富水砂层土压平衡盾构机掘进地表沉降分析与控制
谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控
谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控盾构法在中国大力发展,土压平衡盾构由于其诸多优点应用于各大城市地铁建设中。
但伴随而来的是盾构施工风险的产生。
盾构施工风险主要有安全风险、地质风险、设备风险、进度风险、成本风险等。
地质风险是指采用盾构法施工的地层较差(如上软下硬、大漂石、流砂、淤泥质地层等),盾构设备不适应,导致出现的风险。
设备风险是指盾构主要设备部件(如刀盘、主轴承、螺旋输送机等)出问题,导致无法正常施工产生的风险。
进度风险和成本风险是指由于地质差、盾构设备不适应等原因导致进度慢、成本高而产生的相应风险。
由于地质差、设备不适应、盾构技术水平低、管理不到位等原因,导致出现安全事故,最终体现是盾构施工出现安全风险。
盾构施工安全风险主要有超方导致地表及附近建(构)筑物出问题、由于盾尾、铰接或螺旋输送机等密封出问题导致地层损失出问题、水平运输电瓶车出现溜车导致设备损坏或人员伤亡造成的风险、常规(如高坠、触电、物体打击等)安全风险等。
盾构施工出现安全事故,最终结论大部分都归结于管理不到位、地层不良等原因,实际上主因都是技术原因和技术水平。
为什么大部分人都归结于管理不到位、地层不良等原因呢?因为盾构工法还不成熟,盾构技术还在不断完善中,更主要的是盾构技术并不是那么好掌握的(找管理问题容易找技术问题要靠水平)。
一个好的盾构施工管理者需要具有机械、液压、电气、地质、化学和管理等专业知识,有时他的判断才可能是正确的。
现从技术层面谈盾构施工安全风险。
盾构密封出问题产生的安全风险主要与盾构掘进地层有关系,流砂和淤泥质地层当密封失效,由于压力作用流砂和淤泥肯定会向密封失效处涌入,进而导致地层损失。
佛山、天津等地出现的盾构被埋、地表坍陷等安全事故都与此有关。
想要解决此安全风险只能通过技术手段防止密封失效。
流砂和淤泥质地层需要采用好的铰接密封和盾尾密封刷,使用优质盾尾密封脂来解决此安全风险。
富水砂卵石地层主要需要解决的是超方问题。
成都富水砂卵石地层盾构施工通过构筑物地面沉降控制措施探讨
成都富水砂卵石地层盾构施工通过构筑物地面沉降控制措施探讨摘要:本文通过成都地铁4号线盾构施工中的两个实例,探讨了成都地区地下水位高、卵石含量丰富的特殊地质情况下,盾构通过构筑物的技术和管理控制措施;盾构施工过程中,通过精心组织、严格把控,最终盾构施工安全顺利的通过了上述构筑物,取得了良好的经济和社会效益。
关键词:地面沉降;监理管控一、工程概述成都地铁4号线一期工程土建监理2标负责5站5区间2个施工标的监理任务。
二、监理措施项目监理工作开展以来,监理部认真贯彻公司“强化控制,有利协调,精心监理,确保质量”的监理工作方针,积极开展项目监理工作。
针对成都地铁富水砂卵石地层盾构施工特殊性及地面沉降控制难的特点,监理部提出了“认识到位、监控及时、反应迅速”的12字现场工作方针,从盾构施工各环节对地面沉降控制采取了相关的措施。
1、监理准备工作1)盾构始发前,监理部组织全体监理人员进行安全、技术交底。
2)督促施工单位做好沿线地质补勘及建(构)筑物、管线调查及安全鉴定工作并制定有针对性的保护方案。
3)监理全过程参与重大危险源调查、辨识、方案评审等工作。
2、地面沉降监理措施1)盾构始发、到达前督促施工单位对端头进行加固,加固范围为始发端长度8m,接受端长度6m,加固的深度要达隧道底以下2m,加固的宽度要比隧道开挖外围线各宽3m,也就是要保证加固体能将盾构机主体和至少1环管片全都包起来。
在盾构机始发或到达时,对最前或最后6环管片及时进行二次反复补注浆,堵住端墙与管片之间可能出现的涌水通道。
对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证,监理人员对施工单位钻芯取样过程进行见证,确保取样工作的真实性。
