特殊地段盾構(gòu)掘進(jìn)的沉降控制技術(shù)

1、特殊地段盾構(gòu)掘進(jìn)的沉降控制技術(shù)姓名：XXX部門(mén)：XXX日期：XXX特殊地段盾構(gòu)掘進(jìn)的沉降控制技術(shù)特殊地段的沉降控制一直是盾構(gòu)施工中的難點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，本文介紹了廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間在經(jīng)過(guò)“三區(qū)”（隧頂覆砂區(qū)、樁基礎(chǔ)群區(qū)和地面密集建筑物區(qū)）地段時(shí)所采取的技術(shù)措施，以期對(duì)類似地層有借鑒和指導(dǎo)作用。廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間為雙線圓型隧道，內(nèi)徑5.4m,外徑6ml采用刀盤(pán)直徑6.28m的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工。在臨近吊出井時(shí)要經(jīng)過(guò)一“三區(qū)”特殊地段，即：隧頂覆砂區(qū)、樁基礎(chǔ)群區(qū)和地面密集建筑物區(qū)。為安全通過(guò)該特殊段，項(xiàng)目部編制了一套詳細(xì)、針對(duì)性強(qiáng)的施工方案，并在施工中逐一落實(shí)，最終盾構(gòu)機(jī)安全到達(dá)吊出井。1、特殊地段的工

2、程情況1.1地質(zhì)水文情況：該地段長(zhǎng)約300m隧道覆土1423nl洞身經(jīng)過(guò)地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖，夾部分6全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；洞頂主要為32細(xì)砂層，夾少量42、52地層，32砂層厚3.593平士厚5m以上；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，9微風(fēng)化地層平均單軸極限抗壓強(qiáng)度16.0MPa左右。本區(qū)段地下水有第四系孔隙水及基巖裂隙水，第四系孔隙水埋深03m,水量豐富，由大氣降水及江、河水補(bǔ)給?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖強(qiáng)、中等風(fēng)化帶的裂隙中，埋深隨基巖面而起伏，一般為1520ml32中細(xì)砂層富水性中等及滲透系數(shù)較大。1.2地面建筑物及樁基礎(chǔ)情況該段隧道頂部及其影響范圍內(nèi)主要有45棟建筑物，絕大部分是民房，層高37層，

3、為框架結(jié)構(gòu)；有8棟是一層高的制衣廠廠房，為磚混結(jié)構(gòu)。房屋基礎(chǔ)除12棟房屋是天然基礎(chǔ)外，其余為r500r600鉆孔樁硅基礎(chǔ)及r120的木樁基礎(chǔ)。有16棟房屋的樁基礎(chǔ)侵入隧道或接近隧頂，另有兩棟房屋被鑒定為危房。2、控制沉降的技術(shù)措施2.1 到達(dá)特殊段前的準(zhǔn)備工作1） 在該特殊地段增設(shè)3個(gè)補(bǔ)勘點(diǎn)以掌握更準(zhǔn)確、全面的地質(zhì)情況。2）對(duì)中軸線兩邊各30m內(nèi)發(fā)生較大傾斜和結(jié)構(gòu)老舊房屋進(jìn)行鑒定，為危房的拆除或臨遷。3）對(duì)隧道上方建筑物進(jìn)行詳細(xì)的入室調(diào)查。對(duì)樁基侵入隧道或接近隧頂?shù)慕ㄖ锊扇⊥袚Q加固措施，結(jié)構(gòu)面發(fā)現(xiàn)裂縫的則作詳細(xì)記錄。4）準(zhǔn)備支頂加固材料、注漿加固材料、搶險(xiǎn)機(jī)具設(shè)備、車輛、警戒標(biāo)識(shí)物等以備用。

4、5）在到達(dá)特殊段前選擇一開(kāi)挖面自穩(wěn)性較好的地段對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面檢修，減少在特殊地段停機(jī)檢修的風(fēng)險(xiǎn)：對(duì)破損較大的盾尾刷進(jìn)行更換；全面檢測(cè)刀具，對(duì)磨損超標(biāo)的刀具進(jìn)行更換；對(duì)堵塞的注漿管進(jìn)行疏通處理；對(duì)分別通往開(kāi)挖面、土倉(cāng)、螺旋輸送器的主從泡沫管進(jìn)行疏通，并在刀盤(pán)面中心附近增設(shè)1根泡沫管。2.2 通過(guò)時(shí)的掘進(jìn)控制2.2.1 掘進(jìn)模式、盾構(gòu)機(jī)配置及掘進(jìn)參數(shù)針對(duì)特殊段的情況，選用的掘進(jìn)模式，盾構(gòu)機(jī)械配2.2.2 刀具配置本段洞身地層主要為7、8、9泥質(zhì)砂巖、粉砂巖，易結(jié)泥餅，根據(jù)以往類似地層施工經(jīng)驗(yàn)，采用全軟土刀具將會(huì)出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)推力增大、扭矩增大、掘進(jìn)困難的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)由于盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在一小范圍擾動(dòng)，隧

