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盾构法施工作业注意事项分析及建议措施

③ 加大盾构断面内砂性土对应部位千斤顶压力,以平衡承压水压力,并 往泥舱中注入润滑泥浆(膨润土、碱水、泥浆等),采用搅拌棒使粘土块与砂土 混合,防止流沙。必要时适当伸出仿形刀超挖硬粘土部分并相应减少出土量以减 少土体损失,避免盾构刀盘及顶进系统超负荷运转和姿态失控,而导致盾构偏转、 刀盘卡死及盾构突沉等风险;
④ 管片接缝防水密封条粘贴前必须做好预留槽的清洁工作,以保证防水 条与管片粘贴紧密可靠。管片角隅处加贴自粘性橡胶薄片时,应保证不漏贴,以 提高接缝处的防水效果;
⑤ 粘贴防水密封条后的管片堆放,应设置防雨措施。粘贴施工质量应有 自检、互检记录;
⑥ 管片拼装时应精心施工,严防脱槽、扭曲等损坏防水材料的现象发生。 封顶块拼装时应保持足够的封口尺寸,防止防水密封条搽坏、变形;
盾构法施工作业注意事项分析及建议措施
一、盾构施工前期准备工作
1、记录竖井井位坐标; 2、记录洞圈制作精度和就位后标高、坐标; 3、进行盾构机掘进前的组装、调试与验收; 4、始发基座、临时管片和反力架等设施的检查验; 5、检查预制管片的质量; 6、准备盾构推进施工的各类报表; 7、洞口前土体加固改良情况检查验收; 8或盾构切削刀具事先配备不足,在盾构穿越地下障碍物 时,推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷;刀盘前方 清障时引起开挖面失稳和坍塌;推力猛增或刀盘转速较快而致刀盘刀具卡死、损 坏甚至盾构机瘫痪而无法正常推进。
7、盾构偏离轴线
当盾构轴线偏离设计位置时,必须进行纠偏: 盾构纵坡最大纠偏量可按下式求得:
设 2 道以上,且安装牢固并足以抵抗地层最高水压和注浆压力; ⑦ 在盾尾脱离加固区以及切口进入洞圈前应采用高质量油脂及时填满盾
尾钢丝刷直至少量挤出为止,一般高质量油脂注入量不得少于 20-30kg/环; ⑧ 在承压水或饱和含水砂性地层中,洞圈止水装置在盾构进出洞后原则
上不应拆除,而应采用外包钢筋混凝土结构措施予以永久保留; ⑨ 备好注浆堵漏及承压水井点的施工条件,以应洞口涌水时急用。
(4) 盾构后靠变形 ① 校验盾构后靠支撑体系中各个构件和节点的强度和刚度,尤应注意检
验受压构件的稳定性,防止后靠支撑体系失稳而引起盾构推进偏斜,损坏管片及 洞圈密封装置;
② 尽快安放上部的后靠支撑构件,完善整个后靠支撑体系,以便开启盾 构上部千斤顶,实行千斤顶合理编组,使后靠支撑受力均匀;
③ 用混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处缝隙时,要填充密实,并养护 至足够强度;
4、盾构穿越重要管道
上水、煤气、原水箱涵等管道为城市重要生命线,数量众多,且其走向、埋
深、年代、管材、接头形式等变化较多,其允许变形较小且具有较大不确定性, 盾构穿越这些重要地下管道可能引起其沉降弯曲而泄漏或燃爆,影响管道的安全 使用;
5、盾构穿越邻近桩基
盾构穿越邻近桩基,引起桩身水平或垂直位移超过一定限度而影响桩基承载 安全,引起上方建筑物沉降、开裂甚至失稳;
③ 掘进参数设置不当:掘进速度过快将造成掘进面土体受压,引起地表 隆起变形;
④ 栓连接失效:螺栓穿入过程中的施工不当以及螺栓没有紧固将形成渗 水的通道,最终螺栓锈蚀,隧道结构破坏,另外由于螺栓连接失效导致隧道存有 弥散电流;
