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土壓平衡盾構機過富水砂層施工技術探討

2010-08-30 19:59  來源于網(wǎng)絡  【  【打印】【我要糾錯】

  1工程概況

  珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段(崗~千燈湖~金融高新區(qū)站盾構區(qū)間—)土建施工項目盾構工程隧道雙線總長為4829.205m,盾構隧道要在砂層中穿過,地面為桂城交通要道桂瀾路,隧道埋深7.8~14.3米。砂層為良好的富水和透水地層,飽含地下水,滲透系數(shù)為8.62~29.11m/d。

  2掘進施工技術

  盾構機在富水砂層施工時,容易引起地層沉降大、隧道噴涌、盾構姿態(tài)難控制等問題。針對這些問題,主要的施工技術有:

 、俨捎猛翂浩胶饽J骄蜻M,進行開挖面穩(wěn)定計算,設定合理的掘進參數(shù),控制盾構機姿態(tài),控制土壓力以穩(wěn)定開作面,控制地表沉降,將施工對地層的影響減到最小。

  掘進過程土倉頂部壓力控制在1.0bar,掘進速度控制在30mm/min以上,出土量不得大于50立方米;盾構機姿態(tài)保持向上,趨勢控制在范圍±4.掘進的過程必須盡可能的快,中間盡量減少停滯時間。在掘進接近1600mm時根據(jù)土倉頂部壓力減少或不出土,以使掘進至1800mm時土倉頂部壓力達到2.0bar~3.0bar范圍。

  ②盾構掘進過程中向土倉內及刀盤面注入泡沫等添加材料,改善渣土性能,提高渣土的流動性和止水性,防止涌水流砂和發(fā)生噴涌現(xiàn)象,并利于螺旋輸送機排土。

  富水砂層中掘進可適量往土倉加入發(fā)泡劑,但必須根據(jù)實際情況嚴格控制發(fā)泡劑配比及加入量。

  出現(xiàn)噴涌的解決措施:

 、耜P閉出土閘門,關掉螺旋機,在頂部土壓不超限的情況下繼續(xù)往前掘進,使土倉基本滿土后(此時刀盤油壓較高,扭矩較大)停止;然后稍開出土閘門,不啟動螺旋機,讓土壓把砂土擠出,待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。

 、蜿P閉出土閘門,螺旋機正轉轉速調至2.0rpm左右,繼續(xù)往前掘進,到頂部土壓達2.8bar時停止;待土壓降低到2.0bar以下時再按前面方法掘進,到刀盤扭矩較大(約3200KN·m)時,關閉刀盤及螺旋機,稍開出土閘門,讓土壓把砂土擠出,待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。

 、郾3诌B續(xù)掘進,減少盾構機停頓時間。適當縮短漿液膠凝時間,保證注漿質量。

  盾尾同步注漿的量與地面沉降有較大關系,過少會造成地面較大的沉降,過多會竄漿至地面,污染環(huán)境。富水砂層注砂漿極易往外擴散,在掘進過程需根據(jù)注漿壓力(<2.0bar)和地面情況及時調整注漿量。注漿的標準是確保脫出盾尾的管片背后的空隙能填滿,這不僅可降低后期地面的沉降,也對管片防水起到一定有利作用。

  對于砂漿膠凝時間的控制,項目部做了多次試驗

  砂漿配比不是前篇一律的,應根據(jù)地層和掘進情況進行動態(tài)的調整。

 、苓\用導向系統(tǒng)和分區(qū)操控推進油缸,控制盾構姿態(tài),防止盾構抬升。

  富水砂層的承重能力較低,加上盾構機在掘進過程中的震動,姿態(tài)較易往下沉。因此在地層中盾構機的姿態(tài)易保持向上,但趨勢易控制在±4.若出現(xiàn)機頭往下掉的情況,需及時通過千斤頂行程調節(jié)姿態(tài)。調節(jié)不可過急,易通過千斤頂行程及選取最優(yōu)管片兩者結合來調節(jié);不然會使得盾尾間隙過小,造成管片錯臺。

  3技術特點

  土壓平衡式盾構又稱削土密封式或泥土加壓式盾構。適用于含水的軟土、軟巖、硬巖及混合地層的隧道掘進。掘進施工可采用土壓平衡、氣壓平衡和敞開三種模式。掘進操作可自動控制、也可半自動控制或手動控制。盾構機配備了自動導向系統(tǒng),可控制和穩(wěn)定掘進方向,具有靈活轉向糾偏能力。盾構刀盤結構能滿足不同地層的掘進速度要求。盾構配備了同步注漿系統(tǒng),對控制隧道周圍土體沉陷及建筑物保護非常有利。盾構配備了泡沫及膨潤土注入系統(tǒng),有利于碴土改良。配備了壓縮空氣系統(tǒng),有利于防止工作面的滲水及控制地表沉降。

  4結束語

  隨著地下空間的開發(fā)與利用,盾構工法在我國得到了越來越廣泛的應用。在我國多個城市的地鐵施工中,都碰到了過富水砂層的難題。土壓平衡盾構機過富水砂層技術以其施工工期短,對地表沉降控制好及成型隧道質量高得到了業(yè)主和有關單位的肯定,在全國地鐵建設火熱的形式下,相信本技術會在城市地鐵施工中得到廣泛應用。

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