5、道頂部的砂土層會(huì)塌落，進(jìn)而導(dǎo)致地面塌陷的事故；若采用全硬巖刀具，則刀盤(pán)面開(kāi)口率減少，結(jié)泥餅的機(jī)會(huì)就會(huì)增加。故過(guò)本段時(shí)采用了混合式刀具配置：64把刮刀，16把鏟刀，5把邊緣雙刃滾刀，8把正面雙刃滾刀，6把中心雙頭齒刀。正面滾刀都高出刀盤(pán)盤(pán)面175mm為開(kāi)挖面破除下來(lái)的砟土留出了足夠的出砟空間，刮刀超出刀盤(pán)盤(pán)面140mm，受到滾刀的保護(hù)，刀盤(pán)開(kāi)口率約為29%。2.2.3 掘進(jìn)過(guò)程的施工技術(shù)要求盾構(gòu)在通過(guò)該特殊段時(shí)有序、平衡、平穩(wěn)。有序1）施工組織有序人、機(jī)、料的配置合理，工序的安排、銜接有序。2）機(jī)械保養(yǎng)有序機(jī)械保養(yǎng)定人、定期、專業(yè)、規(guī)范，做到無(wú)遺漏、標(biāo)準(zhǔn)化。3）信息管理有序技術(shù)交底、作業(yè)交底按部

6、就班，自經(jīng)理部至作業(yè)面指令暢通、反饋迅速。平衡1）土倉(cāng)壓力與開(kāi)挖面水土壓力平衡嚴(yán)格控制土倉(cāng)壓力，盡量保持土壓平衡，不要出現(xiàn)過(guò)大的波動(dòng)；考慮本段地下水水壓較高，土倉(cāng)壓力設(shè)置為上部1.3bar左右，下部1.8bar左右。2）出土量與掘進(jìn)進(jìn)尺平衡嚴(yán)格控制出土量，做到進(jìn)尺量與出土量均衡。本隧道開(kāi)挖直徑6.28m,考慮盾構(gòu)姿態(tài)變化或其他原因引起的巖土損失和巖土的松散系數(shù)，每環(huán)出土量約6669m3即4.5節(jié)碎車。除量的控制外，還要堅(jiān)持對(duì)每環(huán)砟樣進(jìn)行地質(zhì)水文分析，發(fā)現(xiàn)與開(kāi)挖斷面地質(zhì)情況不符（尤其是出現(xiàn)32砂層）時(shí)，則馬上采取措施。3）注漿壓力與水土壓力平衡除考慮注漿處的水土壓力，還要考慮后方來(lái)水、開(kāi)挖面來(lái)水

7、的水壓，故注漿壓力是在注漿處水土壓力基礎(chǔ)上提高12kg/cm2,且應(yīng)使?jié){液不進(jìn)入土倉(cāng)和壓壞管片和不因注漿壓力過(guò)大造成地表隆起。特殊段注漿壓力設(shè)置：1、4注漿孔控制在1.5bar左右，2、3注漿孔控制在2.0bar左右。4）注漿量與進(jìn)尺平衡考慮漿液失水固結(jié)、盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)殼體帶土使開(kāi)挖斷面大于盾構(gòu)外徑、部分漿液劈裂到周圍地層，采用理論值的150%200%進(jìn)行注漿，即為68m3.要保證漿液配置與地質(zhì)水文條件、掘進(jìn)速度相適應(yīng)，過(guò)本段時(shí)漿液配比設(shè)置為：水泥：粉煤灰：砂：膨潤(rùn)土：水=180:371:780:35:400（kg）,漿液稠度控制在110115mm凝膠時(shí)間控制在5h以內(nèi)。平穩(wěn)1）盾構(gòu)姿態(tài)平穩(wěn)推進(jìn)過(guò)

