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重疊隧道盾構施工
2020-03-30 13:28:12   來源:焦作新礦機械

重疊隧道盾構施工措
總體施工方案

上部隧道的施工待下部隧道全部通過重疊段,且由下而上通過注漿管向夾土體進行注漿加固完成且夾土體強度與范圍滿足要求后進行。施工前,除需提前制定合理的掘進參數以外,尚需提前對下部隧道進行洞內支撐加固,以保下洞安全。加固方法為在上洞盾構機所處位置對應的下洞后10環、前10環管片(總長30 m)設臨時移動臺車,臺車可以隨上洞的盾構推進而向前同步移動。此重疊段上下洞管片全部采用加強管片,主筋直徑加大,間距加密,且管片連接螺栓要由原?24 mm高強螺栓改為?27 mm高強螺栓。施工過程中,除對上下隧道進行地表、臨近建筑物及洞內監測外,還要同時對下行隧道直徑變形進行監測,當監測值大于0.6%D(D為隧道外徑)時,增設臨時鋼支撐。嚴格控制盾構姿態及變形,加大同步及二次注漿量,及時進行補充注漿。管片脫出盾尾后,及時由注漿孔從上至下通過注漿管向夾土體進行注漿加固。盾構推進時,合理確定掘進參數,避免或盡量減少對圍巖的擾動或破壞,確保重疊段順利通過。

嚴格控制主要掘進參數

盾構掘進過程中,要結合地質情況、埋深、地上風險源情況并結合地表沉降監測情況,控制土倉壓力,盡量減少壓力波動。推進速度盡量保持相對平穩,減少糾偏量,盡量減少對土體的擾動,嚴格控制出土量,避免出現超挖現象。同步注漿要根據推進速度、出碴量和地表監測情況及時調整,將施工軸線與設計軸線的偏差及地層變形控制在允許的范圍內 [1]。

(1)土倉壓力設定:先根據地層埋深和土體的側壓力系數,分段計算土壓力值,再根據地表監測情況進行調整。如在刀盤通過時沉降速率大于2 mm/d,說明土壓力值不足,需適當上調;當刀盤通過時地面有1~2 mm的微微隆起,說明土壓力較為合適,在掘進過程中盡量保持,并減少土壓波動。

(2)出碴量控制:管片寬度為1.5 m,考慮到土層松散系數,每環出碴量一般控制在70 m 3左右,每個渣土斗的容量為18 m 3,考慮到渣斗內有部分余土,實際斗容在17.5 m 3左右。在掘進過程中做好記錄,每更換一次渣土斗掘進的行程要達到38 cm,這樣,才能保證4個渣斗掘進完成一環 。一旦出現超挖現象,必須如實記錄反饋,在后續同步注漿施工中,將針對性地對超挖地段進行補充注漿。

(3)推力和推進速度:當掘進速度較慢時,刀盤對土體的擾動較大,容易造成刀盤上方土體塌落,引起超挖;當掘進速度過快時,同步注漿速度跟不上也會造成管片脫出盾尾時沉降過大。因此,掘進速度及推力的選定以保持土倉壓力為前提,同時考慮注漿速度綜合確定,根據掘進參數分析,在重疊段確定的盾構掘進速度為20~40 mm/min;另外,在掘進過程中,還要根據實際情況,及時、合理調整掘進速度及推力。

3.2.3 盾構姿態控制

由于地層軟硬不均、隧道曲線和坡度變化以及導向系統等因素的影響,盾構機很容易偏離設定軸線,當這種偏差超過設計要求的±50 mm時,就會引起隧道襯砌侵限,影響列車運行;當糾偏過猛時管片局部受力集中,將造成管片破損,因此盾構掘進過程中要勤糾、緩糾,同時,要及時對導向系統進行人工復核和更換測站以確保導向準確。

重疊隧道按先下后上的施工順序,在掘進上洞隧道時,隧道底部土體已被擾動,且上下隧道間距較小,掘進過程中,要保持相對于設計軸線偏上的掘進趨勢,規避“栽頭”風險。盾構停機時要對盾構機的沉降情況進行監測,當發現停機時盾構機頭沉降值超過2 cm時,要盡快恢復掘進,如無法掘進時要適當提高土倉壓力,以防止機頭進一步下沉。