2)盾构机掘进中的超挖、姿态不良、土仓压力波动、喷涌流土、密封渗漏、注浆不足等,都会导致隧道上方的土体过量沉降和失水,引起地面过大的沉陷而损坏建(构)筑物。
3)盾构在成都富水砂卵石地层中掘进,严格控制出渣量是控制地面沉降的关键。
富水砂层盾构施工地表沉降原因分析及控制措施
 ̄ 017/11/18- ̄ '2017/11/19 t 2017/11/2 ̄
017/11/2'}- ̄*-2017/12/l
图 1 典 型 断 面 累计 沉 降 曲 线
2 区间工程概 况
最,J啵 度 :0%。;最小平面 曲线半径 :400m;隧道外径 :6.2m,内 径 :5.5m,错缝拼接。盾构所 穿越的土层 :粉质黏土和细砂层。
3地 表沉降情况
盾构在推进 到粉 质黏土和细砂地层交界处时 (40环 ),停 机约 5d。监测数据显示地表累计变形达一160ram(对应典型断 面 沉降 曲线 如图 1所示 ),对应 地表 (沥青路 面 )出现纵 向裂 缝 ,裂缝纵 向长 约 15m,缝宽约 3mm,左右侧裂缝间宽度约 10m。现 场采用洞内二次注 浆 ,并在地面进 行注浆 (地下约 4m)。洞 内管片有轻微错台 ,个别错台量约 7mm。
sa n dlayer,somepertinentcontrolm easuresareputforwardtoprovidereferenceforshieldconstructionin sim ilar stratum conditions.
【关 键 词 】盾构 法;富水砂层 ;地表沉降 ;土体改 良;控 制措施
operation,especially in the condition that the buildings and underground pipelines are dense,surface subsidence caused by tunnel construction
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种应对液化砂层土地质条件下盾构施工所引发的地表沉降问题的技术措施。
盾构法是一种管道建设的常用方法,它采用在地下进行施工的方式,避免了对地表的破坏,相比于传统的开挖法施工具有很大的优势。
在液化砂层土地质条件下进行盾构施工容易引起地表沉降,给周围环境带来一定的影响,因此需要采取相应的控制技术来减小地表沉降的影响。
其中一个控制技术是富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术。
在施工过程中,通过注入适量的水来控制液化砂层土的状态,使其保持在一个压平衡的状态,减小地下水和土体之间的摩擦力,从而降低地表沉降的程度。
富水液化砂层土是指通过在盾构掘进中注入适量的水,使得土体颗粒之间形成水分薄膜,减小土颗粒之间的摩擦力,并在盾构通过后再将水排出,从而实现土体的压平衡。
与传统的岩土工程施工相比,富水液化砂层土压平衡盾构掘进可以减小土体的沉降,降低地表的沉降速度,降低施工对周围环境的影响。
通过富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术,可以有效地降低施工风险,提高施工安全性。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术仍然存在一些挑战和问题。
需要准确评估液化砂层土的物理性质和工程性质,以确定注水量和注水时间。
注水量的控制需要根据实际情况进行调整,过高或过低的注水量都会影响掘进的稳定性和效果。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进也需要选择合适的盾构机和施工方法,确保施工的效率和质量。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术随着城市化的快速发展,地下空间利用已经成为城市建设的重要组成部分。