8、程應(yīng)保持盾構(gòu)機(jī)有良好的姿態(tài)，避免蛇行，每環(huán)姿態(tài)變化控制在士5mm3。千斤頂A區(qū)、C區(qū)油缸油壓值差宜保持統(tǒng)一、恒定性，不宜出現(xiàn)過(guò)大的波動(dòng)。2）管片姿態(tài)平穩(wěn)做好管片選型，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)盾尾間隙實(shí)測(cè)實(shí)量，控制下部盾尾間隙在70mmz內(nèi)，注意管片拼裝的橢圓度，防止尾刷與管片碰撞導(dǎo)致盾尾密封、鉸接密封損壞及管片變形。3）推進(jìn)速度平穩(wěn)掘進(jìn)過(guò)程中向土倉(cāng)內(nèi)及刀盤(pán)面注入泡沫等添加材料，改善砟土性能，提高砟土的流動(dòng)性和止水性，防止涌水流砂、結(jié)泥餅和噴涌現(xiàn)象，有利于保持速度的穩(wěn)定。推進(jìn)速度保持在2540mm/min日均進(jìn)尺79mi2.2.4 通過(guò)后的補(bǔ)強(qiáng)措施1）二次注漿盾構(gòu)同步注漿后，由于漿液的脫水，漿液體積收縮會(huì)加劇地表

9、的后期沉降量，又由于盾構(gòu)推力，襯砌和土層間會(huì)相互分離，二次注漿能有效地進(jìn)一步充實(shí)背襯和提高止水能力。特殊地段每推進(jìn)4環(huán)后補(bǔ)注雙液漿一次，在破除樁基位置兩環(huán)管片的范圍內(nèi)增注一次。2）三次復(fù)緊為防止因管片的變形引起地層的過(guò)度擾動(dòng)，對(duì)管片螺栓擰緊要求三次復(fù)緊。即拼裝管片時(shí)一次擰緊，推出盾尾后二次擰緊，后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)至每環(huán)管片拼裝前，對(duì)相鄰已成環(huán)的3環(huán)范圍內(nèi)管片螺栓進(jìn)行全面檢查并復(fù)緊。3）地表注漿作為應(yīng)急預(yù)案，在盾構(gòu)通過(guò)本段前，對(duì)有托換的建筑物預(yù)埋袖閥管，如盾構(gòu)通過(guò)發(fā)生險(xiǎn)情能在地面緊急進(jìn)行地層注漿加固。3、施工監(jiān)測(cè)3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)區(qū)段范圍布設(shè)監(jiān)測(cè)主斷面2個(gè)，次斷面36個(gè)，分別設(shè)置11個(gè)和7個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

10、進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。3.2 監(jiān)測(cè)在施工中的應(yīng)用1）監(jiān)測(cè)-施工流程圖為使監(jiān)測(cè)結(jié)果能順暢、快速到達(dá)作業(yè)面，作業(yè)面情況能迅速反饋到監(jiān)測(cè)組和技術(shù)部，承包商制定了監(jiān)測(cè)-施工流程圖，以最大限度實(shí)現(xiàn)信息化施工的目標(biāo)，見(jiàn)圖1。2）沉降排列圖通過(guò)對(duì)右線盾構(gòu)經(jīng)過(guò)特殊地段的監(jiān)測(cè)報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)歸納，采用排列圖對(duì)盾構(gòu)施工各階段的沉降進(jìn)行分析。由圖2可見(jiàn)盾構(gòu)到達(dá)、盾構(gòu)通過(guò)、盾尾通過(guò)三個(gè)階段的沉降和占最終沉降量的81.82%，是沉降變化的高峰期，必須采取有效和針對(duì)性的措施，如盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)、快速通過(guò)；確保同步注漿壓力、注漿量、尤其是注漿質(zhì)量，堅(jiān)持二次補(bǔ)注漿，及時(shí)填補(bǔ)襯背間隙和減少地下水流失。監(jiān)測(cè)報(bào)表還顯示，盾構(gòu)機(jī)切割樁基時(shí)建筑物沉降最大，最大一次達(dá)12mm/d，要降低風(fēng)險(xiǎn)，搞好房屋樁基托換是前提，切割時(shí)則應(yīng)貫徹小推力，慢速度，立足于磨的原則。3）不均衡沉降通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，距線路中心越近，沉降越大，反之則越小，這對(duì)上方建筑物會(huì)產(chǎn)生不均衡沉降。實(shí)際施工時(shí)，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示同一建筑物橫向沉降差超過(guò)2mm/d時(shí)，應(yīng)嚴(yán)加關(guān)注和采取措施，嚴(yán)格控制沉降速率：嚴(yán)防盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)出現(xiàn)大的波動(dòng)，土倉(cāng)壓力要適當(dāng)加大和穩(wěn)壓，注漿切忌不夠量；快速通過(guò)，減少沉降高峰期時(shí)間，如有必要應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)建筑物本身及地