盾构隧道硬岩段施工管片上浮超标案例分析及解决方案
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管片上浮应急处理措施引言在地下管线工程中,管片上浮是一种常见的问题,特别是在地铁、隧道等工程中。
管片上浮是指管道的水平位置上浮或抬升,一旦出现上浮情况,将严重影响工程的正常运行,甚至会对工程结构造成严重危害。
因此,对于管片上浮情况,需要及时采取应急处理措施,以确保工程的安全运行。
本文将介绍管片上浮的应急处理措施,包括验收过程中发现问题的及时处理、现场人员的联络和组织、施工方案的调整等方面。
同时,还将重点阐述应急处理措施的程序和注意事项,以提供参考和指导。
应急处理措施1. 验收过程中问题的及时处理在地下管线工程验收的过程中,出现管片上浮问题时应立即停工并及时处理。
具体步骤如下:•第一步:停工并将现场人员撤离到安全地点。
•第二步:查明管片上浮的具体原因,包括水压泄露、地基沉降等问题。
•第三步:召集相关专业人员进行现场勘察和评估,确定问题的严重程度和造成原因。
•第四步:根据勘察和评估结果,制定应急处理方案,并及时报告相关部门和人员,争取协调和支持。
2. 现场人员的联络和组织在管片上浮应急处理过程中,保持良好的沟通和组织协调至关重要。
以下是一些建议措施:•成立应急处理小组,确定组织架构和职责分工。
•召开紧急会议,向相关人员通报管片上浮情况,并传达应急处理措施和工作要求。
•与相关单位和部门保持密切联系,及时通报处理进展和结果。
3. 施工方案的调整根据管片上浮的具体情况,需要及时调整施工方案,以确保工程的安全运行。
以下是一些建议措施:•对管片上浮部分进行加固处理,采用合适的方法和技术。
•调整施工进度,合理安排工作任务与时间。
•对施工流程进行优化,提高施工效率和质量。
应急处理措施的程序和注意事项1. 应急处理措施的程序•步骤一:发现管片上浮问题后立即停工,并确保现场安全。
•步骤二:召集相关专业人员进行现场勘察和评估。
•步骤三:确定问题的原因和严重程度。
•步骤四:制定应急处理方案,并报告相关部门和人员。
•步骤五:进行紧急处理工作,包括加固处理、施工方案调整等。
成都典型泥岩地层管片上浮原因分析以及控制技术措施摘要:随着盾构法施工技术在我国城市地铁的发展,使得盾构法越来越多的要应用到各种典型地层中,本文结合成都泥岩地层的特征,对控制成都地铁典型泥岩地层盾构施工中管片上浮这一难题进行探讨。
关键字:盾构施工;泥岩地层;注浆;管片上浮1引言伴随着盾构施工在我国的兴起,盾构技术越来越成熟,被不断的应用到各种典型地层中,在众多盾构施工中,成型隧道的质量是业主方、施工方、监理方以及设计方等等多家单位一直关注的结果,直接关系到成型的隧道能否投入到地铁运营当中去以及人民的安全是否能有保障。
成都典型的泥岩地层盾构施工中,管片上浮直接导致管片大量错台、破损甚至直接影响到成型隧道线型的超限。
成都地铁3号线一期工程主要是泥岩地层,部分标段都存在管片在泥岩地层中上浮问题。
管片上浮量在0~10cm,导致管片连续错台、破损,引起了业主以及其他外界单位的高度重视。
通过在实际施工中总结经验教训得出结论。
1、泥岩地层中产生上浮力的主要因素是同步注浆浆液和水。
2、通过同步注浆和二次注浆相互配合控制管片上浮和防止管片上浮引起管片错台破损是可行的。
2泥岩特征泥岩地层按风化成度主要分为:全风化泥岩、强风化泥岩、中等风化泥岩。
(1)全风化泥岩:褐黄色、褐红色、紫红色夹灰白色,主要由粘土矿物组成,岩质极软,岩芯呈土柱状,少量碎块状。
本层沿线广泛分布,发育厚度不均匀。
层厚0.50~4.60m,部分地段缺失该层。
(2)强风化泥岩:褐红色、紫红色,泥质结构,裂隙较发育,岩芯多呈碎块状、短柱状,岩质软,为极软岩,岩芯碎块手可折断,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
层厚一般0.70~9.20m。
(3)中等风化泥岩:褐红色、紫红色,中厚层状,泥质或微钙质结构,泥质胶结。
岩芯多呈柱状,少量呈碎块状,较完整,岩质较软,为极软岩,锤击易碎,部分地段软弱夹层或差异风化明显,易风化,遇水易软化,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
厚度一般1.50~14.10m。