⑤ 浆压力或注浆量:注浆压力或注浆量不当造成地表不正常的隆起或沉 陷;
⑥ 密封装置泄漏:盾尾密封系统不可靠或长时间磨损,导致周边水土流 失,盾构机内涌水或沉陷。
i=(id-ic)≤[i] 式中:i —— 盾构与管片相对坡度;
id —— 盾构推进后实际纵坡; ic —— 已成隧道管片纵坡; [i] —— 允许坡度差值(一般小于 0.5%)。 盾构平面最大纠偏量可按下式求得:
ΔL<S×tanα 式中:α —— 盾构与衬砌允许的水平夹角(一般为 tagα≤0.5%);
2、盾构进出洞
盾构进出洞为高风险工序,对其中各个环节应严格把关,做好洞口地基加固 风险控制、洞口土体流失风险控制、盾构基座变形风险控制、盾构后靠变形风险
控制、盾构轴线偏离及盾构姿态突变风险控制等五大风险点控制。 (1) 做好洞口地基加固: ① 根据地质和环境特点,合理选择盾构进出洞地基加固方法,并在工作
(3) 盾构基座变形 ① 检验盾构基座框架结构的强度和刚度,防止基座变形而导致在盾构出
洞时盾构姿态偏斜而影响洞圈止水效果,在盾构进洞时拉坏管片而发生漏水; ② 盾构基座要足以抵抗盾构出洞时过加固区的反向推力; ③ 盾构基座的底面与井底面之间垫平垫实,确保接触面积满足基座安放
稳定的要求; ④ 对多次使用的盾构基座及时保养维修,确保其应有的强度和刚度。
井结构完成后,严格按相应的规范要求进行地基加固。洞口地基加固要求采用合 理的顺序及施工参数,严防加固的挤压效应损坏工作井结构及临近建筑;
② 原则上要求盾构进出洞口的止水加固体部分应在工作井完成后、盾构 进出洞前进行施工。若受条件限制而需在工作井基坑开挖前进行洞口地基加固 的,则加固体与工作井井壁间的 50cm 间隙须在井内结构完成后进行高压旋喷密 实充填,并确保龄期;
④ 第一环负环应确保基面平整正圆。负环管片必须采用经验收合格的管 片,确保负环拼装的高质量。
(5) 盾构轴线偏离及盾构姿态突变 ① 盾构出洞前检查后靠支撑体系,确保其牢固;出洞时正确选用千斤顶
编组,防止盾构上浮; ② 盾构出洞时,井内范围的管片拼装应尽量利用盾壳与管片间隙作隧道
轴线纠偏,改善隧道轴线; ③ 盾构进洞前一段管片环上半圈用槽钢相互连接,增加隧道刚度,及时
暴露时间较长,且受前期工作井施工方法及其施工扰动影响,容易因加固土体或 洞圈密封装置的缺陷而发生洞口水土流失或坍方。如遇饱和含水砂性土层或沼气 以及其他原因形成的含气层(如气压法施工的隧道或工作井附近),更易发生向 井内的大量涌沙涌水而导致盾构出洞磕头或盾构进洞突沉,甚至在盾构进洞突沉 中拖带盾尾后一段隧道严重变形或坍垮,造成极严重的工程事故,并严重破坏周 边环境。由于盾构进出洞事故概率较高,其后果可能极为严重,因此对关系到盾 构进出洞风险的每个细节必须严格仔细地采取可靠的风险控制措施。
二、盾构施工过程中注意事项
1、不良地质中盾构施工
① 盾构处在承压水砂层中,由于正面压力设定不够高,缺少必要的砂土 改良措施以及盾尾密封失效,而引起正面及盾尾涌砂涌水导致盾构突沉、隧道损 坏;
② 在盾构上部为硬粘土、下部为承压水砂层时,由于硬粘土过硬很难顶 进,而承压水砂层则因受压不足不能疏干而发生液化流失导致盾构突沉;另因过 硬粘土卡住密封舱搅拌棒使粘土与砂土不能拌合排出,致使盾构下部砂土液化由 螺旋器流出,导致盾构底部脱空下沉;
