盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响与控制
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盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响盾构法是一种常见的地下隧道开挖方法,其具有快速、安全、环保等优点,因此在现代城市建设中得到广泛应用。
然而,隧道开挖过程中地表沉降是一个不可避免的问题,特别是对周围建筑物可能会产生一定的影响。
本文就盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响进行探讨。
首先,盾构隧道开挖过程中地表沉降是由于地下土体的移动引起的。
盾构机在进行开挖作业时,通过推进装置将土层推向后方,形成一定规模的开挖土洞。
这种土洞会导致地下土体的松动和沉降,进而引起地表的沉降。
随着隧道的推进,这种沉降作用会沿着盾构机的行进方向逐渐向外扩散。
其次,盾构隧道开挖过程中地表沉降对周围建筑物会产生一定的影响。
这种影响主要体现在以下几个方面:1. 建筑物的沉降:地表沉降会使周围建筑物沿着地表下降,对建筑物的结构和稳定性产生一定的影响。
较大的沉降量可能导致建筑物出现裂缝或倾斜等问题,甚至引发建筑物的损坏。
2. 地下管线受损:盾构隧道开挖过程中,地下管线遭受到地表沉降的影响,可能会发生移位、断裂等问题,导致供水、供气、排水等基础设施的中断和故障。
3. 地铁、地下车库等地下工程的运营安全:如果盾构隧道开挖过程中的地表沉降对周围地下工程的稳定性产生较大影响,可能会对地铁、地下车库等地下工程的运营安全带来潜在威胁。
为了降低盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响,可以采取以下措施:1. 加强监测预警:通过对盾构施工过程中的地表沉降进行实时监测,及时发现沉降异常,并采取相应的补救措施,以降低对周围建筑物的不良影响。
2. 合理施工工艺:在盾构隧道开挖过程中,采取合理的施工工艺,控制土体的松动和沉降,减小地表沉降量。
3. 采用土压平衡盾构机:土压平衡盾构机是一种专用于软土地质的盾构设备,其可通过施加适当的土压力来平衡地下土体的移动。
采用这种盾构机进行施工可以有效控制地表沉降。
4. 合理设计隧道轴线和深埋深度:在隧道的设计阶段,需要充分考虑到周边建筑物的情况,合理选择隧道的轴线和深埋深度,尽量减小地表沉降对周围建筑物的影响。
盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施摘要:地铁施工对近邻建筑物的影响已成为地铁工程中的重点和难点。
因此,在施工过程中必须采取可靠措施,并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准,对地铁施工过程进行有效的管理,严格控制地表沉降,才不会影响邻近建筑物的安全使用。
关键词:建筑物风险控制;施工安全;盾构施工;地面沉降中图分类号:u455.43文献标识码: a 文章编号:引言盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩,使之不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。
近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进,机械化程度越来越强,对地层的适应性也越来越好。
城市市区建筑公用设施密集,交通繁忙,明挖隧道施工对城市生活干扰严重,盾构法建造隧道,其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。
特别在市中心,若隧道埋深较大,地质又复杂时,用明挖法建造隧道则很难实现。
然而, 地铁盾构施工穿越各种建筑物、铁路、河流、桥梁等作业日益频繁,而且由于施工节点较多,施工单位不同,管理理念、水平不一,给地铁工程的建设及将来的运营管理留下不容忽视的问题和安全隐患。
本文结合城市地铁盾构法施工工程实例,对城市地铁穿越既有有建筑物的风险的预测和控制技术进行研究,提出科学、安全的盾构施工安全建议,进一步提高盾构施工的安全技术水平,丰富盾构施工的安全概念。