盾构施工中常见问题分析及防治措施盾构施工过程中,管片上浮、管片错台、管片渗水三类问题是严重影响成型管片的质量与美观。
本文结合施工过程中,对管片错台、管片上浮、管片渗水产生原因加以分析,并提出相应防治措施,以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。
一、管片上浮管片上浮是指管片脱离盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。
《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。
管片拼装偏差控制为±50mm。
隧道建成后,中线允许偏差为高程和平面为±100mm,且衬砌结构不得侵入建筑限界。
由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关,因此均应限制在±30mm以内才能保证不侵限,并使管片外侧得到均匀的注浆回填。
1、上浮的原因及分析结合在合肥轨道交通一号线望湖城至葛大店盾构区间的施工经验,可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。
(1)同步注浆不饱满,从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道(管片)外径6.0m,内径5.4m,管片厚度300mm,管片宽度1.5m,分块数为6块(管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成)。
盾构机与管片之间存在着150㎜的建筑空隙,如果同步注浆不饱满,使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填,就必然出现管片上浮的空间。
1其次,在同步注浆不饱满时,地层土软硬不同,产生的管片上浮情况也不同。
一般情况下,软地层不容易上浮,而硬地层却有空间导致管片上浮。
这是因为在掘进过程中,对于软地层,上部松软地层土的自稳性差,会因为自重、存在空隙而有相对的下沉,从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余空隙基本消失。
硬地层由于自稳能力强,完整性好,能很好的控制自身沉降。
使管片有足够的上浮空间和时间,且地层越硬,管片上浮的情况越严重。
(2)过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值,在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态,盾构机走的线形是“蛇形”。
岩层隧道盾构法快速掘进的管片上浮处理作者:孙哲来源:《装饰装修天地》2017年第02期摘要:文章结合大连地铁一号线香沙区间工程实例,从大连地铁实地工程地质的盾构适应性,论述岩石地层内盾构快速掘进的盾构工法特性,管片上浮形成原因及现场处置。
关键词:盾构施工;快速掘进;管片上浮1 工程概况春光街站~香工街站区间位于西岗区,沿华北路东西向布置,线间距约36~25.8m。
所在地区地貌为坡残积台地,地形起伏较大,现为道路,场地开阔,不平坦,地面高程14.75m~19.93m。
华北路道路下方内分布着大量的地下管道、管线。
地貌为坡残积台地,表覆第四系全新统素填土层,下伏震旦系五行山群长岭子组强-中等风化钙质板岩,节理裂隙较发育。
沿线地下水类型主要是:第四系孔隙水和基岩裂隙水;岩溶水两种,前者主要赋存于第四纪地层的孔隙中和基岩裂隙中,后者主要赋存于隐伏灰岩的溶洞、溶隙之中。
由于地层的渗透性差异,基岩中的水略具承压性,基岩裂隙发育,孔隙水与裂隙水局部具连通性。
岩石富水性和透水性与节理裂隙发育情况关系紧密,节理裂隙发育的不均匀性导致其富水性和透水性也不均匀。
2 盾构机概况由于区间隧道主要穿全风化、中风化辉绿岩和中风化钙质板岩。
隧道通过地层含水量正常,基本适用于土压平衡盾构机施工。
通过向盾构机碴土仓内加注辅助材料如泡沫和膨润土等,可改善碴土的特性以使盾构机在含砂地层中也能安全推进。
选用加泥型复合土压平衡盾构机。
