特殊地段及复杂地质条件盾构施工技术措施一. 盾构下穿河流(续)1.应对江河地段水文地质条件、河床、河堤状况、水流速度、水深、淤泥层厚度、岸边建(构)筑物情况及保护要求进行详细调查。
必要时进行补堪,确定河底地质。
2.应对地质勘探孔位进行调查确认,防止河水从勘探孔灌入隧道。
3.盾构应具有土仓加泥或泡沫的功能,螺旋输送机应设有防喷装置。
4.穿越时在土仓和刀盘前注入泡沫、膨润土改善渣土性能,防止涌沙突水发生。
5.盾构机刀盘处于河岸前一倍覆土厚度时,应逐渐降低土仓压力,到达河岸下方时,土仓压力应与浅覆土的河流段土压力相等。
确保快速通过危险区域。
6.穿越前,应对盾尾密封系统做全面检查和处理。
使用优质盾尾油脂,掘进中不断地对盾尾密封注入油脂,保证每环30kg以上。
防止泥水和浆液进入盾体。
7.严格控制盾构操作,控制好盾构的各项参数,调整好盾构推进油缸的压力差及各组推进油缸的行程,避免盾构上浮。
注浆材料加入早强剂,块速达到强度。
8.注浆压力在理论上减小0.05—0.1MPa,避免形成劈裂注浆,造成河水倒灌。
必要时,可每10环压注一次环箍(双液浆、水泥浆),防止窜浆,增强盾尾防水能力。
注浆时应注意管片变形及隧道上浮。
保证出渣量与掘进速度一致,避免“冒顶”。
9.掘进时保持土压平衡,停止掘进时保持土仓压力为正常值的1.1—1.2倍。
二.穿越风险源施工盾构穿越铁路、桥梁、建(构)筑物、大型管线、河流、胡泊、主干道路、不良地质地段(简称穿越施工):1. 盾构机组装时,禁止使用劣质盾尾刷;使用优质盾尾油脂,防止盾尾漏浆。
2.加强盾构机检修、保养工作,保持盾构均速、快速施工,避免非正常停机。
3.确保盾构机姿态,减少姿态调整引起的土层扰动,必须纠偏时每环纠偏量控制在4mm以内。
4.必须对同步浆液的稠度进行现场测试,浆液水泥含量不得低于120kg/m3,稠度不得大于11,浆液初凝时间不得大于6小时。
5.必须进行“持续”注浆,即:除同步注浆和二次注浆外,盾尾与二次注浆之间的管片(一般为5—8环),在不能实现二次注浆之前,必须进行间歇注浆。
必须保证从同步注浆开始,盾尾以后的所有管片都能实现即时注浆,以控制地面沉降。
6.必须加大监测频率,根据监测数据及时调整土仓压力,注浆压力及注浆量。
7.必须坚持精细化施工,每天至少两次进行穿越过程书面作业,即:核对盾构机与地面建(构)筑物的精确对应关系,分析监测结果,对沉降部位及时采取措施。
三. 浅覆土地段推进(覆土厚度不大于盾构直径的地段)1.必要时,采取对浅覆土地层提前加固,地面建(构)筑物加固等保护措施。
2.为减小地层变形和对环境的影响,严格控制盾构开挖面土压力、掘进速度、出土量、注浆压力等参数。
2.1调整推进土压,采用欠压推进,施工土压力应比计算土压力低0.01—0.02MPa,推进中根据监测数据及时调整。
2.2 同步注浆,必须对壁后注浆的压力及流量进行控制。
2.2.1 浆液质量:浆液稠度控制在9.5—10cm。
2.2.2 注浆压力:注浆压力比土仓压力大0.01—0.02MPa,推进中根据监测数据及时调整。
2.2.3 注浆量:以满足注浆压力为宜。
3.严格控制盾构姿态,减少纠偏,防止对土体扰动过大。
4.事先制定相应的防治措施,以克服因覆土荷载小而发生盾构机抬头和管片上浮。
5.开挖面上部为硬粘土,下部为承压水砂性土时,应向土仓压注浆或添加剂,以改良渣土,同时加大盾构下区推力,防止沙性土液化流失,导致盾构磕头,隧道下沉。
6.掘进期间加强监测,对浅浮土段建筑物进行实时在线监测。
