达6万量/日,具有行车荷载大和塌陷后果严重等特点。
在以上一系列不利因素影响下开展浅覆土盾构掘进面临着路面沉降过大甚至塌陷、地面涌泥冒浆、周边建筑物基础变形等众多风险,因此在进行浅覆土掘进施工之前,承担施工任务的中铁六局盾构分公司组织多次技术讨论会和专家会,制定了降低和控制土仓压力,保证一定的掘进速度严格控制出土量,根据地面监测结果调整同步注浆量等措施最终达到平稳、连续掘进,地面沉降可控的理想目标,并且成功掌握了复杂状况下的浅覆土盾构掘进技术,取得了较好的社会经济效益。
富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法一、前言随着城市的快速发展和人口的增加,地下空间的开发和利用变得越来越重要。
盾构施工作为一种高效快速的地下隧道建设方法,被广泛应用于城市地铁、交通隧道和供排水工程等领域。
在传统的盾构施工中,地层复杂性和水文条件对施工过程产生了很大的挑战,因此富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法应运而生。
二、工法特点富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法具有以下几个特点:1. 灵活适应不同的地质条件:该工法采用了针对富水圆砾地层的特点设计的施工工艺,能够在不同地质条件下灵活应对。
2. 高效快速:通过优化施工过程和采取合理的技术措施,能够实现高效快速的掘进施工,大大缩短工期。
3. 良好的地面控制:针对富水圆砾地层的特点,工法中设计了一系列的地面控制措施,确保施工过程中地面稳定,减少地面沉降。
4. 降低风险:通过合理的施工工艺和安全措施,减少了不良地质导致的风险,提高了施工的可靠性和安全性。
三、适应范围富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法适用于以下地质条件:1. 地层为富水圆砾土或含水量较高的圆砾土。
2. 地下水位较高,需要对地下水进行控制。
3. 存在地下水渗流或涌水的困扰,需要采取相应的渗水控制措施。
4. 存在地下水静压时需要采取相应的地下水压平衡措施。
四、工艺原理富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法的工艺原理主要包括:1. 地层预处理:根据地质勘察结果,对富水圆砾地层进行钻孔排水和冻结处理,提供良好的施工条件。
2. 施工控制:通过地下水压平衡和隧道内外压力平衡控制,减小地层水力梯度,降低地层涌水风险。
3. 富水圆砾土排水处理:施工过程中采取合理的排水措施,确保圆砾土的稳定性和施工进度。
4. 地面控制:采用合理的地面注浆和加固措施,确保施工过程中地面的稳定和安全。
五、施工工艺富水圆砾地层复合式盾构高效掘进施工工法的施工工艺包括以下几个阶段:1. 地层预处理阶段:包括地下水排泄和地下水冻结,提供良好的施工条件。
富水粉细砂地层中盾构掘进的研究在富水粉细砂地层中采用盾构掘进的施工方式还存在着许多难点。
本文针对这些难点进行了深入分析,并提出了改良方案,可以有效防治在富水粉细砂地层中盾构掘进所产生的砂土液化的问题。
同时,还可以减小地面下沉的速度,從而保证盾构掘进施工顺利完成。
标签:富水粉细砂地层;盾构掘进;砂土液化现如今,我国的盾构掘进技术已经得到了很大的提升和完善,可以很好的应对我国不同地区复杂的地质结构,并且长期以来积累下来了很多的经验和参考案例。
但是,从施工成本、安全性和工期方面来考虑,盾构掘进施工技术还需要面对许多的现实性问题。
我国在前几年已经有了对液化地质层盾构掘进施工技术的分析和研究,但是依旧需要结合实际的施工情况对其进行梳理和总结,为此后相同情况提供参考依据。
1 盾构掘进施工中的问题(1)砂土液化问。
所谓砂土液化就是指饱和的砂土受到外力的作用,在强烈的振动下会丧失抗剪强度,从而土地里的沙粒会呈现一种悬浮的状态,导致地基失效。