本区间施工盾构直径 6280mm,总长约72m,盾体长8500mm;盾构掘进机最大推进速度8cm/min;平均月进尺350m;盾构施工最小半径为250m,最大坡度35‰;盾构机推进时轴线误差水平方向≤±50mm,垂直方向≤±50mm;刀盘驱动方式:液压马达驱动;掘进循环行程:1.2m;刀盘主轴承、大齿圈、减速机和主轴承密封使用寿命满足10000h。
盾构主要部件保证使用寿命不低于10km。
3 区间掘进管片上浮情况盾构隧道的上浮问题主要由于隧道在地层中失去抗浮能力所致,它受同步注浆、盾构工法特性、工程地质及水文地质、盾构姿态和线路走向等因素影响,强度低,灵敏度高,透水性低”等特点,致使在施工阶段隧道上浮量最大达到11cm。
盾构管片上浮控制措施摘要:盾构隧道掘进过程中管片上浮问题是盾构施工过程中比较常见的一个技术性问题,本文结合南宁市轨道交通4号线通大区间施工案列为基础,对区间盾构施工过程中管片上浮问题进行分析,并从同步注浆、二次注浆以及盾构姿态等方面提出相应的盾构管片上浮控制措施,供同行参考。
关键词:管片上浮;同步注浆;二次注浆;盾构姿态;控制措施伴随着我国基础建设的发展,盾构法施工以其影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等优点,成为城市轨道交通建设的重要施工工法,在盾构施工中管片上浮是比较常见的一种技术性问题,管片上浮不仅仅会影响成型隧道轴线偏差,还会导致管片产生大量错台、破损等质量问题。
南宁市轨道交通4号线通大区间右线在293环-332环段主要是中风化泥灰岩地层,岩质坚硬,属于稳定围岩,盾构掘进至此区域段时有明显管片上浮现象,在盾构施工中,管片上浮主要受工程水文地质、管片衬砌壁后注浆质量、盾构掘进姿态控制等方面的影响,现以此为例,从同步注浆、二次注浆及盾构姿态等方面入手,重点对盾构施工过程中的管片上浮现象、影响因素及控制措施进行分析研究,为解决盾构施工管片上浮问题提供一些参考及建议。
1、工程概况及水文地质概况1.1工程概况本区间为两条单洞单线圆形盾构隧道,线间距14.0~17.0m,曲线最小半径为400m;线路纵断面先以2‰出通源路站,之后分别以30‰和10‰坡向下,最后以2‰的坡上提升到达大沙田站。
整个区间隧道的覆土厚度为8.0~24.0m。
右线设计起止里程为YK7+778.077~YK9+340.499,区间长度1562.422m,本区间右线隧道采用中铁装备103#盾构机掘进,开挖直径为6280mm。
1.2工程地质及水文地质概况此区段地层自下而上依次为:中风化泥灰岩、强风化泥灰岩、全风化泥灰岩、杂填土、圆砾填土层,盾构穿越地层为中风化泥灰岩。
此区段地下水类型主要是上层滞水及碎屑岩类孔隙裂隙水,隧道处于地下水位线以下。
岩溶区盾构隧道管片的上浮影响因素及控制措施郝志强马林陈林祝煦益勾承藻中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610213摘要:岩溶地层裂隙发育、地下水储存丰富,使盾构施工中的管片上浮问题更加突出,严重时影响隧道使用耐久性,给地铁运营埋下安全隐患。
基于南京轨道交通工程岩溶集中段,结合盾构施工参数及现场质量检查结果,分析其施工期管片上浮因素,并从地下水、注浆材料、盾构姿态等方面出发,提出了有效的控制措施。
关键词:盾构隧道;岩溶区;管片上浮;施工参数;控制措施中图分类号:TU99文献标志码:A文章编号:1004-1001(2020)12-2324-04DOI:10.14144/ki.jzsg.2020.12.037 Influencing Factors and Control Measures of Shield Tunnel Segment Floatingin Karst AreaHAO Zhiqiang MA Lin CHEN Lin ZHU Xuyi GOU ChengzaoSinohydro Bureau7Co.,Ltd.,Chengdu,Sichuan610213,ChinaAbstract:The development of karst stratum fissures and the abundant underground water storage make the problem of segment floating in shield construction more prominent,which will affect the durability of the tunnel in