一、盾构法施工原理盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳,所谓构是指构成隧道衬砌的壁后注浆体和管片,这样就能做到尽可能小的减小土层的沉降。
二、盾构施工的特点和优点1、盾构技术的基本特点①对施工精度的要求非常高。
②盾构施工是不可后退的。
③对城市的正常功能及周围环境的影响很小。
④盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行制造或者改造等。
2、盾构施工具有下列优点:①在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
盾构隧道施工中的环境保护措施研究与应用近年来,随着城市建设的快速发展,地下空间的利用日益增多,盾构隧道作为一种常见的地下工程施工方法,在城市交通、地下管网等方面发挥着重要作用。
然而,盾构隧道施工过程中会对环境造成一定的影响,因此,研究和应用环境保护措施是十分必要的。
一、盾构隧道施工对环境的影响1. 城市地下水位变化:盾构隧道施工过程中,需要进行深层开挖,这可能会破坏地下水层的稳定性,导致地下水位的变化,进而对周围的地下水系统和水源地造成不良影响。
2. 土壤沉降:盾构隧道施工时,需要对土壤进行挖掘并进行支护,这可能会导致周围土壤的沉降,给地表建筑物和道路带来不利影响。
3. 噪音和振动:盾构机的施工会产生噪音和振动,对周围的居民和建筑物造成影响,给周边环境带来干扰。
二、环境保护措施的研究与应用1. 城市水资源的保护:在盾构隧道施工前,需要进行详细的调查和评估,对附近地下水资源进行定量和定质分析,确保施工过程对水资源的影响控制在合理范围内。
同时,在施工过程中,采取水封、隔离等措施,防止水资源遭受破坏。
2. 土壤沉降控制:在盾构隧道施工中,采取合理的支护措施,如钢支撑、地下连续墙等,确保土壤沉降控制在安全范围内。
同时,可以通过地下注浆、预压地层等技术手段来补偿沉降,减轻对地表建筑物的影响。
3. 噪音和振动的控制:采取隔离墙、隔音设备等措施,减少盾构隧道施工过程中产生的噪音和振动传播,保护周围居民和建筑物的正常生活和工作环境。
同时,可以合理安排施工时间,减少对周边环境的干扰。
4. 施工废弃物处理:在盾构隧道施工中,会产生大量的废弃物,如土方、石方等,需要进行及时有效的处理。
可以采取回收利用、再生利用等方式,减少对环境的不良影响。
5. 自然环境的保护:在盾构隧道施工过程中,应尽量保护周围的自然环境,比如保留珍稀植物、动物的生境、保护水体生态系统等,减少对生物多样性的影响。
三、盾构隧道施工环境保护效果的评估为了确保盾构隧道施工环境保护措施的有效性,需要对其效果进行评估。
地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析摘要:随着社会的快速发展,地铁在城市中的作用越来越大。
本文简要叙述了地铁隧道盾构法施工而引起的地表沉降的原因,根据土质的不同,采取不同的掘进方法,努力确保地铁隧道的施工质量,为城市地铁隧道施工企业提供参考。
关键词:地铁隧道、盾构法、地表沉降一、前言随着经济社会的不断进步,地铁已经逐渐成为发达城市的重要交通要到,在一定程度上缓解了交通压力。
在城市地铁建设中,最常用的方法是盾构法施工。
盾构法施工的优点的能够不间断的进行掘进,而且掘进进度比较稳定,能够在软弱土层进行施工。
但是由于盾构法施工过程中,刀盘与盾体、盾体与管片存在间隙,在同步注浆无法及时跟上的情况下,容易造成地表沉降。
因此,在地铁建设中必须要加强对沉降的观测,并加以控制。
在为城市地铁隧道进行盾构施工时,由于施工环境能很大程度上避免施工影响,因此要严格控制地表沉降,保证施工质量。
二、地表沉降的原因分析地表沉降在城市地铁隧道盾构法施工中是很常见的。
依据对之前盾构法施工的隧道分析,发现引起沉降的原因主要有:1、降水引起的沉降盾构进出洞或换刀过程中需要进行降水,在运用盾构法施工的过程中经常会出现堵水、排水现象,降水后会因为吸排水的速度形成曲面水位,使降水处的含水层中土有效力增加,从而发生沉降。
2、地层应力引起的沉降在隧道进行盾构法施工掘进时,通常会造成土体松动甚至坍塌,使周围的土壤结构发生变化和地层原始应力的改变。
盾构法施工中,在弯道及水平进行纠偏时,容易照成周围的土层因挤压而破坏,使土层平衡状态受到破坏,引起地表沉降。