因此,富水粉细砂地层由原先稳定的结构状态变成液态的因素有如下几个。
1)土的性质。
其主要包括土的结构状态、土的颗粒大小和组成,土的颗粒越小,土质越细,其半径也就越小。
因此这种土的稳定性也就越低,容易出现砂土液化的问题。
而富水粉细砂地层受水文条件的影响,这种粉细砂地层就极其容易出现砂土液化问题。
2)埋藏深浅。
在富水粉细砂地层中盾构掘进过程中,如果超孔隙水压力过大,就会产生孔隙水,从而造成砂土液化。
如果液化砂层的埋藏深度较浅的话,在其之上的土地覆盖重力和侧压比较小,这种液化砂层就能够很容易的向上渗入到上面的土质层,扩大液化面积。
所以,埋藏越浅的富水粉细砂地层越容易发生液化。
3)荷载。
当振动在砂土的荷载能力范围内,就不会造成砂土结构破坏和体变,就自然不会出现砂土液化。
但是,当振动超过砂土的荷载能力范围,就会使砂土出现液化。
而盾构掘进施工技术所产生的振动远远超过砂土的荷载能力,所以会使砂土发生液化。
富水砂层盾构掘进技术摘要:随着对地下空间的不断深入的挖掘与使用,我国众多的二三线城市也开始了地下铁路工程建设。
近几年来,在富水沙土地层中,盾构施工一直是一个备受重视的课题。
相对于常规隧道施工,盾构法因其速度快、适应性强、自动化程度高和环境干扰小等优势,被广泛用于城市轨道交通建设中。
但在富水沙质地层中,盾构施工极易出现工具磨损、管片上浮、施工参数反常、突水等问题,严重时会造成安全事故。
本文借南通市城轨交通2号线一期工程探讨富水砂层盾构掘进技术。
关键词:富水砂层;地铁盾构;掘进技术1工程简介1.1工程下穿地质条件南通市地处长江下游冲积平原,地形平坦,地貌类型单一。
总体上,本标段拟建地下区间沿线地势一般较平坦,仅河道区域地势稍低。
本工程沿线场地表层普遍分布的第①1层杂色填土、一般厚度约为1.5~3.0m左右,局部区域较厚,为3~5m,呈松散状态,表层为路面,含大量碎石、碎砖、混凝士等杂物:下部以粉性土及粘性土为主。
填土在市政道路、市区建(构)筑物处分布较厚,成分较杂,均匀性差,其当填土厚度较大、且土质较为松散时,隧道掘进、联络通道施工造成对地表的影响也会较其他区域大,施工应引起注意。
1.2工程水文地质条件沿江地表水流以流经河道及相邻河道为主。
该地区地表水体系统发育,其水位变化与长江流域的水位变化及大气降水量变化密切相关。
通过对该地区的水文地质分析,确定了该地区的水头深度在2-5 m之间。
位于工地④1 t层的较低部分的⑤1、⑤2、⑤3层直接与⑥层连通,可以被看作是一级承压含水层,故这一层的地下水是一类承压含水层。
该地层因其厚大,且含大量淤泥,故地下水与承压水的水力关系不明显。
④1t层与下部第⑤层承压水相连,故④1t层与承压水水力联系较强。
2盾构掘进施工工艺在富砂土地层中,盾构机的掘进将导致地面出现隆沉现象。
在较低的设计土压力下,地面将出现明显的下陷现象,而在较高的土压力下,地面将出现隆起现象。
富水砂层自身构造疏松,水分含量较高。
富水砂层盾构施工技术及掘进问题分析刘申发表时间:2019-06-13T16:10:03.133Z 来源:《基层建设》2019年第8期作者:刘申[导读] 摘要:目前,我国的科技发展十分迅速,在盾构施工过程中土层的状态各不相同,而部分土层结构会极大地增加盾构施工难度,如在富水砂层盾构施工时就极易出现地层的沉降与塌陷,针对这一问题施工人员优化了富水砂层盾构施工技术并取得了良好的收效。
中铁九局集团第四工程有限公司辽宁省沈阳市 110000 摘要:目前,我国的科技发展十分迅速,在盾构施工过程中土层的状态各不相同,而部分土层结构会极大地增加盾构施工难度,如在富水砂层盾构施工时就极易出现地层的沉降与塌陷,针对这一问题施工人员优化了富水砂层盾构施工技术并取得了良好的收效。
关键词:富水砂层;盾构施工;掘进参数;渣土改良引言盾构在富水砂层中施工,除存在较大的施工风险外,还会遇到众多的施工难点。
文章以沈阳地铁为例,从盾构的选型与性能设计、掘进参数的合理选择、渣土改良方案比选与实施等方面介绍富水砂层中土压平衡盾构施工的一些关键技术,为类似施工提供参考。