serious cases,and may bring hidden dan ger to the subway operation.Based on the karst conce n trated sectio n of Nanjing rail transit project, combined with the shield construction parameters and field quality inspection results,the factors of segment floating during construction are analyzed,and effective control measures are put forward from the aspects of groundwater, grouting materials and shield posture,etc.Keywords:shield tunnel;karst area;segment floating;construction parameter;control measure近年来,随着城市轨道交通的发展,国内岩溶地区大量运用盾构法修建区间隧道。
盾构隧道管片开裂、上浮、错台等原因分析及处理措施作者:李文渊来源:《建筑工程技术与设计》2015年第01期【摘要】管片是盾构施工中,保证隧道长期稳定,满足隧道防水要求的基本结构。
盾构施工中,由于管理和方法的不当,管片难免会出现开裂、上浮、错台等现象。
主要介绍了出现上诉现象的原因,并提出了相应的处理措施。
【关键词】隧道管片;开裂;上浮;错台;处理措施引言在盾构施工中,盾构管片是盾构施工的主要装配构件,是隧道的最外层屏障,承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。
盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全,影响隧道的防水性能及耐久性能。
盾构管片的受力分析是盾构隧道设计和施工的技术难题。
在盾构施工中,常常会遇到盾构管片结构开裂、上浮、错台等问题,给拼装带来困难并对防水构成隐患,直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。
由于盾构隧道的管片开裂、上浮、错台问题在很长一段时间内,没有得到足够的重视。
随着盾构法隧道施工技术和技术标准的发展,管片上浮对施工质量和运营的问题以及错台引起的管片开裂、拼装困难和防患等问题对施工和运营的影响开始凸现出来,甚至管片的开裂和接头的渗水问题,不仅增大了施工和维护的困难,而且影响了工程质量和隧道安全合理的管片计算模型能有助于更好的研究管片的结构受力。
本文将分析管片开裂、上浮、错台等问题的原因并提出相应的处理措施,为以后的盾构施工提供参考。
1.管片开裂原因及处理措施1.1管片开裂原因1)管片受力不均当纠偏、管片拼装质量差、环缝夹泥时,管片环面不佳,引起管片受力不均,从而导致应力集中部位的管片破碎。
盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上,油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区,如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角,就会造成管片破碎。
2)管片螺栓连接不当在盾尾脱出管片,管片螺栓连接的过程中也会由于操作不当造成管片的破损,开裂。
3)曲线掘进时的“卡壳”现象在曲线段的掘进过程中,管片环心与盾构无法保持同心,当管片环面与盾构推进方向存在夹角时,其合力作用方向部位的管片容易破碎。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施作者:张智勇来源:《价值工程》2018年第06期摘要:地铁盾构施工时的管片上浮问题非常棘手,难以处理。
本文依托长沙地铁盾构区间管片上浮的问题,从水文地质情况、盾构作业影响、管片后压浆等方面进行原因分析及研究,并针对性地提出了控制管片上浮的处理措施及施工对策。