3、在不稳定的土层中施工时,盾构机与管片间隙必须及时注浆填充,并且能够确保压浆材料的性能和充填量满足设计要求,否则地表将发生沉降。
在施工过程中,由于种种限制,可能会发生超挖现象。
致使盾尾后建筑空隙不规则扩大,不能确定空隙面积,不及时对空隙进行处理,则很容易造成地表沉降。
三、掘进控制技术盾构法施工的重要工序之一就是掘进。
盾构施工地面沉降的控制技术现在对环境控制的要求越来越高,对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格(如上海,广州的多座地铁隧道的建设.一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~-30mm 之内) 。
盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态,虽从理论上可实现无沉降施工,但限于目前工艺和施工手段、操作质量,几乎无法做到地面无沉降或隆起。
目前,国内外许多学者从事这一方面的研究,内容包括盾构施工引起的地表沉降、地层沉降以及盾构施工对邻近建筑物(桩基及已建隧道等)的影响等。
研究的方法主要有经验公式法、离心模型试验和有限元法等。
第一节盾构施工引起的沉降理论和基本规律1、盾构施工引起的沉降理论盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,这是构成地面沉降的根本原因.在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动,必然引起地表变形.表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。
土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言,大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放,体积、含水量或孔隙水压力的变化,特别是土体结构或组构的破坏和变化(如填土路基等)[2]。
图5-1-1 盾构施工对土体的扰动盾构前进过程中需要克服盾构外壳与周围土体的摩擦力F1、切口切入土层阻力F2、盾构机和配套车架设备产生的摩擦力F3、管片与盾尾间的摩擦力F4、开挖面的主动土压力F5,当千斤顶推力T≥F1+F2+F3+F4+F5 时,盾构前方土体经历加载阶段,产生如图5-1-1 所示的挤压扰动区①,开挖面受挤压作用引起土体压缩并使土体前移和隆起,盾构机工作正常时为此状况;当T<F1+F2+F3+F4+F5 时,盾构机处于静止状态,该状态对应于千斤顶漏油失控,土体严重超控,盾构机前方土体则要经历卸载阶段,产生土体向内临空面移动,地表出现下沉.为减少开挖面土体的扰动,应尽量保持密封舱内压力Pi 稍大于主动侧压力Ph 和水压力Pw 之和,开挖面正前方区域内土体由于刀盘的挤压搅削作用,将受到强烈的扰动而发生破坏,含水量降低,其力学参数将发生很大的变化。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术盾构是一种在地下开挖隧道的主要施工方法,它广泛应用于城市地下管线、地铁、隧道等项目中。
在盾构掘进过程中,地表沉降是一个重要的工程安全问题,尤其是对于富水液化砂层土,地表沉降的控制更加严峻。
富水液化砂层土在地下水位的影响下容易发生液化,加剧了隧道开挖对地表沉降的影响。
对于富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制技术至关重要。
一、富水液化砂层土的特点1. 富水液化砂层土具有较高的含水量,地下水位变化对土体稳定性有较大影响。
2. 砂层土松软度较大,容易发生液化现象,地下水位升高会加剧液化程度。
3. 地下水位变化会导致土体的不稳定性增加,从而影响地下隧道的稳定性。
二、富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术在富水液化砂层土开挖隧道时,需要采取相应的控制措施,以减少地表沉降的影响。
以下是针对该情况的一些控制技术:1. 地下水位控制采用抽水井、围堰、地下水位监测等手段,控制地下水位的升降,减少地下水位对土体稳定性的影响。