而地下空间利用的核心技术之一就是盾构掘进技术。
盾构掘进技术是一种在地下开挖的新技术,它可以用于地铁、隧道、排水、地下室以及地下管道等的施工,其施工过程中的地表沉降控制技术尤为重要。
而对于富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制技术,更是需要更加谨慎和精细的控制方法。
一、富水液化砂层土的特点富水液化砂层土是由于土层中存在过多的地下水而引起的土壤流动现象。
地下水的渗透使土层中的颗粒之间的间隙充满水分,使土层的承载力迅速减小,从而导致土层在外部荷载下产生流动。
富水液化砂层土在受力时会发生流变现象,土体内的颗粒会重新排列,并形成一种类似流体的状态。
这种状态下,土层的稳定性、承载力和变形性质都会大大降低,地下结构物的受力情况也会相应发生变化。
富水液化砂层土在地下水位变化或震动等外界刺激下容易产生流动,对地下空间的安全稳定性构成较大威胁。
盾构掘进施工过程中,对富水液化砂层土的影响主要表现在以下几个方面:1. 液化砂层土的变形和流动在盾构掘进的机械作用下,土层内的水分可能会受到外界剪切力的刺激,从而使土层出现显著的变形和流动。
这种流动会导致地下结构物产生不均匀沉降,严重时甚至引发地面塌陷等灾害。
2. 地下水位变化盾构掘进过程中的地下水脱水工程通常会导致地下水位的明显变化,而富水液化砂层土对地下水位变化非常敏感,会对盾构掘进造成重大影响。
3. 地表沉降盾构掘进过程中,地表沉降是一种不可避免的影响,而富水液化砂层土的特性使得地表沉降更加复杂和多变,需要更严格的控制。
三、地表沉降控制的技术方法针对富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制,需要采取一系列精准有效的技术手段,以确保施工安全和地下结构的稳定。
主要的控制技术方法包括:在盾构掘进前,需要充分了解施工区域的地下水位情况,利用降水、井点抽水或地下隔水围堰等方式,控制地下水位的变化范围,降低地层液化的风险。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种用于盾构掘进施工中,针对
高含水量、易液化的砂层土地层进行地表沉降控制的一种技术方法。
本文将对这种技术进
行详细介绍。
富水液化砂层土指的是地下含水量较高,且土体颗粒较细的土层。
在盾构掘进施工中,由于盾构机的推进工作面对土层进行挤压,很容易导致土层发生液化现象,从而引起地表
沉降。
这对周边建筑物和地下管线等产生了极大的安全隐患。
为了解决这个问题,富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术应运而生。
该
技术的核心思想是在盾构机掘进的通过向盾构机推进工作面注入富水液压平衡材料,以提
供与土层中饱和含水参与液化相同数量的水平反力,从而消除地表沉降。
需要进行地下水位监测和分析,确定地下水位的高低及对土层液化的影响。
这样可以
根据地下水位的情况来确定注入富水液压平衡材料的压力和量。
富水液压平衡材料的选择也是至关重要的。
该材料应具有一定的黏性和承载能力,在
注入后能与土层形成均衡反力。
常见的富水液压平衡材料包括高岭土、改良土和聚合物
等。
注入富水液压平衡材料的方式也需要考虑。
一般采用管道或喷射方式进行注入,以确
保材料能够均匀分布在土层中。
需要进行监测和调节。
在盾构掘进过程中,需要不断监测地下水位和地表沉降情况,
及时调节注入富水液压平衡材料的压力和量,以保证控制地表沉降在安全范围内。
富水砂层土压平衡盾构施工地层沉降分析
必 须 与 墩柱 颜 色 一 致 。6 在 设 计 横 梁 工 字 钢 时 , 结 构 力 学 模 型 [ ] 姚玲森 . 梁工程 [ . ) 取 2 桥 M]北京 : 民交通 出版社 ,0 2 人 20 .