Abstract: The problem of the pipe float-up during subway shield construction is very tricky and difficult to handle. Based on this problem of Changsha Metro, the reasons are analyzed and studied from the aspects of hydrogeology, the influence of shield operation and grouting after the segment of the shield, and some treatment and construction measures are put forward.关键词:地铁;盾构施工;管片上浮;原因研究;控制措施Key words: metro;shield construction;pipe float-up;cause study;control measures中图分类号:U455 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)06-0143-030 引言地铁盾构掘进施工过程中,管片上浮问题比较突出,部分项目甚至严重到需设置调坡以适合线路设计,造成了较大的工期及经济损失。
为了确保地铁隧洞线型满足设计及保证工程质量,需将管片上浮位移量控制在规定的合理范围内。
盾构掘进时管片的上浮主要是因为管片抗浮能力不足所引起,管片上浮问题受到多种复杂因素的影响,包括水文地质、工程地质、掘进工法及工艺措施、管片构造、管片后压浆等。
盾构在长距离板岩地层掘进过程中的管片上浮原因分析及对策中铁十七局集团第六工程有限公司(福建福州)郭茶发摘要:通过对长沙地铁1号线2标北辰三角洲站~开福寺站区间内板岩地段的监测与分析得出,盾构在板岩地层掘进过程中的管片普遍存在上浮现象,通过施工过程中分析总结,采取相应措施可减少在该类地层下管片的上浮。
关键词:地铁施工;管片;板岩地层;抗浮措施0前言目前在地铁管片施工过程中,管片上浮多出现在软土地层及复合地层中,管片上浮量较大。
在盾构隧道中管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求和管片建筑限界的关键,如若无法控制管片上浮问题,就会出现管片裂缝、破损乃至整体轴线偏移等问题,影响工程质量,带来工程隐患,增加工程造价。
本文结合长沙地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站区间盾构施工过程中,盾构穿越近85%总长度板岩地层的实例,针对在施工过程中出现管片上浮情况,从多方面查找原因并进行分析,制定相应的控制措施。
1工程概况长沙地铁1号线2标北辰三角洲站~开福寺站区间,线路出北辰三角洲站后沿规划纵二路向南行进,下穿湘江二桥东引桥,沿规划黄兴北路继续向南行进,到达开福寺路与规划黄兴北路交叉路口南面的开福寺车站。
区间右线长1394.6米,左线长1385.758米。
区间纵断先以1.8%的坡度下坡,然后再以0.7105%到达湘江二桥东引桥,出湘江二桥后以1.9%的坡度上坡到达开福寺车站,区间覆土厚度约为8.6~21.2m。
2工程及水文地质条件分析2.1工程地质本区间地貌单元为湘江河的Ⅰ~Ⅱ级阶地,地面标高变化30.60~36.20m。
根据野外钻探情况,本勘察范围土、岩层从新到老主要有全新统人工填土层、全新统~上更新统冲积层、残积层、白垩系砂砾岩、元古界板岩各风化带岩石。
北辰三角洲站~开福寺站区间盾构穿越全断面板岩的地质占60%,隧道底部为板岩的地层占85%。
2.2水文情况本区间周边地表水发育,西边距湘江河0.5Km,地形较平坦,本区间基岩裂隙水主要含水层为强风化砂砾岩层,渗透系数k=0.80m/d、强~中风化板岩层,渗透系数k=0.08~0.20m/d,属弱透水性地层。
盾构隧道硬岩段施工管片上浮超标案例分析及解决方案2.广东建科建设咨询有限公司广东广州 510000引言城市地铁隧道的掘进大量采用盾构法进行施工,盾构工法相较明挖及矿山法作业有明显的优势,如盾构工法征地拆迁少、对复杂地质适应性强、施工速度快、安全性高、技术成熟等。
但盾构施工也存在一些施工难点及质量通病,如在施工过程中不加以重视及控制往往会对隧道区间的验收及运营造成不利影响。