2. 地表沉降预测与监测通过对地表沉降的预测与监测,及时发现地表沉降的变化趋势,采取相应的控制措施。
3. 盾构施工参数调整根据地质情况和地下水位变化,调整盾构施工参数,减少对土体的影响,降低地表沉降。
4. 微地震监测技术利用微地震监测技术,对地下土体的稳定性进行实时监测,及时发现地下土体的变化情况,在施工过程中采取相应的控制措施。
5. 安全监测与应急预案建立完善的安全监测体系,及时发现问题并采取措施,同时制定应急预案,应对可能出现的地表沉降事故。
在工程实践中,富水液化砂层土隧道的施工需要更加谨慎,对地下水位的变化要有及时的监测和控制,对盾构施工参数和地质情况要有准确的判断和调整,确保隧道施工过程中对地表沉降的控制。
需要建立完善的安全监测体系,及时应对可能出现的问题,确保工程施工安全。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一个关乎工程安全的重要问题,需要综合运用多种技术手段,加强对地质情况的认识和分析,及时掌握地下水位和土体的变化情况,以确保隧道施工过程中地表沉降的控制。
盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。
目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。
但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。
盾构法施工虽然优点颇多,但是也存在诸多问题。
本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论,分析产生的原因及寻找控制方法。
一,地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段:最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降,如图l所示。
第一阶段:最初的沉降。
该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降,也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。
指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3~12m)的时候开始,直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。
第二阶段:开挖面前方的沉降(或隆起)。
这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。
它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。
第三阶段:盾构机经过时沉降。
该沉降是在土体的扰动下,从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。
第四阶段:盾尾空隙沉降。
该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。
土的密实度下降,应力释放是其土力学上的表现。
第五阶段:固结沉降,它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。
经前人研究发现,第一阶段沉降占总沉降的0~4.5%,第二阶段沉降占总沉降的0~44%,第三阶段沉降占总沉降的15~20%,第四阶段沉降占总沉降的20~30%,第5阶段沉降占总沉降的5~30%。
2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS,盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件;而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。
盾构隧道施工中的环境影响评价及控制随着城市化进程的加速,盾构隧道作为一种高效的地下交通工程建设方式,被广泛应用于城市轨道交通、地下综合管廊等项目中。
然而,盾构隧道施工不可避免地会对周边环境造成一定的影响,包括噪声、振动、土壤沉降、地下水位变化等。
