盾構(gòu)穿越蘇州運河軟土地層施工技術(shù)研究-免費閱讀

　　

【正文】 在東～獨區(qū)間 左右線 穿越蘇州運河軟土地層 施工中 ， 由于 軟土地層含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低、靈敏度高和易觸變、流變的特性，地層自穩(wěn)性能極差，施工風(fēng)險很大，存在水域地段地質(zhì)的不確定性、 水底存在障礙物的可能性、地質(zhì)探孔 或 者 掘進時土倉壓力控制不好，就會導(dǎo)致河 水與掘進開挖面連通，易引起噴涌、大面積塌方等，造成重大工程事故。 經(jīng)濟效益： 盾構(gòu)下穿軟地層河流段，掘進參數(shù)、盾構(gòu)姿態(tài)、管片偏差難以控制，施工難度大，危險性高，采取了有效的施工技術(shù)措施、管理措施后，使得了 盾構(gòu)控制掘進施工進展順利，過程中盾構(gòu)姿態(tài)控制有力，安全，盾構(gòu)掘進參數(shù)穩(wěn)定，管片拼 裝質(zhì)量較好，未出現(xiàn)管片后期沉降（上?。┑默F(xiàn)象，采取此工法后， 有效的避免了發(fā)生涌沙、涌水等險情，不僅避免了工程事故的發(fā)生，而且確保盾構(gòu)正常掘進和成形隧道在軟土層河底下的穩(wěn)定性 ，確保了工期，節(jié)省了人工、機械，經(jīng)濟效益顯著 。這點是施工中最常見的漏漿方式。 ⑶ 注漿壓力與注漿量 注漿壓力不能超過盾尾刷的最大承載壓力 ， 如果注漿壓力過大，會擊穿盾尾刷 而漏漿。涂刷后 ，晾置一段時間，待手指接觸不粘時，再將止水條及橡膠墊板進行粘貼。 ②封頂塊安裝前應(yīng)對止水條進行潤滑處理，安裝時先徑向插入，調(diào)整位置后緩慢縱向頂推，封頂塊安裝到位后應(yīng)及時伸出相應(yīng)位置的推進油缸頂緊管片。 管片滲漏水 29 加強 管片進場驗收， 管片 進場過程中 安排專人 負(fù)責(zé) 質(zhì)量把關(guān) ,及時對存在的不可避免的缺陷進行修復(fù) ,同時注意吊裝過程中對管片的損傷。 ⑵積極與管片生產(chǎn) 廠家溝通，要求其管片養(yǎng)護達(dá)到設(shè)計強度并注意運輸過程中的管片保護，同時施工班組在進行管片的水平運輸及垂直運輸時也要注意保護管片，杜絕管片損傷。 ⑷管片拼裝質(zhì)量不合格，形成錯臺和喇叭口。 管片滲漏水 ⑴管片自身質(zhì)量缺陷 ， 在管片生產(chǎn)過程中，設(shè)置密封墊的溝槽部位混凝土不密實 、不平整、 有水泡、氣泡等缺陷，管片拼裝完成后水繞過密封墊從水泡、氣泡孔處滲漏進來。 管片 破碎 ⑴管片進場前，管片場未按照規(guī)范要求進行混凝土養(yǎng)護，管片在場內(nèi)搬運、場外運輸過程中因混凝土強度未達(dá)到設(shè)計強度，造成管 片角部破損。 25 圖 注漿加固效果圖 七、 隧道掘進過程中遇到的質(zhì)量問題、原因分析及處理措施 質(zhì)量問題 盾構(gòu)機在軟土中出現(xiàn)過 盾體 偏轉(zhuǎn)角過大且僅靠盾構(gòu)機難以調(diào)整 。 徑向注漿點位選擇及施工布置 注漿點位選擇在管片下半部的 A A A3 塊三處吊裝孔和隧道底部增設(shè)一處注漿孔。 19 20 21 盾構(gòu)施工過程中，施工參數(shù)必須根據(jù)地層變化、盾構(gòu)隧道埋深等各類條件 的 變化進行動態(tài)調(diào)整 ，但本區(qū)段的各類土層力學(xué)參數(shù)基本類似，盾構(gòu)埋深變化較小，盾構(gòu)參數(shù)變化具有一定的規(guī)律性，根據(jù)掘進參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果分析： 區(qū)間上覆地層主要是 ④ 2 粉土夾粉質(zhì)粘土 層、 ⑤ 1 粉質(zhì)粘土層 ，該類土層含水量高、土體觸變性大 、自穩(wěn)性能較差，盾構(gòu)推進過程中出土較為流暢，但掘進過程中容易對周邊土體造成較大 擾動造成后期隧道沉降變化量較大，本區(qū)間左線盾構(gòu)配置為中鐵裝備土壓平衡式盾構(gòu)機，掘進參數(shù)主要是平均推進速度為 55mm/min，平均推力為12800KN，刀盤平均扭矩為 ,土 壓力平均為 ，注漿壓力 ，注漿量 ～ 179。 