盾构下穿地铁站施工技术方案分析

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盾构下穿地铁站施工技术方案分析

发布时间:2022-07-14T06:57:57.440Z 来源:《城镇建设》2022年5卷第3月第5期 作者: 蔡伟帆

[导读] 本文以某盾构下穿地铁站施工技术方案为案例进行了分析,为同仁提供了盾构施工中的技术要点控制建议,以期为城市建设提供些许参考。

蔡伟帆

广州市市政工程监理有限公司 广东省 广州市 510000

摘要:本文以某盾构下穿地铁站施工技术方案为案例进行了分析,为同仁提供了盾构施工中的技术要点控制建议,以期为城市建设提供些许参考。

关键词:盾构;下穿地铁站施工技术;方案分析

引言

城市隧道建设不可避免会对附近建筑物造成影响,距离越近,对既有建筑物影响越大,极易造成附近既有建筑损坏,进而引发安全事故。因此,在近距离既有建筑物下施工隧道,研究其对近距离建筑物的影响尤为重要。本文针对盾构法施工电力隧道下穿运营地铁车站

的案例进行了技术分析,该项目的盾构下穿计划具有一定的借鉴价值。

1.工程概况

本段电力隧道全长1873.15m,盾构掘进长度累计1802.35m,共设置三个工作井,5号井为盾构始发井,4号井为过井,3号井为吊出井;其中CK0+36~CK0+949.426、CK0+966.826~CK1+855.75采用盾构法施工,三个工作井段采用明挖法施工。隧道内径为Φ3600mm;隧

道外径为Φ4100mm;管片厚度为250mm,衬砌采用预制钢混凝土管片,错缝拼装。由于地铁车站覆土有限,隧道无法从区间上方穿越,设

计采用盾构从地铁车站底下穿越,电力隧道距离车站围护结构底部最小净距1.8m,与车站底板最小净距6.7m。盾构隧道穿越处地层为红层

中风化带,地质条件好。

2.盾构穿越施工方案

2.1分阶段控制区划分

根据盾构穿越地铁站的工况特点,将盾构穿越地铁分为3个阶段,分别为盾构穿越前试推进阶段,盾构穿越阶段和盾构穿越后阶段。

2.2盾构穿越前试推进阶段

设定一段40环为推进试验段(CK0+482~CK0+433),在这段范围内主要收集主要就土压力、推进速度、出土量、注浆量和注浆压力设定与地面沉降关系进行分析,掌握此段区间盾构推进土体沉降变化规律以及摸索土体性质,以便正确设定穿越轨道交通地铁线的施工

参数并采取相应措施减少土体沉降,以保证轨道交通地铁线的安全。

2.3 盾构穿越阶段

把盾构切口到达地铁前5环开始设为穿越段开始,直至盾尾脱出地铁范围5环后定为穿越段(CK0+432~CK0+403),共计25环。该控制区段施工时,主要根据穿越试推进段总结的推进参数和施工数据来指导盾构的推进施工。在这个阶段主要任务是控制盾构的施工参

数,包括控制推进速度、正面土压力、同步注浆流量、同步注浆压力等主要施工参数。确保穿越过程中运营轨道交通的安全。

2.4盾构穿越后阶段

盾构脱出地铁范围后15环定为盾构穿越后阶段(CK0+402~CK0+384)。由于盾构穿越后,地面存在一定程度的后期沉降。必须在穿越区域的隧道内准备充足的补压浆材料以及设备,根据沉降监测情况进行后期补压浆。

施工时在进入推进试验段和穿越段前进行测量复核,确定穿越区的实际环号并进行相关控制。在盾构穿越施工中,应根据以往施工经验,确定更加合理的施工参数和施工方法,以便在穿越过程得到进一步改进。当盾构穿越地铁线后应及时在施工隧道内进行二次注浆,

从而更好的控制地铁线路的变形。

3.各环节盾构施工技术要点

3.1出土量和土体改良

(1)出土量控制

根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量,大约为开挖断面的98%~100%。并通过分析调整,寻找最合理的数值。