因此,一项科学全面的环境影响评价与控制是盾构隧道施工的基本要求。
环境影响评价是盾构隧道施工前必须进行的一项工作。
其目的在于系统评估盾构隧道施工可能对环境造成的不利影响,并提出合理的环境保护措施。
在评价过程中,主要应重点关注以下几个方面:1. 噪声影响评价: 盾构隧道施工噪声是一项不可忽视的环境问题。
已经有一些研究表明,盾构机的挖掘作业会产生大量噪音,对周边居民的生活造成较大影响。
因此,在评价中需重点考虑盾构施工噪声对周边居民、学校、医院等敏感区域的影响,并制定相应的噪声控制措施,如隔声围挡、声屏障等。
2. 振动影响评价: 盾构隧道施工过程中,挖掘机械的振动是另一个重要的环境问题。
振动会对周边建筑物、桥梁等构筑物产生影响,甚至导致安全隐患。
因此,在评价中应考虑盾构振动对周边建筑物的影响强度、频率等,并制定相应的振动控制措施,如减震设备、抑制振动源等。
3. 土壤沉降评价: 盾构施工过程中,土壤沉降是一项不可忽视的影响因素。
盾构推进过程中,土壤会因机械的作用而发生变形和沉降。
评价中需对盾构推进对周边土壤沉降的影响进行模拟计算,在敏感区域设置挤压钢管、预应力锚杆等措施以减小土壤沉降对建筑物的影响。
4. 地下水位变化评价: 盾构隧道施工会对周边地下水位造成影响。
影响评价中应考虑盾构施工对地下水系统的干扰程度及时空变化规律,有针对性地采取控制措施如排水井、回灌水等以保证周边区域的地下水供需平衡。
在评价结果的基础上,需要制定环境影响控制计划,旨在通过合理的控制措施减小对环境的不良影响。
可以采取的环境控制措施包括但不限于以下几个方面:1. 施工方案优化: 通过对盾构施工的整体方案进行优化设计,如合理选择施工时间、减少挖掘机械使用等,以减小对环境的不良影响。
地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要:近年来,我国的地铁隧道工程建设越来越多,地铁隧道建设环境错综复杂,在应用盾构法期间易发生地面沉降问题,阻碍正常施工,甚至诱发安全事故。
文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因,提出适应的处治措施。
关键词:地铁隧道;盾构法;地面沉降引言地铁交通当前已经成为了各大城市中非常重要的交通工具,随着地铁交通的发展,地铁工程也在不断的增加,在地铁隧道施工中盾构技术的先进性和安全性使得其应用的范围越来越广泛。
地铁的修建一般都是在城市的中心,地下的管线以及地面的建筑都比较多,在隧道的开挖中势必会影响到地层稳定,造成地表的沉降。
盾构施工中引起的地面沉降情况会更加严重,甚至直接威胁到地面上的建筑结构安全。
1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道盾构施工过程中,会在一定程度上影响施工现场周围土层的稳定性,进而导致地面沉降发生,尤其在一些软土地铁隧道施工中地面沉降时有发生(图1)。
图1地面横向沉降槽示意1.1地面沉降的发展过程其中,在地铁隧道施工过程中,盾构施工技术在施工中的运用会引发地面沉降,其施工沉降可以划分为以下5个主要阶段(表1)。
表1盾构施工地表沉降形成原因1.2隧道开挖使得地层损失在地铁隧道盾构施工中,我们要兼顾多个方面的影响因素,盾构施工包含了多个操作环节,在对地层进行开挖的过程中,受外部作用力的影响,隧道外层的物质会随着内部向心力涌入到隧道中,彼此相互挤压移动,对地层的稳定性影响较大。
隧道开挖后,地表土体结构会发生改变,特别是在使用盾构法施工中,对应力的把控是比较严格的,如果应力波动幅度过大,那么随着地层的移动和土体的缺失,地层就会呈现一个不稳定波动,出现较多的土体隆起。
土体被挤入盾尾的空隙中,隧道向外扩充,如果压降量没有达到预期的标准,就会使得压浆压力出现范围性波动,导致盾尾坑道土体失衡,尤其是在水体含量不稳的地层,更容易出现地面大幅度波动沉降问题。
盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响与控制摘要:盾构隧道掘进会使地表建筑物发生沉降,为保证沿线建筑物的安全,需要通过掘进参数控制、注浆施工参数设置等措施来对地表沉降进行控制。
本文分析了盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响,并提出了控制措施,并以实例进行论证,可作为同类地层盾构施工的参考。