O n a lc to f p nc u i g m e ho n e a o t u to pp i a i n o u t r n t d i b ntc p c ns r c i n
有 限元模 型尺寸为 长 8 n 宽 2 高 2 n的三 维 网格 。 0i, 5m, 5r 层位移场的分布规律 , 本文采用有限元分析程 序 Pa i3 Tu nl 左右两边 限制单元 节 点 l s D n e x z方 向位 移 , 边界 限制 节 点 Y方 向位 下 对广州地铁某施工段盾构掘进过 程进行 了三维有 限元模拟 计算 , 移 , 前后限制节点 方 向位 移 , 经过优化后 的有 限元网格见图 1 。 计算结果与实测值吻合较好 。最 后 , 根据数值计 算结果 对隧道 中
墩处不 见落地支架 , 工地上 宽敞 , 进一步显示 了文明施工 的场 面 。 为三跨双悬臂连续梁 比简支梁设 计 出来 更切合实 际 , 节约材料 对 4 用墩身代 替落 地 支架 承 受全 部 荷 载 , ) 刚度 大 、 度 高 、 强 稳定 性 至 关 重 要 。 好、 施工时安全可靠 。5 桥墩上 方的预 留孔洞 , ) 完工后再 堵洞 时 , 参考文献 : 1 张韫 美. 构 力 学 [ . 津 : 津 大 学 出版 社 , 结 M] 天 天 表 面色泽 较难一 致 , 多少会 留下 堵洞痕 迹 , 影响外 观 。故 在施工 [ ] 刘 昭培 , 后, 一定 要对封堵水泥 浆 多做几 次调 试 , 以保 证其 终凝后 的颜 色
富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降分析及预防控制措施
1 产 生 机 理 分 析
根 据我公 司成都地 铁施工 的实践经验及实 验室
分析 , 后沉 降主要 由地 层损失产 生 、 滞 即时沉 降发 展
失 释放 均匀等特 点 , 沉降完成 后地面迅 速趋 于稳 定 。 此 阶段形 成 的相 对 松 散 地层 土体 颗 粒 排 布 并 非 最 佳 , 石颗粒间含有 空隙 , 卵 但其 层 内承 力卵石骨 架体 系较连续 , 土体具有相 对的稳定性 , 在无外 因诱 导时 可长期保持稳定 。即时沉降发展过程示意参见图 1 。
法施工 。
散 。随着地层损 失 的 向上 发 展 , 来 越 多 的密 实 土 越 体变成 相对较松 散 的填充 体 , 地层 损 失 的空 洞会 越
来越小 , 至消失 。 甚
正 常掘进状态下 , 空洞在 到达地面前 就 已消 失 , 此时导致地 面发 生 即时沉 降 。 当掘 进 异 常 , 挖 量 超 较大或刀 盘上方土体坍 塌造成 的地层损 失数量较 大 时, 空洞在到达 地面时还 有富余 , 此时就会发 生地 面 塌 陷事故 。空 洞在不断 向上发展 的过程 中其 蕴含 的 地 层损失一部分 通过 地 面沉 降 和塌 陷 释放 , 另外 而 相 当一部分则分 散在形成 的松 散填充 体 中。
即时沉降为 地层 损失产 生的空 洞在短 时间内 向 上释放导 致地面 产 生 的沉降 或 塌 陷。在 重力 、 表 地
比较特殊 的滞后沉 降现象 。通 常表现 为盾 构施工正 常 掘进 , 层随后发 生 即时 沉降 , 地 随着掘进 工作面 的 远去, 即时沉 降逐 步趋 于稳 定 , 经过 一段 时 间后 , 但 该处地层 又 突然发 生 滞后 沉 降 , 致地 面塌 陷。滞 导
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术1. 引言1.1 背景介绍富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是近年来在地下工程领域备受关注的新技术。
富水液化砂层土是指地下水位较高、土壤颗粒较细,易发生液化现象的土层。
这种土层在地铁、隧道等工程中往往会造成掘进困难、地表沉降等问题。
压平衡盾构是一种适用于富水液化砂层土的盾构掘进方法,通过在盾构机头部维持一定的土压平衡,避免了液化土的涌入,保障了工程的顺利进行。