1工程概况沈阳地铁九号线一期工程土建施工第二十三合同段曹仲车辆段出入段线于2016年8月19日正式开工,本标段位于沈阳市和平区蓝海经济开发区曹仲屯村,沿民致街进入车辆段,出入段线全长1.985km。
施工方法为明挖法+盾构法。
本工程正线区间设两处盾构井,一号盾构始发井结合轨排井修建,盾构井总长58m;二号盾构接收井位于民致街西侧曹仲屯村农用地内,盾构井长16.2m;出入段线盾构段区间左线起点里程为左CRK0+573.60,终点里程为左CRK2+137.67,左线长1566.611m;右线起点里程为右CRK0+573.60,终点里程为右CRK2+137.00,右线长1563.4m,在右CRK1+530处设置联络通道兼泵房;出入段线明挖段全长346.8m;出入段线出地面后采用U型槽区间,U型槽段全长260m。
富水砂层盾构施工技术及掘进问题分析摘要:在富水砂层盾构施工中,由于土体的敏感性,在施工中很难有效地保持原有土体状态的稳定,容易出现隧道涌水、地表塌陷等问题。
为提高富水砂层盾构掘进施工质量,施工人员应结合当地地质条件,合理设计盾构掘进设备的运行参数,调整淤泥质土改良配合比,以保持土层的稳定性。
本文也将结合呼和浩特市轨道交通一号线一期工程06标施工对此进行分析。
关键词:富水砂层;盾构施工技术;掘进问题一、工程概况本工程为呼和浩特东站~市政府路站区间盾构施工,本区间为反向掘进,即由大里程往小里程方向掘进。
区间起于呼和浩特东站南广场南侧的东站前街上的呼和浩特东站,出呼和浩特东站后,继续沿东站前街下敷设,穿过万通路过街通道后进入水岸小镇小区,然后在东河下方向西南侧穿过市政府广场进入市政府站。
区间设计起止里程范围为:ZDK20+175.68~ZDK21+876.657,右线隧道长1700.56米,左线隧道长1700.645米(含有一处短链0.332米),区间共设置3座联络通道。
本次施工路段的地质条件较为复杂,在施工区间中还存在部分富水砂层区域,盾构施工中容易出现地表沉降等问题。
同时施工人员对施工位置的水文条件进行了勘测,该区段的地下水主要为上层滞水、基岩裂隙水。
根据勘察结果,场地下伏泥岩裂隙发育,但多呈闭合状,为泥质充填或泥质胶结,试验过程中进水流量较低,岩石透水能力较弱。
二、富水砂层盾构施工技术结合沈阳地铁九号线23标盾构区间施工实际,通过盾构在富水砂层中掘进及现场试验发现,单靠注入膨润土进行渣土改良,无法有效地改变渣土的“塑性流动状态”,且容易出现扭矩增加,螺旋机出渣不均匀,掘进速度不稳定,掌子面容易失稳的情况。
采用膨润土和泡沫剂进行渣土改良后,渣土改良效果得到了很大的提高,渣土流动性较好,出渣均匀。
膨润土配合采用膨润土∶水=1∶10,泡沫剂原液比采用2.5%~3.5%的比例充分发泡进行,泡沫液耗量控制在55~60L/环,碴土改良效果较好。
浅谈盾构在富水粉砂地层进\出洞施工中常见的问题摘要:盾构在富水粉砂地层进、出洞施工中如果不采取一定的技术措施,很容易出现隧道喷涌,盾构姿态难控制等问题。
本文以某地铁施工问题探讨了其进出洞采取的控制措施。
关键词:盾构;富水粉砂地层;进、出洞一、盾构工程概况某市地铁一期工程土建九标段A站~B站区间单线长度为914.943m,最大坡度25‰;隧道内径φ5400mm,管片外径φ6000mm、管片环宽1200mm。
本工程采用的盾构机是适合本工程地质特征的土压平衡式盾构机,具有土压平衡功能,能有效控制地表沉降,破岩机理明确,能有效掘进,刀盘结构和刀具布置设计合理,具有超前地质钻探功能和预注浆的能力。
A站~B站区间地处H河漫滩地区,盾构区间穿越的地层主要为稍密的2层粉砂和中密的3层中砂,局部为中密的3T2层粉砂。
3层中砂、3T2层粉砂呈中-低压缩性,具有一定承载力,但极易扰动,扰动后强度将会明显降低;而且3层中砂层为微承压含水层,水头高度5.3m~5.6m富水性较好,开挖面极不稳定。