(2)刀盘正面土体改良

此次盾构推进需穿越的土质较为复杂,从而降低刀盘扭矩,保证盾构穿越时有均衡的推进速度。改良土仓内的土体,有助于土体从螺旋机内顺利排出。

加膨润土和泡沫时严格控制注入量和压力,避免土体在过多的压注膨润土和泡沫在较高的压力下形成定向贯通的介质裂缝,造成渗水通道,严重影响到地铁站结构的安全状况。

根据过去的施工经验以及膨润土剂和泡沫的相关原理,膨润土剂和泡沫的压注量需与盾构机的出土量相互匹配。

通过该阶段对膨润土和泡沫的控制调整,总结出合适的膨润土和泡沫注入量和注入压力,为接下来的穿越段的土体改良提供依据。

3.2注浆

在隧道穿越段范围内,每环管片增开10个注浆孔,邻接块及落底块分别增开2孔,标准块增开2孔。同步注浆量一般为建筑空隙的

200%~250%,但因穿越段为下坡段,为避免浆液倒灌到盾构机头,注浆量设定为100%~150%。即每推进一环同步注浆量为1.65m3~

2.45 m3。泵送出口处的压力略大于隧道周边水土压力。注浆量和注浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而相应调整。

为保证注浆的有效性,在盾构推进进入推进试验段内时,先进行模拟穿越及模拟注浆,通过在施工过程中进行补压浆作业,达到控制盾构影响区域内土体沉降的目的。用以掌握控制盾尾后期土体沉降每环所需补充压注浆液总量及压注频率等数据,指导盾构穿越时及后

续补压浆的施工参数,本区域内的二次注浆浆液选定为双液浆,注浆量根据地面沉降监测数据的情况,及时进行调整。 3.3管片拼装

当盾构停在地铁隧道下方进行管片拼装时,应采取措施避免盾构机的后退,因此在盾构推进结束之后不要立即拼装,等待2~3分钟之后,到周围土体与盾构机固结在一起后再进行千斤顶的回缩,回缩的千斤顶应尽可能的少,并应逐一伸缩千斤顶,可以满足管片拼装即

可,保持开挖面的平衡压力。拼装过程中,盾构司机注意土压力的控制,必要时通过反转螺旋机维持盾构前方土体平衡。

在恢复推进时,应避免先行启动螺旋机,应先恢复盾构的平衡压力,适当可以先推进略微的距离,防止平衡压力下降。

3.4盾构姿态控制

在盾构穿越运营地铁站结构段,电力隧道平曲线为直线段,坡度在0.5%左右。因盾构进行平面或高程纠偏的过程中,会增加对土体的扰动,因此在穿越过程中,在确保盾构正面沉降控制良好的情况下,尽可能使盾构匀速、直线通过,减少盾构纠偏量和纠偏次数。预先

计算好每环的楔形量,并在盾构推进时预先控制。推进时不急纠、不猛纠,多注意观察管片与盾壳的间隙,采用稳坡法、缓坡法推进,以

减少盾构施工对地铁站结构和地面的影响。

4.监测异常情况分析和应对措施

(1)当自动监测系统监测的数据异常时,应立即分析原因。如监测数据变化较大时,应加密监测频率,并辅以人工巡视、裂缝观测、轨道测量等手段对车站结构进行监测,保证车站结构和行车安全。

(2)如车站结构变形接近预警值、警戒值时,应及时持续报警,并通知业主、地铁方采取相应的紧急措施,同时自动加密监测频率,做到对车站结构的24小时不间断监测,并每12小时上报一次监测数据直至警报解除。

(3)出现应急情况时,实时监测相应区段的变形情况,及时向监理、建设单位、运营单位、地保办等相关单位上报施工动态和监测情况;施工监测期间观测的沉降、位移等监测指标超标、变化异常或有危险裂缝等情况时,必须及时口头上报,并在24h内提交书面报告,

同时加密观测频率和人工巡视。

(4)施工中应加强监测,对监测数据做出综合分析,并及时将监测信息反馈到设计与施工中,通过调整不合理的参数或改善施工方式,达到最大可能地降低对既有车站结构的影响。

(5)当监测的实际变形值达到最大允许变形值的80%或各施工阶段变形值超过设计变形控制指标时,应向业主、监理等有关各方发出预警;当达到变形最大允许值时,应立即发出报警,并立即启动应急预案措施,并暂停施工,查清原因并做出相应的调整措施后方可施

工。

结束语

总之,在盾构隧道施工过程中尽量降低地铁站现有结构沉降问题能够有效提升地铁运行的安全性,应该积极做好技术方案的科学性,进而就各环节施工的技术进行严格控制,才能够保证隧道建设与地铁站的稳定性。

参考文献

[1] 张远明, 宋明. 大直径盾构下穿地铁车站结构变形数值分析[J]. 低温建筑技术, 2020, 42(5):5.