在盾构法施工中盾构管片上浮的控制是盾构法施工控制中的重中之重,一但盾构管片上浮超标,将严重影响隧道区间的施工质量,甚至造成隧道局部区间限速。
1盾构管片上浮的应对措施盾构法施工质量控制的核心就是盾构管片轴线的误差控制,即把盾构管片的实际施工轴线与设计轴线的误差控制在合理范围,根据GB50299-2018《地下铁道工程施工验收规范》规定:管片拼装后,隧道轴线的高程和水平位移不得超过±50mm,成型隧道验收要求的隧道轴线的高程和水平位移不得超过±100mm。
在盾构管片安装直至盾构管片趋于稳定的过程中,盾构管片存在一定的高程及水平方向的位移,这些位移要通过一定的措施加以控制,否则盾构管片的施工轴线很容易偏位超标,盾构管片轴线偏位超标最常见的情况即是管片上浮。
管片上浮的因素很多,一般受隧道区间地质情况、地下水情况、管片同步注浆浆液情况、管片二次补浆情况及盾构掘进参数等多种因素综合影响。
管片上浮量主要发生在盾构管片脱出盾尾后24h~36h范围,之后的管片上浮量一般趋于稳定。
根据管片上浮的因素及权重制定控制管片上浮的措施,施工中常采用的措施有管片拼装时施工控制轴线下压、拼装管片采用垫片、施作止水环、采用半堕性同步浆液、合理控制盾构掘进参数、脱盾尾管片加重物压载等多种方式。
在实际工程案例中往往会选取以上多种控制方式的组合以达到预期控制效果。
2工程实例基本情况广州市轨道交通七号线二期大沙东站~姬堂站区间,区间隧道埋深10.21~29.06m,区间左线长2695.41m,右线长2693.50m。
中间风井~大沙东站1505.798m,中间风井~姬堂站1107.694m。
现状管线主要位于镇东路、丰乐北路道路下方及两侧,地下管线复杂,主要管线类型有电力、电信、给、排水、煤气、污水等,埋深一般为0.4~4.28m,管片规格为外径6m,内径5.4m,宽度1.5m,厚度0.3m。
其中中间风井~大沙东站左线隧道区间工程地质由上而下分别为素填土<1-2>、淤泥质中粗砂<2-3>、中粗砂<3-2>、全风化含砾粗砂岩层<6>、强风化含砾粗砂岩层<7-1>、中风化含砾粗砂岩层<8-1>、微风化含砾粗砂岩层<9-1>。
地下水情况:地下水类型为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。
松散岩类孔隙水主要为淤泥质粉细砂、中粗砂、粉细砂及中粗砂层,含水层透水性多为“中等透水”,局部呈强透水,富水性较好。
基岩裂隙水:赋存在白垩系泥质粉砂岩、含砾粗砂岩的强风化带和中风化带中,富水性受基岩的裂隙发育程度、填充状态及连通性制约。
局部裂隙发育地段水量较丰富,具承压性。
隧道区间施工至712环时,人工复测数据显示管片成型隧道683~698环的轴线上浮超标,最大超标在第686环,偏差量为+133.5mm。
该施工段地表为镇东路,无建(构)筑物及管线,平曲线线性为缓和曲线,竖曲线为-15.309‰下坡,掘进地质为<8-1>中风化含砾粗砂岩及部分<9-1>微风化含砾粗砂岩,具体区间地质情况如图1。
管片上浮部分区间的地质断面图所示。
图1 管片上浮部分区间的地质断面图3管片上浮的原因分析(1)通过对人工量测管片轴线的高程及水平位置数据进行统计分析,发现环号683~698号于盾构管片脱出盾尾24h时已超过管片拼装控制量,在脱出盾尾24~48h期间盾构管片上浮继续发展,在脱出盾尾48~72h期间因采取了通过打开管片吊装孔进行放水卸压的措施,盾构管片上浮部分趋于稳定,部分靠近盾构掘进前方的上浮管片有明显回落情况,表1为人工量测管片上浮情况统计表。
表1 人工量测管片上浮情况统计表(2)管片上浮情况原因①发生管片上浮的隧道区间位于竖曲线为15.309‰的下坡段,隧道埋深约25.3m,由于区间位于全断面岩层,故土仓压力选取欠压掘进模式,土仓压力设定为1.5bar。
由于仓压低,埋深较深,水土压力高,且处于下坡掘进,导致盾尾后方易汇集大量地层水,由于水量过多,水压过大,导致同步浆液中水泥、粉煤灰等胶凝材料流失,同步浆液凝固时间延长,无法起到稳固管片的作用。
②隧道区间第680~700环部分位于<8-1>中风化含砾粗砂岩层及<9-1>微风化含砾粗砂岩层交界处,地层裂隙水丰富,掘进过程中出现轻微喷涌现象,止水环封环不到位,止水效果差,没有起到封堵后方汇水的效果。
③人工隧道轴线测量数据显示,680环~700环平均上浮达47.6mm,通过开孔验证,存在较大明水,最大垂直超限环号为第686环,垂直姿态为+133.5mm。