④ 为预防盾构及后方隧道突沉,应分别对盾构姿态及盾构后方 15 环管 片隧道变形进行密切观察和跟踪监测,及时反馈调整盾构姿态、推进速度以及进 行必要的补充注浆;
⑤ 一旦发现盾尾有泥沙漏涌迹象,应立即停止推进并进行封堵。一般可 采用在管片外弧面敷设满足硬度要求的海绵板进行封堵,必要时可进行壁后补 浆,万分紧急时采用聚氨酯进行封堵。
③ 对沿线穿越地层中的透镜体、洞穴或桩基、废旧构筑物等障碍物,未 事先查明并做预处理或备有应急措施,可能引起盾构推进突沉偏移,盾尾注浆流 失,致使地面沉陷过大,盾构无法推进。
2、盾构进出洞
盾构在工作井出洞或进洞时,需要凿除预留洞口处钢筋混凝土挡土墙,而后 由盾构刀盘切削洞口加固土体进入洞圈密封装置,此过程中洞口土体及加固土体
复紧管片拼装螺栓,提高抗变形能力; ④ 盾构进洞前调整整个盾构姿态,使盾构底标高略高于基座标高,但盾
构下落到基座的距离不超过盾尾与管片的建筑间隙。
3、盾构穿越硬粘土与承压水砂性土交接地层
① 对盾尾密封进行专项检查,须确保其密封性能指标达到抵抗盾构底部 最高水土压力及注浆压力的要求;
② 盾构机应具备加泥浆、沫功能,螺旋出土器应设有防喷装置。膨润土 泥浆或泡沫剂、聚氨酯、海绵板、双快水泥等物质及设备应预备充足,并必须能 够在规定时限内到达抢险位置;
③ 盾构进出洞之前,应对洞口加固体进行斜孔钻芯取样检测,进一步确 认洞口加固体范围、强度、水密性与均匀性达到要求。
(2) 洞口土体流失 ① 洞圈密封橡胶带须安装准确牢固; ② 盾构推进中注意观察、防止刀盘周边割刀损伤橡胶带; ③ 洞圈扇形钢板要及时调整,提高密封圈的密封性; ④ 盾构进洞时及时调整密封钢板位置,并及时将洞口封好; ⑤ 盾构进洞时正面压力及时下调,防止顶坏洞口装置以致土体坍入井内; ⑥ 洞圈止水应达到要求:在承压水或透水砂性地层中, 洞圈止水装置应
S —— 两腰对称的千斤顶的中心距(mm); ΔL —— 两腰对称千斤顶伸出长度的允许差值(mm)。
8、盾构管片出现破损、错台、渗水、漏水等
9、其他注意事项:
① 纠偏不当:盾构轴线产生偏差后由于纠偏措施不当导致管片破裂等事 故及出现超挖现象,导致地表隆起变形;
② 土舱压力设置不当:由于土舱压力设置不当,使土舱压力与掘进面水 土压力不能处于动态平衡状态,造成对掘进面土体的超挖或欠挖,引起地表的沉 降或隆起变形;
⑦ 接缝防水密封条的构造形式、截面尺寸、强度、遇水膨胀倍率和材料 性能必须符合设计要求,接缝防水密封的施工必须严格控制质量;
⑧ 按管片型号套上同型号防水密封条,严禁使用尺寸不符合要求及有质 量缺陷的产品;压浆孔闷头、手孔必须按规范进行拧紧和封堵。
⑨ 采用的防水材料必须具有质量合格证及检验报告,同时现场应分批进 行抽查送检,尤其是防霉试验,合格后才能投入使用。500 环送检一次,防霉试 验 1 段区间送检一次;
5、盾构隧道防水和缺陷处理
(1) 隧道防水 ① 盾构法施工的隧道防水应包括管片本体防水、管片接缝防水和隧道渗
漏处理三项内容; ② 管片接缝防水是作为防止隧道渗漏,保证隧道安全施工和正常使用的
关键措施,接缝防水必须进行渗漏点观察,其结果应符合隧道防水设计提出的要 求;
③ 对于采用遇水膨胀类的防水材料。其运输和存放时必须做好防潮工作, 以免失效;
三、建议措施
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