目前,随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断扩张,富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术的研究和应用已成为当前地下工程领域的热点问题。
通过引入新的技术和方法,有效控制地表沉降,减少对周边建筑物和地表环境的影响,提高工程施工的安全性和效率,具有重要的研究意义和实际应用价值。
深入研究富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术,对于推动地下工程领域的发展具有重要意义。
1.2 研究意义随着城市人口密度的增加和基础设施建设的不断扩张,地表沉降问题愈发显著。
特别是在富水液化砂层土地区,地表沉降可能导致建筑物受损、交通道路塌陷等严重后果,给城市运行和居民生活带来不利影响。
研究富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术,可以为避免地表沉降问题,保障地下工程和城市地上设施的安全运行提供技术支持。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术的研究还可以为类似地质条件下的工程建设提供参考和借鉴,推动相关领域的技术发展和创新。
本研究具有重要的理论和实践意义,值得深入探讨和研究。
2. 正文2.1 富水液化砂层土的形成富水液化砂层土是指在地下水位高于土层顶部,同时土层含有一定比例的细颗粒物质使土体极易变软的情况下,土层处于液化状态。
富水液化砂层土的形成主要受以下几个因素影响:地下水位的高低对富水液化砂层土的形成起着至关重要的作用。
地下水位高于土层顶部时,土壤中的孔隙水饱和度增加,土壤颗粒之间的有效应力减小,土体变得较为松软。
土压平衡盾构在富水砂层中施工控制的重点及技术措施
土压平衡盾构在富水砂层中施工控制重点及技术措施[摘要]介绍南京地铁一号线地铁玄武门站~南京站区间采用土压平衡盾构在富水砂压中开挖隧道积累下的成功经验。
[关键词]地铁隧道;土压平衡盾构;始发;进站;技术措施在富水砂层中进行地下工程施工,一直倍受广大工程建设者关注和探讨,特别是上海地铁四号线<浦东南路~南浦大桥区间)地铁施工中隧道内发生涌砂事故后,引起了建筑工程界巨大的震动。
南京地铁玄武门站~许府巷站~南京站区间盾构隧道工程,盾构要在全断面的砂层中两次始发,一次进站,并要穿过约二十幢旧多层居民楼,在周密的技术方案和精心施工安排,使得工程安全、优质完成。
1 地质条件及砂层主要物理参数该标段属古河道漫滩地貌,基岩埋藏较深,均大于25m。
软弱土层较厚,主要为低塑性淤泥粘土、粉质粘土及中到稍密的粉细砂。
隧道所通过的粉细砂地层为良好的富水和透水地层<②-2d2-3-3cm/s105,地粉砂夹细砂和②-3d2粉细砂的物理力学参数表一),其饱含地下水,渗透系数达×层遇水极容易液化,使得地层变得更加不稳定,容易引发坍塌,施工中极易产生涌水、涌砂及开挖面失稳现象。
另外隧道上方覆土层次多,分布不匀及土质差异大,使地质情况变得错综复杂。
2盾构机设计在富水砂层中要考虑的关键因素服务于本工程的盾构设备是引进德国海瑞克公司的,但该盾构机设计时结合了我国盾构施工经验和很多专家的意见,在海瑞克公司原设计基础提出了很多技术措施改良。
由于盾构机的密封系统和盾构机刀盘设计将是在富水砂层中施工成败的关键,在此作详尽的介绍。
2.1盾构密封系统的设计1 / 6深的地层中施工,该范围的土层中含有丰富的地下水,盾构必须M至十几盾构要在地下几M设计有良好的密封系统,方能满足在地下施工的要求。
在盾构设备设计中,应考虑盾尾密封系统和铰接密封系统的防水性能,这两个部位的防水,是保证盾构施工安全和保证地面建筑物和管线安全的重要保障。
一、盾尾密封系统:盾构机的盾尾设计了三排弹性较好的钢丝刷用来防水,钢个8丝刷中之间间距30cm,为减少钢丝刷磨损和增加密封功能,在整个圆周盾尾钢丝刷间设置了油脂孔,盾构前进中自动或手动向钢丝刷中注入密封油脂,填充钢丝刷之间的空隙,防止泥水进入管片安装工作面。