同步注漿

及時補充管片脫出盾尾形成的建筑間隙,是減少地面沉降的重要措施,同時,漿液要盡快凝結以穩定管片,防止管片脫出盾尾后變形過大,必要時,要在隧道頂部注入雙液漿以填充頂部的空隙并進一步縮短漿液的凝固時間。

(1)注漿材料:采用水泥砂漿作為同步注漿材料,主要由水泥、砂、粉煤灰、膨潤土和減水劑組成。

(2)漿液配比及主要物理力學指標:根據當地的地材情況并結合工程地層條件、地下水情況等,通過現場試驗優化確定最合理的配合比,漿液要具有合理的凝固時間、良好的和易性、較高的結石率和一定的強度。通過試驗采用的配比:水泥∶粉煤灰∶膨潤土∶砂∶水=180∶320∶80∶960∶401(kg)(外加劑需要根據試驗加入)。

其性能指標為:①膠凝時間,一般為6~8 h,可通過現場試驗進一步調整配比和加入促凝劑,調節膠凝時間。②固結體強度:24 h強度大于0.5 MPa,28 d強度大于5 MPa。③漿液結石率>95%,即固結收縮率<>

二次補強注漿

當地面建筑物沉降要求較高,同步注漿難以控制地面沉降時,或地下水較豐富同步漿液凝固時間過長,管片變形得不到有效控制的情況下實施。二次注漿采用水泥—水玻璃雙液漿。雙液漿的初步配比為:水玻璃,35Be′;水灰比,0.8~1.0;穩定劑,2%~6%;減水劑,0~1.5%;A、B液混合體積比,1∶1~1∶0.3。

3.2.6 重疊隧道夾土體加固 [1]

本工程上下隧道之間夾土體厚度較小,下方隧道掘進過程中對上方土體產生劇烈擾動,上方隧道的地層承載力難以滿足盾構通過要求,易導致盾構機出現“栽頭”和“下沉”現象。而且在進入運營階段時,列車行車的振動也會對上下洞間所夾土體產生擾動,可能會引起上方盾構隧道變形,影響隧道的穩定性。為保證上洞盾構施工安全,在上方隧道施工前對夾土體進行注漿加固。

首先,在下洞隧道掘進過程中,要保證同步注漿量和注漿壓力,每環注漿量達到7 m 3,以保證管片周圍填充密實,并對周圍土體進行初步加固。同時,在管片脫出盾尾5環后及時進行二次注漿,漿液采用水泥—水玻璃雙液漿,在注漿孔中設置一定長度的注漿管,注漿管距另一隧道的最小距離不小于50 cm。注漿管深入地層中,注漿壓力達到0.5 MPa并穩定后,停止注漿,要求加固后的土體抗壓強度不小于0.4 MPa。當上洞通過時,同樣加大同步注漿和二次注漿量,并采用同樣的方式向洞間所夾土體進行注漿,土體加固,重疊段隧道每環都進行以上加固。
建立實時監控平臺

盾構機通過重疊隧道過程中,需要與下方隧道的支撐臺車同步前進,因此必須建立暢通的信息傳輸系統。

(1)上下重疊隧道之間有線電話聯系系統:監控中心對上下洞進行統一指揮和協調,確保上下洞隧道操作指令的準確性與及時性,實現上洞盾構機與下洞支撐臺車的無縫配合,保證上洞隧道盾構正常掘進和下洞成型隧道安全。

(2)地面監測電話聯系系統:通過監控中心及時收集地面沉降監測數據并反饋給盾構機操作手,及時調整掘進參數以保證地面沉降在安全范圍內。如出現超標的沉降,及時下達指令,加大二次注漿量和注漿范圍并上報工程部考慮是否停機處理。

(3)盾構實時監控平臺:采用盾構施工實時信息管理系統,實時監測盾構掘進參數,防止盾構機操作手出現誤操作,同時及時計算反饋材料消耗,尤其是注漿量、泡沫量等數據。地鐵鋼管片

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