④通过人工对上浮段区间管片进行开孔,管片3、9点位以下多存在明水,3、9点位以上通过查看钻头,无同步浆液,管片与地层间存在空隙,为管片上浮提供空间,管片开孔情况见图2。
管片开孔卸压情况图。
图2 管片开孔卸压情况图4管片上浮的控制措施及实施要点根据隧道区间盾构硬岩段上浮的原因分析,结合该隧道区间地质及水文特点,计划采用合理调整同步注浆配合比、通过盾壳径向注双液浆施作止水环、合理调整盾构掘进参数以及预先下压盾构掘进轴线的综合控制措施。
1.采用半惰性浆液、合理调整同步注浆配合比同步注浆浆液具备充填性好、流动性好、离析少、早期强度均匀,注入时应具备不受地下水稀释的特性,硬化后的体积收缩和渗透系数要小。
在盾构掘进过程中,保证同步注浆的饱满,注浆材料选用硅酸盐水泥浆,以降低收缩率。
注浆压力控制在0.3~0.5MPa。
根据实验确定的同步注浆配合比见表2半惰性浆液同步注浆配合比表。
表2 半惰性浆液同步注浆配合比表(2)及时进行二次注浆稳固管片盾构机掘进过程中管片脱出盾尾5环及时进行二次注浆,填补同步注浆不饱满及浆液凝固体积收缩管片背面形成的空腔,减小管片背面空隙水压,有效控制渗水稳固管片,注浆点位优先选择2、10及以上点位,注浆压力不超过0.5MPa。
(3) 通过盾壳径向注双液浆施作止水环①每隔2~4环进行一次止水环施作,止水环封环环数不低于2环,下部注浆孔用于放出地层水,待水量减小后对上部吊装孔进行注浆,梅花形布置。
注浆选用双液浆,水泥:水玻璃=1:1。
②现场根据地层水量大小,调整凝结时间,一般控制在20s左右。
注浆过程中应严密监视注浆压力情况,控制注浆压力不大于0.35Mpa。
③封环时每环至少保留一个3或9点位以上注浆孔用于封环完成后单液浆填充。
④使用盾壳径向孔注入盾壳膨润土,膨润土粘度应大于120s,每环适当注入1~3m3,起到封堵阻止后方浆液进入土仓的作用,减少浆液流失。
⑤在单孔注浆施作止水环时应备足水泥及水玻璃,严禁中途停止注入。
⑥在注浆过程中如果土仓压力有明显变化,在注浆过程中可适当将盾构机向前推进150mm左右,避免盾构机被浆液包结。
(4)合理调整盾构掘进参数①盾构机在全断面中、微风化含砾粗砂岩(硬岩)地层中掘进,由于全断面硬岩地层开挖断面相对稳定,很少出现塌方等情况,土压平衡盾构采用欠压掘进模式,土仓压力范围为1.7~2.0bar左右,通过建立土仓压力间接提升同步注浆压力,提高盾尾浆液填充效果。
适当控制盾构刀盘转速以控制盾构机在全断面硬岩地层中掘进速度。
盾构刀盘转速控范围为1.3~1.6r/min。
刀盘扭矩控制值范围为3000~3500KN.m,盾构总推力值范围均在1200t~1800t。
②盾构掘进速度控制应针对同步注浆浆液的有效初凝固结时间对应调整,避免形成空隙后浆液被地下水冲刷、稀释后浆液性能降低,未达到理想固结效果情况下,应适时调整盾构掘进速度,速度控制在30mm/min匀速缓慢推进,确保管片外侧空隙注浆饱满。
③隧道成型管片勤测量,每推进6环人工复测一次管片姿态,当出现上浮现象时立即采取加注双液浆的措施,及时稳固盾构管片,防止后续上浮。
④复推掘进后,结合实际情况,对掘进参数范围进行适当调整,以保证盾构轴线及管片质量在可控范围。
5管片上浮措施的效果针对上浮超标的盾构管片采取通过管片注浆孔放水卸压及管片上部加注双液浆的措施,已经超限的管片轴线基本回归到规范允许范围内,见表3采取控制上浮措施人工复测数据表。
表3 采取控制上浮措施人工复测数据表后续掘进拼装管片采取以每5环施作止水环为主,以半惰性浆液同步注浆、预先下压盾构掘进轴线40mm及合理调整盾构掘进参数的综合控制措施,经人工复测后期管片轴线控制良好,管片拼装效果见图3 硬岩段管片拼装完成效果6结论本文结合盾构施工工程实例,对控制管片上浮的施工技术进行分析和研究,提出相应的综合解决方案,并在实际工程中成功应用。
研究表明当盾构在硬岩地层中掘进,因地下水的存在,盾构管片极易出现上浮情况,当采取包括加强同步注浆控制、施作止水环、合理调整盾构参数的综合控制措施时,盾构管片上浮能得到良好的控制。
参考文献[1]GB50299-2018《地下铁道工程施工验收规范》[2]GB50446-2017《盾构法隧道施工及验收规范》[3]竺维彬,鞠世健.地铁盾构施工风险源及典型事故的研究[M].暨南大学出版社,2009.。