谈盾构穿越富水砂层地表沉降和喷涌原因及对策
温 亚 东
(中铁 四局集团有限公司城市轨道交通 工程分公 司,安徽 合肥 230022)
摘 要 :结合郑 州地铁 1号线 的水文地质情况 ,评价了工程地基的稳定性 ,分析 了盾构 掘进施 工中引起地表沉 降和 喷涌的原 因 ,并
提 出 了有 效 的控 制 措 施 ,确保 了盾 构 掘 进 施 工 的 顺 利 进 行 。
孔道压浆方面需加强相应 的施工工艺 ,以进一步提高压浆质量 。
方 法 全 长 波 速 法
项 目 波 速/km ·s 压浆指数 ,P
N5 4.145 j.Ooo
N6 4 12l 1 00o
N7 4.3O4 1.000
N8 4.266 1()00
4 结 语 由于 大循 环 智 能压 浆 技 术 的使 用 ,预 应 力 孔 道 压 浆 质 量 尤 其
86.12 m。线 路纵 坡设计 为“V”形坡 ,最 大坡度为 25%o,最小坡 度
地 表水 :场地地表 附近通 过常 年有水 的河 流 ,旱季 河水 深 约
为 2.0%0。 区 间 最 大 埋 深 为 17.82 m,最 小 埋 深 为 9.09 m,区 间 采 1.0 m,受降雨影响水位上升较大 。
环 、纵缝 均不设榫槽 ,连接采用弯螺栓 连接 ,楔形量 45 mE。
2.0 m 。
1.1 工 程 地 质
地下水类型及富水 性 :在 勘探 深度 内 ,地下 水类 型为 孔 隙潜
区域地层 主要 为第 四系全新 统人工堆 积层杂填 土 ;第 四系 全 水 ,含 水 层 岩 性 主 要 为 细 砂 、中砂 ,渗 透 系 数 值 :根 据 郑 州 东 区 的
O.oo5 1.Oo0
O.8o0 0.627
土压平衡盾构机长距离通过浅埋富水砂层的风险分析与应对策略
土压平衡盾构机长距离通过浅埋富水砂层的风险分析与应对策略摘要:隧道在地下空间穿行于各种各样的地层,由于受各种客观条件的制约,在线路设计时,往往不可避免的需要将线路设计在埋深较浅的砂层中。
然而,土压平衡盾构机在浅埋富水砂层中穿行将存在巨大的风险与较大的施工难度。
关键词:土压平衡盾构机、浅埋、富水砂层、风险Abstract: the tunnel in the underground space through the various strata by various objective restrictions, in line when the design, often inevitable need will line design in shallow sand layer. However, earth pressure balance shield machine in shallow buried rich water through sand layer there will enormous risk and greater difficulty in construction.Key words: soil pressure balance shield machine, shallow buried, rich water sand layer, risk前言随着我国经济的不断发展和城市化进程的加速,城市轨道交通建设在我国各大城市如火如荼的进行。
在城市地铁工程施工中,盾构法因其受地面因素影响小、安全度高、施工速度快、对地面环境影响小等优势而得到广泛的应用。
隧道在地下空间穿行于各种各样的地层,由于受各种客观条件的制约,在线路设计时,往往不可避免的需要将线路设计在埋深较浅的砂层中。
然而,土压平衡盾构机在浅埋富水砂层中穿行将存在巨大的风险与较大的施工难度,譬如容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题,这些问题若控制不好,将导致管片出现错台、漏水等质量问题,甚至可能造成机毁人亡般的质量事故,损失更是不可估量。