关键词:盾构;隧道掘进;地表建筑物沉降;影响与控制一、盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响盾构施工在一定范围内会引起土体的位移和变形,在影响范围内的地表建筑物,由于地基土体的变形会导致其外力条件和支承状态发生变化,可能会造成既有建筑物发生沉降、倾斜和断面变形等情况。
而外力条件的变化将随建筑物桩基础与盾构隧道的位置关系、地基土的性质、桩基础的类形不同而不同。
(一)地层损失对浅基础建筑物产生的影响基础四周地层移动对建筑物的影响相对较小。
如基底发生的是均匀沉降,沉降量较小,该地层的移动和变形不会对建筑物产生影响;如基底发生的是均匀沉降,但沉降量过大时,将会对建筑物造成损坏,尤其对于砌体结构,这种垂直沉降会使砌体形成较大的垂直方向下沉的拉力,使砌体产生水平裂缝;如基底发生不均匀沉降时,将会导致地表倾斜,使建筑物产生结构破坏裂缝。
同时,地表倾斜还会使高耸建筑物发生重心偏斜,引起附加应力重分布,使结构内应力发生变化,严重时使建筑物丧失稳定性而破坏。
(二)地层损失对深基础建筑物产生的影响盾构隧道施工中,发生位移和变形的地层波及到既有建筑物的桩基,由于盾构施工对围岩产生扰动,受扰动的围岩土体产生塑性变形、松动或破坏,引起的地层位移和变形将对桩侧和桩端产生作用,会引起桩基承载力和沉降量的变化,从而导致桩基的沉降和变形。
如果基础地层底部发生的沉降量小,桩基础周围的地层移动和变形不会对建筑物产生影响;如果沉降量过大,桩基础周围的岩土体发生移动和变形时,基础底部受到土层变形的影响,同时还受到基础四周地层变形的影响。
由于桩基础埋深较深,当沉降过大时,土的侧向变形易引起桩基的侧向变形和内力变化,从而引起上部建筑物的变形和内力变化。
二、盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的控制1、在发生沉降的地点,在沉陷范围派专人值班,负责人员、交通、建筑物的安全。
2、加强监控测量,特别是出土量和土仓压力,注浆量等参数,并及时根据监控数据调整掘进参数。
3、土压力的控制。
土压力强度应控制在0.13~0.16MPa范围内。
4、掘进路线的控制。
严格按照设计图纸掘进,与设计偏离控制在50mm以内。
5、推进速度的控制。
在地铁隧道盾构施工中,正常的推进速度应控制在30~40mm/min范围内,但由于盾构施工距离建筑较近,因此当临近该建筑物时,掘进速度须严格控制在20mm/min,使得建筑物沉降缓慢,尽可能地减少建筑物的沉降。
6、注浆质量和次数的控制。
严格保证在盾构掘进过程中选用高质量泥浆,控制泥膜的形成速度和泥膜形成的质量,确保掌子面的稳定.保证对于注浆量和注浆压力的有效监测与控制,确保注浆量达到3.5m3以上,注浆压力约0.16MPa,压浆量占空隙约200%,以便达到延缓建筑物沉降的目标。
7、二次注浆的控制。
浆液采用双液浆形式,盾构下穿该建筑物期间,二(多)次补浆必须连续进行,不得间断,确保有效填充壁后建筑的空隙.在拖后约9环位置进行二或多次补浆,补浆压力控制在0.2~0.3MPa,以此减少建筑物的沉降量。
8、盾构和管片姿态的控制。
在盾构掘进过程中操作手须注意控制盾构姿态,减少因盾尾间隙过大或过小,使得盾尾漏浆或管片错台过大。
三、盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的控制应用(一)工程概况本工程为某市地铁线2号线A路站~B站,在里程YCK26+332~YCK26+832段穿越密集居民建筑群。
盾构隧道埋深约14米,地面建筑物为金琴路南段二巷2号楼,主体上部为砖混7层,下部为预制桩基础,基底约2.5m中砂。
该隧道地处平原,为侵蚀~堆积阶地地貌,地形平坦。
隧道穿越地层主要为砂卵石层,局部夹中砂。
第四系孔隙水是段内地下水的主要存在形式,主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中,土体透水性强、渗透系数大,水量丰富。
场地内地质构造条件简单,未发现有断裂通过,无不良地质作用,在VII度地震作用下,不具备产生滑坡、崩塌、陷落等地震地质灾害的条件,环境工程地质条件较简单。
综合判定,本工程场地稳定。
(二)监测建筑物沉降监测点位布设在建(构)筑物四角的结构柱、建筑物基础分界点(基础沉降缝)布设沉降观测点10个监测点位,见图1。