还应派专人巡视地面隆沉情况,对雨、污水等管道、周边建筑物等进行定期巡视。
四. 大坡度地段1.选择牵引机车时,应进行必要的计算,车辆应采取防溜措施。
2.上坡时,由于盾构前部较重,应加大下半部分推力,对后方台车应采取防滑措施。
3.壁后注浆宜采取收缩率小,早期强度高的浆液。
五. 地下管线地段1.盾构施工前,应详细查明地下管线类型、管材、位置、接头形式,允许变形值等,制定专项施工方案。
2.对重要管线和施工中难以控制的管线,施工前应根据具体情况进行加固或改移。
3.应及时调整掘进速度和出渣量等施工参数,减少地表沉降和隆起,控制地下管线的变形。
盾构到达管线前2环至盾尾脱离管线后2环范围内,应以设定土压力值和出土量的控制为推进管理重点,必须严格控制同步注浆压力和注浆量。
4.掘进中,应加强对管线的监测,时刻掌握管线的动态变化。
六. 穿越地下障碍物1.先查明地下障碍物,制定处理方案。
2.从地面处理障碍物时,应选择合理的处理方法,处理后应进行回填。
必要时可采用桩基托换、地基加固、桩基拔除等处理措施。
3.盾构穿越不具备拔除条件或拔除不经济的木桩时,建议对桩周土体进行加固,推进速度控制在10mm/min以内。
4.盾构穿越地连墙(盾构穿越处的地连墙,是采用玻璃纤维筋替代钢筋的)时,可采用注入混凝土消解剂,或对地连墙进行定向爆破的方式进行穿越。
穿越时的推进速度控制在10mm/min以内,可加大刀盘转速,控制总推力。
5.需对盾构机进行适应性改造,增设先行刀、撕裂刀,加强盾构机的切削能力。
6.从开挖面排除障碍物,选择带压作业或加固地层的方法,控制开挖量,确保开挖面稳定。
7.宜采用可伸缩式螺旋输送机或大直径螺旋机(螺旋直径不小于800mm),降低渣土堵塞螺旋机无法出土的风险。
8.必须做好设备检修工作,确保一次性通过,避免长时间停机,导致地层沉降。
七. 穿越建(构)筑物1.盾构施工前,应对距盾构轴线2—3倍埋深范围内的建(构)筑物结构类型及基础形式、使用现状进行详细调查,根据以往的工程经验,评估施工对建(构)筑物的影响,并应采取相应的保护措施,控制地表变形。
2.根据建(构)筑物基础与结构的类型、现状,可采取加固或托换措施。
3.施工前,应对建(构)筑物进行监测,取得初始值。
在施工过程中,加强监测,关注建筑物差异沉降和裂缝监测。
还应对危房或一些重要建筑物进行房屋鉴定。
4.施工中保持较高土压掘进,土压力设定值调高0.1—0.2bar,管片拼装时再将土压提高0.1bar,保证刀盘前方地表有0—2mm的隆起量,停机过程中加强土压监测。
5.及时调整掘进速度和出渣量等施工参数,应严格控制出渣量,每环实际出渣量控制在理论出渣量的98%左右。
减小盾构施工对土体的扰动,减小土体沉降量。
6.加大同步注浆量(建议填充率为200—250%),注浆压力控制在0.25—0.35MPa,可根据地面变形情况调整。
定期对浆液质量进行检查,浆液质量建议控制指标为初凝时间<6h,稠度9—11cm。
必要时,壁后注浆需要密实和早强。
7.掘进速度不宜过快,宜控制在20—40mm/min,以均匀速度通过建筑物地段。
8.施工时,应勤纠偏,小纠偏,缓纠偏,保持姿态,减少土体扰动。
建议设姿态警戒值±30mm,达到警戒值时应缓慢进行调整,每环纠偏量不大于3mm。
9.保证盾构油脂注入量及注入压力,建议注入量≮25kg/环。
10.根据监测情况,可在离盾尾5环以外注双液浆稳固地层,控制地表沉降。
11.根据螺旋输送机的扭矩及渣土性质,进行加泡沫、膨润土改良渣土。