二、盾构在富水粉砂地层进、出洞的施工问题(一)施工问题1、易形成喷涌,导致地面塌方、建(构)筑物开裂损坏由于富水砂层含水量丰富,渗透性好,且受扰动后易液化,因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象,一方面,需用大量时间进行盾尾清理,严重影响盾构施工进度,另外,大量泥砂喷出或砂遇水液化,均易引起地层沉降,从而最终导致地面建(构)筑物沉降变形,甚至损坏。
造成喷涌的原因多种多样,但无论何种原因,喷涌的发生都必须同时具备以下条件:具有足够高水头压力的充足水源。
水的来源主要有两个,即掌子面和盾构后方的汇水通道;开挖下来的渣土本身不具有止水性,即渗透性好,这造成在螺旋输送器内无法形成土塞效应,导致高压力的水体穿越土仓和输送器形成集中渗流,并带动渣土颗粒一起运动;渗流水在输送至螺旋输送器出口的一瞬间,由于其水头压力还没有递减到零,且前方是临空的隧道内部处于无压状态,带压的渗流水便携带砂土喷涌而出。
中原地区富水地层长距离盾构掘进施工技术浅析摘要:针对我国中原地区粉质黏土地层盾构掘进施工技术,结合工程实例,阐述了粉质黏土地层盾构掘进施工工艺,重点是富水地层长距离盾构掘进的施工工艺和控制,只有掌握核心的施工工艺,加强施工控制,才能保质保量的完成所承揽的施工任务。
关键词:中原地区;富水地层;长距离掘进;施工技术前言随着中原地区经济的快速发展,城市的地面交通压力日趋加大,地铁轨道交通成为中原城市规划越来越受青睐,在部分地段长距离盾构区间设计也越来越常见。
不言而喻,盾构掘进技术控制作用举足轻重,下面就郑州机场至许昌市域铁路苑陵路至遵大路盾构掘进施工为例,阐述富水粉质黏土地层长距离盾构掘进施工技术。
1、工程概况郑州机场至许昌市域铁路工程(郑州段)遵大路站区~苑陵路站区间:本区间与遵大路站分界里程为DK30+723.200,本区间左线长度2146.542m,右线长度2172.032m。
隧道埋深在10.24~22.41m之间,左线最大坡度25‰,线路最小半径为330m。
盾构区间主要穿越粉质黏土(Q3-3al+pl)、部分地段含有少量的细沙(Q4al+pl)等地层。
施工难度:富水地层中长距离掘进。
本标段两区间主要粉土、砂质粉土和上更新统粉质黏土中,该土层含水量大、渗透性高,施工时螺旋机容易出现喷涌现象,刀盘易结泥饼。
同时由于缺乏流动性,螺旋机出渣也相当困难,另外在高含水量、高水压地层中如何确保盾尾的密封也显得尤为重要。
而且土层中含有钙质结核层,钙质结核层强度高影响盾构掘进速度、磨损刀具,影响盾构施工时必须采取可靠的措施进行排除。
由于隧道结构处于地下水位以下,且地下水的连通性好,需要采取一定的抗浮措施,以预防水压引起的隧道底部的隆起。
(2)推进速度推进速度控制在40~80mm/min,并根据监测结果和排土情况调整。
螺旋机转速根据设定土压力与推进速度匹配。
(3)出土量,掘进控制出土量,考虑泡沫,松散等因素后每环出土量应为理论出土量±5%。
如果超方或欠挖,及时采取补浆或掘进出土速率调整等方法。
(4)注浆量及注浆配比,在施工中的注浆量严格按照相关设计及文件进行控制,施工配比根据始发试掘进的效果进行细微调整,保障隧道同步注浆填充密实性和正常施工稳定性。
2.2.2盾构掘进要求(1)了解和认识本工程的地质条件,掌握该地质条件下盾构施工方法和工艺流程及各项技术要求。
(2)熟悉管片拼装操作程序,提高拼装质量,加快施工速度。
(3)盾构进洞后,及时进行同步注浆及二次补浆措施,防止洞门漏水造成路面塌陷。
浆液材料及配合比必须由实验室提供,注浆方量公式计算得出。
(4)盾构机操作手必须严格执行掘进指令,谨慎操作,对初始出现的小偏差及时纠正,避免盾构机走“蛇”形线路,盾构机一次纠偏量不宜过大,以减少对地层的扰动。
(5)施工中做好各项施工记录,主要有:油缸行程、掘进速度、盾构推力、土压力、刀盘、螺旋机转速、盾尾间隙等掘进参数。
(6)监测班组要及时测量盾构掘进姿态、隧道椭圆度、推进总距离、隧道每环衬砌环轴心的确切位置,保证衬砌环的平面位置保持在±50mm。
(7)在始发阶段要注意推力、扭矩的控制,同时也要注意各部位油脂的有效使用。