图1图2下面是部分具有代表性监测点监测结果:(1)沉降监测点J5在盾构穿越期间出现变形,累计沉降最大为11mm。
穿越后经加固保护,变形数据趋稳定(图2)。
(2)沉降监测点J6在盾构穿越期间出现变形,累计沉降最大为19.7mm。
穿越后经加固保护该点有所隆起,稳定后监测该点累计沉降为16.1mm。
(3)沉降监测点J7在盾构穿越期间出现变形,累计沉降最大为8mm,盾尾脱离期间,该点沉降值增大,累计沉降最大达12.7mm。
穿越后经加固保护该点有所隆起,且变形数据趋稳定,7月16日最后一次监测该点累计沉降为8.9mm。
建筑物沉降主要发生在盾构穿越阶段,在穿越后经加固稳定后,沉降量逐渐变小趋于平缓,因此在穿越阶段必须做好保护工作。
(三)沉降控制技术尽管盾构法施工隧道具有对周围环境影响小、掘进速度快、机械化程度高、施工安全等特点,但仍不可避免地引起地表以及地表建筑物沉降。
因此在施工中,布设了建筑物沉降监测点,用以观测建筑物下沉量,判定建筑物的安全性,并采取了相应的保护措施。
1、土仓压力土压力控制根据各段隧道的埋深、地层地质情况、地下水位、区间上方地面车辆荷载等,综合计算土仓压力理论值为0.18MPa,施工过程中土压力值设置略高于理论计算值,使刀盘前方土层有较小的隆起,隆起量控制在2mm左右,随着盾构机的通过与土体的固结,隆起值回落,并开始缓慢沉降。
施工时土仓压力设置高于理论值约0.01MPa,施工过程中根据线路埋深与地层地质情况的变化,及地面隆沉的监测数据,不断调整土压力设定值,并通过调整刀盘扭矩与总推力,来调整土仓压力,整个施工中土仓压力控制在0.18~0.22MPa。
停机状态处理(停机保压):当盾构机掘进完第7环,完成洞门封闭注浆后正值春节,停机当天上午土仓压力为0.18MPa,中午11点土压力降至0.14MPa,为确保掘削面稳定、控制好地表沉降,并保证节后盾构机能正常运转,及时将盾构机向前顶进建立土压至0.20MPa后停机。
假日期间,派专人值守,对盾构机状态进行了监测,根据土压力下降情况,采取了每隔4~5h盾构机向前顶进建立土压至0.20MPa,并严格保证土压力不小于0.14MPa的措施。
根据地表沉降监测数据显示,停机6d内,采取间隙推进保压的措施,地表沉降量被控制在+2~-3mm之间,控制效果较好。
2、注浆压力掘进过程中适当加大同步注浆压力及注浆量,每一环管片注浆量在6~8m3,1、4#注浆压力1.5~2.5Bar,2、3#注浆压力2~3Bar,根据实际情况调整同步注浆浆液配合比,提高浆液的和易性和可泵性,缩短浆液凝固时间,及时有效地填满管片与围攻岩间的建筑空隙,防止地表下沉。
注浆系统发生故障、注浆管发生堵塞时应停止掘进,待维修正常后方可继续掘进。
盾构机停止掘进时严禁进行同步注浆,避免建筑物隆起。
3、严格控制出土量在盾构掘进过程中要严格控制出土量,做到进尺与出土量保持均衡,并填写好出土控制表,如发现一环出土量超过65m3或掘进过程中进尺与出土量保持不均衡,且初步估计是因刀盘位置土体塌方所致,应立即停止出土,继续往前掘进(此时总推力根据实际情况可调整至1000t,但各个控制按钮必须均匀增加)至顶部压力表显示为1.2bar以上后停止掘进,并及时通知工程部及其它相关部门和领导,工程部立即派人到掌子面里程对应的地表巡查,同时现场土木值班人员对渣样进行取样和分析,并取好渣样到地面供相关领导和部门分析。
领导和相关部门结合渣样分析、设计院提供地质情况、地表建筑物沉降情况最后决定是否继续往前掘进,盾构操作手或机长不得擅自作主。
4、必要时对建筑物采取加固为了确保所经过的建筑物安全,还要对建筑物的社会和经济效果进行分析,必要时对建筑物采用加固措施。
本工程为特级风险源,建筑物为居民楼,地处繁华街段,社会影响、经济影响比较大,为了在盾构通过时保证建筑物的安全,除了在隧道内盾构施工过程中采取措施外,还对建筑物采用了隔离桩进行保护,即在右线隧道与楼房之间打1排隔离桩,桩间用冠梁连接,桩底压注水泥浆加固。
隔离桩相关参数:采用4,800mm的混凝土灌注桩,长度26m,中心距1.0m。
结束语该工程经采取以上控制措施,盾构安全通过该特级风险源地带,各项数据表明控制良好,质量、安全得到了全面保证,建筑物差异沉降数值控制在3mm以内。
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