12.应加强盾构机的保养与维修,避免盾构机在桩基或建筑物下部的非正常停机。
八. 水平小间距推进(平行盾构隧道净间距小于盾构直径70%的地段)1.施工前,应根据隧道所处的地层条件、盾构型式、隧道断面大小,两条隧道之间的相对位置与距离,分析施工对已建隧道以及平行隧道的影响,采取相应的施工措施,保证施工安全和质量。
2.两条隧道应错开施工,先行隧道施工完成后,采取加固隧道间的土体,支撑台车或门式桁架等措施对成型隧道进行支撑保护,控制地层和隧道变形。
3.小间距段先行隧道管片宜选用特殊管片,每环管片预留注浆孔16个。
通过管片预留孔进行注浆,以增加土体的强度。
要求加固后的土体无侧限抗压强度≮0.4MPa。
4.对先行隧道每天进行跟踪监测,发现存在轴线向后施工隧道方向产生偏移4mm以上时,应在后施工隧道内进行二次注浆。
二次注浆压力取1.0—1.1倍的静止水压力,最大不超过0.35MPa(根据隧道埋深设置),注浆位置为发生偏移处对应的后行隧道管片注浆孔。
5.及时进行同步注浆、二次(或多次)注浆措施,有效减少由于近距离双线隧道施工带来的地面沉降。
6.在后行盾构隧道小间距施工过程中需做到匀速、连续、均衡施工。
施工时,应控制掘进速度、土仓压力、出渣量、注浆压力等,减少对相邻隧道的影响。
7.曲线段小间距施工时,应先施工曲线内侧隧道。
8.对先行和后施工隧道应加强监控量测,当监测数据出现异常时,应立即停止掘进,查明原因,根据情况采取相应的施工措施和辅助施工方法再继续掘进。
九. 地质条件复杂地段1.穿过复杂地层、地段(软硬不均互层),应优先选择复合式盾构。
2.应综合考虑所穿过地段地质条件,合理选择刀盘形式和刀具配制方式、数量;3.应选择适当地点,及时更换刀具或改变其配置,以适应前方地层的掘进。
4.应根据开挖面地质预测信息,调整掘进参数、壁后注浆参数和土仓压力,保证开挖面的稳定和掘进速度。
5.采用土压平衡盾构通过砂卵石地段时,应进行渣土改良。
6.采用泥水平衡盾构通过砂石地段时,应根据砾石含量和粒径确定破碎方法和泥浆配比。
遇有大孤石影响掘进时,需人工进入土仓进行(带压)排除。
十. 下穿现有铁路1. 应对既有铁路地质情况、道床、路基、基础形式、涵洞、接触网杆、列车运行频次、运行速度、允许沉降量等进行详细调查。
评估施工对既有铁路线地段的影响。
2. 应选择与下穿铁路工况类似的100m区段作为试验段,进行模拟操作,通过试验段数据调整下穿期间的掘进参数。
加强既有铁路线地段的变形监测,严格控制沉降。
3. 控制掘进速度与出土速度,控制地表变形,保证土仓内的上部土压力稳定。
4.下穿期间,按盾构与铁路的相对位置关系,分段采用相应的加固措施控制沉降:①刀盘前方,日沉降超过0.7mm,将土仓压力提高0.1bar;沉降超过1mm 时,将土仓压力提高0.2bar。
②盾构机上方,日沉降超过0.7mm,在盾构机径向孔处注入膨润土,注入点为2点、10点位置,膨润土注入量为3m³;当沉降量超过1mm,膨润土注入量增加1m³。
③盾尾范围,任意3小时沉降超过0.5mm时,须增加10%的同步注浆量;任意3小时沉降超过1mm时,增加20%。
日累计沉降超过报警值(1.4mm)时须增加30%;日累计沉降超2mm时须增加50%,④盾尾脱离轨道下方5环后,日沉降控制超过0.5mm,须持续二次注浆进行沉降控制,注浆压力控制在0.4—0.6MPa之间,同时根据监测情况对注浆量及压力进行调整。
5.盾构下穿铁路道岔区时,应制定专项措施,在接近道岔前20环时,应对施工参数等进行优化确定。