掘进总推力应控制在反力架承受能力以下,同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发基座提供的反扭矩。
2.3 管片安装管片拼装位置图(1)管片选型通过盾尾间隙和管片走向来确定,安装后的盾尾间隙要满足下一环掘进循环限值,确保有足够的盾尾间隙,以防止盾尾直接接触管片。
(2)管片安装须从隧道底部开始,依次安装相邻块,最后安装封顶块。
安装第一块管片时,用水平尺与上一环管片精确找平。
(3)安装相邻块时,为保证封顶块的安装净空,安装第五块管片时一定要测量两相邻块前后两端的距离(分别大于F块的宽度,且误差小于+10mm),并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。
(4)封顶块安装前,对止水条进行润滑处理,安装时先径向插入2/3,调整位置后缓慢纵向顶推。
(5)管片块安装到位后,及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片,顶推力应大于稳定管片所需推力,方可移开管片拼装机。
(6)在进行管片选择须有一人选择,另专人进行复核,防止由于选错管片而导致与轴线偏差过大。
(7)管片安装完后及时整圆,并在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。
2.4同步注浆始发段注浆浆液采用水泥砂浆,注浆配比按照实验配比和施工配比相结合进行配置,在掘进+7~+9环时进行同步注浆,或盾尾刷进入洞门后1~2环,进行同步注浆,若漏浆,及时封堵。
随掘进环数增加,注浆压力同步增加,必要时采用同步注浆+二次注浆工艺对洞门圈进行封堵,注浆时必须密切关注洞门密封装置的变形情况,根据端头加固长度,在盾尾距管棚末端1m时,洞门必须封堵完成,然后带压掘进。
2.4.1注浆压力设定同步注浆时要求在压入口的压力大于该点的静止水压及土压力之和,做到尽量填补而不是劈裂。
注浆压力过大,管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期地层沉降及隧道本身的沉降,并易造成跑浆。
而注浆压力过小,浆液填充速度过慢,填充不充足,也会使地表变形增大。
前期注入压力=地层阻力+0.1~0.2Mpa;后期注入压力=地层阻力+0.1~0.2Mpa+0.05~0.1 Mpa;地层阻力≤注入压力(0.1~0.3Mpa)≤管片螺栓抗剪力(约0.4Mpa);通过计算及相关设计及地勘文件对土压控制要求,将同步注浆上压力控制在0.15~0.30MPa。
2.4.2注浆量的控制盾构推进中的同步注浆和初砌壁后注浆是填充土体与管片圆环间的建筑空隙和减少后期沉降的主要手段,也是盾构推进施工中的一道重要工序。
盾构推进施工中的注浆,选择具有和易性好、泌水性好,且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注,确保建筑空隙得以及时和足量的填充。
根据管片壁后环形空隙与地层有效填充的经验公式,每环注浆量取环形间隙理论体积的120%~150%,则1.5m管片每环注浆量为4.65-5.81 m3;则1.2m管片每环注浆量为3.72-4.65 m3。
在实际施工中根据同步注浆效果及地面沉降监测来调整注浆量,以注浆压力控制为主。
2.4.3同步注浆控制措施(1)在开工前制定详细的注浆作业指导书,并进行详细的浆材配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比。
(2)制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序,严格按要求实施注浆、检查、记录、分析,及时做出P(注浆压力)-Q(注浆量)-t(时间)曲线,分析注浆速度与掘进速度的关系,评价注浆效果,反馈指导下次注浆。