技術(shù)參數(shù)的分析、確定 以蘇州地鐵 2號線延伸線 2 標(biāo)東方大道站～獨墅湖南站區(qū)間左線 680 環(huán)～ 760環(huán) 16 掘進過程中掘進參數(shù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)的相互關(guān) 系為例： 表 表 17 表 表 18 盾構(gòu)掘進初始參數(shù)確定 盾構(gòu)左線前期施工過程中，主要穿越了公園及公園內(nèi)小河流、農(nóng)田、荒地等地段，穿越的主要地層為④ 2粉土夾粉質(zhì)粘土層，部分④ 1 粉質(zhì)粘土與少許 ⑤ 1粉質(zhì)粘土層。 14 圖 隧道隆沉監(jiān)測點布置斷面圖 圖 15 圖 蘇州運河大里程側(cè)監(jiān)測點布設(shè)圖 盾構(gòu)穿越 運河 期間，對河堤的監(jiān)測按照每天 2次的頻率進行，上午九時、以及下午四時各 1 次；穿越后按照每天 1 次的頻率，沉降穩(wěn)定（單次變化值小于177。隧道隆沉監(jiān)測點布置圖見圖 所示。 同步注漿在起到穩(wěn) 12 固管片的同時，更多的是在起密封防水的作用， 因此 ，為了加快 同步漿液 在 河 底 軟土 層中的初凝速度， 保證盾構(gòu)成功穿越蘇州運河軟土地層， 我們通過 不斷實驗和現(xiàn)場實踐，在原來配 合 比的基礎(chǔ)上適當(dāng) 改變 了 同步注漿配合比， 在漿液中添加了 水泥 ， 提高 了膨潤土 的含量，使成型隧道防水效果更進一步。且為防止管片滲漏水、隧道沉降、地面沉降，對其進行二次補漿；注入位置滿足距盾尾大于 10m,以防止地層中的泥水和襯砌外圍的漿液從盾尾間隙擠入盾尾，損壞盾尾鋼絲刷，尤其是穿越淺覆土河床地段，二次注漿尤為重要。 注漿管理 根據(jù) 盾構(gòu)機 所 穿越地層的特點，為能盡早充填盾尾建筑空隙及時支撐管片周圍土體，防止地層產(chǎn)生過大變形而危及周圍環(huán)境安全，采用盾構(gòu)邊掘進邊注漿方式，通過盾構(gòu)機自設(shè)的同步注漿系統(tǒng)及管片預(yù)留注漿孔，注漿在盾構(gòu)尾建筑空隙形成的同時進行。拼裝要點如下： ①管片采用錯縫拼裝，由下而上，拼裝時先拼裝底部標(biāo)準(zhǔn)快，然后按左右對稱 10 順序逐塊拼裝兩側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)塊和鄰接塊，最后拼裝封頂塊。地表隆起時應(yīng)該及時減小土倉壓力、減緩掘進速度、減小千斤頂推力、加快出土速度；與此相反的 是，當(dāng)?shù)乇沓两禃r，應(yīng)該及時增大土倉壓力、增加千斤頂推力，減慢 出土 速度。 土倉壓力理論取 P 值 介于主動土壓力和被動土壓力 范圍 之內(nèi) 即為： )(P ??? sa ?? ～ )( ?? sp ?? 為了便于提高施工速度，一般土倉壓力理論取值 倍主動土壓力即可。因此，盾構(gòu)推進過程中，要根據(jù)不同地質(zhì)、覆土厚度、地面建筑情況并結(jié)合地表隆陷監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整設(shè)定土倉壓力，推進速度要保持相對平穩(wěn)，控制好每次的糾偏量，減少對土體的擾動，為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。 ⑻對軟土中成型的隧道及時進行隧底注漿加固，使其穩(wěn)固，從而起到保護 成型隧道和 后期列車運營安全的目的 。安裝封頂塊前，在 K 塊兩側(cè)涂刷肥皂水或少量黃油，產(chǎn)生潤滑作用，方便 K 塊順利安裝，防止 K 塊外弧面產(chǎn)生破碎，減少對遇水膨脹橡膠止水條的擠壓和摩擦。嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，通過同步注漿及時填充盾尾管片與土體間的建筑空隙，減少施工過程中土體變形。同時由于隧道底部注漿加固的保護作用，大大減小了成型隧道和后期沉降，為今后隧道運營打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)。 五、本研究課題采取的方法與具體措施 立足于集團公司內(nèi)部的力量，成立技術(shù)專家組和技術(shù)攻關(guān)組，實行課題組長負(fù)責(zé)制，積極開展課題攻關(guān)活動，定期進行課題匯報及評審工作。 三、項目研究的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù) 蘇州地鐵 2號線延伸線 2標(biāo)東方大道站～獨墅湖南站區(qū)間線路始于東方大道站東端，區(qū)間最小曲線半徑 450m，左右線間距為 13～ ，線路埋深 ～ ，最大縱坡為 25‰，最小縱坡為 ‰。主要穿越地層為 ④ 2 粉土夾粉質(zhì)粘土層，為典型的全斷面軟土地層，隧道埋深較淺，含水量高。 蘇州市軌道交通 2號線延伸線工程東方大道站～獨墅湖南站區(qū)間穿越蘇州運河，蘇州運河河道寬 83m，下穿段長 280m，隧道最小埋深 。 成果內(nèi)容： 形成一套先進、成熟的淤泥質(zhì)粘土、粘性土層盾構(gòu)施工方案和施工工藝，為盾構(gòu)在該類土層中施工提供先進的施工經(jīng)驗，提高企業(yè)的競爭力。盾構(gòu)姿態(tài)較難控制，對河堤沉降要求嚴(yán)格，穿越過程中，易出現(xiàn)涌水噴砂事故 ， 施工風(fēng)險很大，存在水域地段地質(zhì)的不確定性、水底存在障礙物的可能性、地質(zhì)探孔或者其他地質(zhì)擾動可能導(dǎo)致掘進面與水底貫通等 ，故而本工程施工時須對盾構(gòu)在長距離穿越蘇州運河軟土地層掘進施工中各項技術(shù)參數(shù)進行相應(yīng)的優(yōu)化和比選。 建立課題組成員特別是施工現(xiàn)場成員與作業(yè)班組的溝通交流制度，把工藝研究成果轉(zhuǎn)化為便于操作的作業(yè)指導(dǎo)書，更好地指導(dǎo)施工生產(chǎn)，并在實施過程中驗證、完善研究課題。 ⑵根據(jù)盾構(gòu) 機 埋深、所在位置的土層狀況、前期隧道施工情況以及監(jiān)測數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整土壓力及出土量。管片的拼裝從隧道底部開始，先安裝標(biāo)準(zhǔn)塊，依次安裝相鄰塊，最后安裝封頂塊。 ⑹在推進過程中，為防止盾構(gòu)掘進時，地下水及同步注漿漿液從盾尾竄入隧道，在距盾尾 7環(huán)處進行管片壁后二次雙液注漿，以截斷盾構(gòu)機后部的水源，使此后的整條隧道形成有效的止水帷幕，防止 盾構(gòu)掘進過程中，出現(xiàn)從盾尾后面或螺旋機出土口的漏水、漏砂現(xiàn)象。 ⑤盾構(gòu)施工前，對所有作業(yè)人員均進行安全教育，主要對作業(yè)期間應(yīng)急情況的處理及相關(guān)的安全施工注意事項，并且嚴(yán)禁在隧道內(nèi)吸煙，導(dǎo)致次生事故的發(fā)生。 8 通常按照郎金主動壓力和被動土壓力計算。 出土量的控制通過調(diào)整螺旋機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，與土倉壓力直接掛鉤，必須由盾構(gòu)司機、跟班技術(shù)員針對刀盤扭矩、總推力、掘進速度等參數(shù)進行綜合權(quán)衡，最低要求：盾構(gòu)正常掘進時速度不小于 30mm/min，刀盤扭矩不大于 2500kN?m，總推力原則上不大于 15000kN，主軸承溫度不大于 40℃；在最低要求的基礎(chǔ) 上，最大限度減少出土量。安裝封頂塊時先徑向搭接約 2/3 管片寬度，調(diào)整位置后緩慢縱向向頂推。管片每安裝一片，先人工初步緊固連接螺栓；安裝完一環(huán)后，用風(fēng)動扳手對所有管片螺栓進行緊固；管片脫