(3)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数和施工工艺,发现情况及时解决。
(4)做好注浆设备的维修保养,注浆材料供应,定时对注浆管路及设备进行清洗,保证注浆作业顺利连续不中断进行。
(5)每环掘进之前,都要确认注浆系统的工作状态处于正常,并且浆液储量足够。
2.5 二次补浆2.5.1压力设定由于二次补浆时同步注浆浆液已基本填充超挖部分空隙,故二次补浆的注浆压力应略大于同步注浆压力,一般控制值设定在0.25~0.4Mpa。
注入时以注浆压力为准,应随时观察管片有无变形和裂缝,发现有异常及时停止。
2.5.2注浆量的控制二次补浆采用双液浆,补浆量一般为同步注浆量的15%~30%,注浆时应以注浆压力控制为准。
当注浆压力超过控制值时应停止注浆。
浆液配比:水泥采用P.O 42.5,水泥浆水灰比:0.8,水玻璃浓度40Be,配置时水泥浆与水玻璃体积比为1:1,注浆前调节各参数,使浆液凝结时间保持在30-60秒。
2.5.3二次补浆的标准根据地面沉降情况和漏浆情况加强适时进行二次补浆,浆液采用双液浆,注入时采取隔环补浆,注浆孔位置为隧道顶部两侧的管片,即4点至12点之间以上。
二次补浆的管片位置应为掘进的当前环后方4~5环。
如果地表沉降速率偏大,根据通知随时补浆。
注浆一定要保证连贯性。
2.6渣土改良2.6.1渣土改良的作用盾构掘进渣土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速进行的一项不可缺少的重要技术手段。
具有如下作用:①保证渣土和添加介质充分拌合,以保证形成不透水塑流性的渣土从而建立良好的土压平衡机理,只有渣土改良效果好才能从根本上保证掘进过程中地表的沉降控制,同时保证预定的施工进度;②使渣土具有流塑性和较低的透水性,形成较好的土压平衡效果而稳定开挖面,控制地表沉降;③通过添加剂的注入减少刀盘切削土体与刀盘之间的摩擦力,从而保证开挖面土体的稳定,保证盾构掘进施工的安全;④改善渣土的流塑性,使切削下来的渣土顺利快速进入土仓,并利于螺旋输机排土;⑤改善渣土的流动性和减少其内摩擦角,有效降低刀盘扭矩、降低对刀具和螺旋输送机的磨损、降低掘进切削时的摩擦发热,提高掘进效率。
2.6.2渣土改良的方法渣土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓、或螺旋输送机内注入添加剂,利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土渣混合,其主要目的就是要使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力,以满足在不同地质条件下掘进时都可达到理想的工作状况。
添加剂主要有泡沫、膨润土以及聚合物。
2.6.3改良剂的确定及配比、掺量泡沫剂的性能指标表根据国内外成功的施工经验,本工程渣土改良以泡沫为主,膨润土为辅,每次停机前最后一环用膨润土改良掘进和盾尾注入膨润土措施。
根据该区间地质情况,改良剂添加率10~20%。
如按15%(即切削1 m3 渣土需注入150 L)计算,泡沫量为6000~7000L/环。
泡沫:90~95%压缩空气和5~10%泡沫溶液;泡沫溶液的组成为泡沫添加剂3%、水97%。
本工程所用泡沫剂粘度不低于0.1Pa?s。
3、结论根据以上盾构掘进的各项施工工艺的控制,探索出一条重要富水地层长距离盾构掘进施工技术,尤其是在盾构机的姿态控制、参数的设定及优化、同步注浆、管片拼装的工序的控制,也为今后在中原地区富水地层、粉质黏土地层施工提供参考。
参考文献[1] 《富水地层粉细砂层中盾构掘进的研究》.张帅《山东工业技术》2017年8月[2] 《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》(GB50652-2011)中华人民共和国住房和城乡建设部[3]《郑州地铁砂性地层盾构长距离掘进技术研究》张昭《隧道建设》2017,37(7)。