土压平衡盾构机过既有线铁路路基沉降控制技术
土压平衡盾构机过既有线铁路路基沉降控制技术土压平衡盾构机是一种应用广泛的地下隧道施工设备,它能够在地下掘进并同时完成管道铺设。
在过既有线铁路路基进行盾构机施工时,需要严格控制土压平衡盾构机对路基的影响,尤其是路基沉降问题。
本文将重点介绍土压平衡盾构机过既有线铁路路基沉降控制技术,以及相关的施工方法和措施。
1. 土压平衡盾构机对路基沉降的影响土压平衡盾构机在施工过程中会对周围的地质环境产生一定的影响,其中最主要的影响就是路基沉降。
盾构机掘进过程中,土压平衡方法能够减小围岩的控制变形,但控制变形在盾构机施工过程中仍然会引起周围地表的沉降,尤其是在过既有线铁路路基时,对沉降的控制要求更加严格。
2. 控制技术为了控制土压平衡盾构机对路基的沉降,需要采取一系列的控制技术和措施:(1)路基沉降预测和评估:在盾构机施工前,需要对路基沉降进行预测和评估,以确定盾构机施工对路基沉降的影响程度。
预测和评估的方法通常包括监测地质勘察、数值模拟和经验法等。
(2)合理的盾构机施工参数:包括盾构机的掘进速度、土压平衡控制系统的压力和流量等参数的设置,以减小对路基的影响。
(3)盾构机施工过程的实时监测:通过设置地表沉降监测点,对盾构机施工过程中的路基沉降进行实时监测,及时发现并控制沉降超标情况。
(4)补偿措施:在盾构机施工过程中,需要根据实时监测情况采取相应的补偿措施,如调整盾构机的掘进速度、土压平衡参数等,以减小路基沉降的影响。
(5)施工管理和监督:对盾构机施工过程进行严格的管理和监督,确保施工参数和措施的有效实施,以及即时的应对和处置。
3. 施工方法和措施在过既有线铁路路基上进行盾构机施工时,还需要采取一些特殊的施工方法和措施,以进一步减小盾构机对路基的沉降影响:(1)盾构机施工轨道的设置:需要根据路基的实际情况,合理设置盾构机的施工轨道,以减小路基沉降的影响。
(2)路基沉降预警系统:在施工现场设置路基沉降预警系统,一旦监测到沉降超标,立即启动应急处理程序。
富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法(2)
富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法一、前言在城市建设和地铁交通建设过程中,盾构施工是一种常见的地下工程施工方法。
然而,盾构施工可能会引起地表沉降问题,给周边环境带来一定的影响。
为了解决这一问题,富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法应运而生。
本文将对该工法进行详细介绍,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法具有以下几个特点:1. 采用浅埋盾构施工方式,减少地表沉降影响范围及程度;2. 选择适当的施工工艺,通过改变土体应力状态来控制地表沉降;3. 采取合适的加固措施,增加地下空间的抗沉降能力;4. 针对地下水的情况,采取相应的排水措施,确保施工过程中的地下水位稳定。
三、适应范围富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法适用于以下情况:1. 地下水位较高的地区,如河流沿岸、湖泊周边等;2. 地下富含水砂卵石的区域;3. 盾构施工项目中要求较严格的地表沉降控制要求;4. 对周边环境影响要求较高的区域,如文化遗址、历史建筑等保护区域。
四、工艺原理富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的基本原理是通过改变土体的应力状态来控制地表沉降。
具体包括以下几个步骤:1. 针对地下水位较高的情况,进行地下水的排水处理,降低地下水位;2. 在盾构施工前,加固地下空间,增加地下空间的抗沉降能力;3. 在盾构施工过程中,采用合适的盾构施工参数,控制施工速度和土体的松动程度;4. 盾构施工完成后,对施工区域进行综合处理,包括地表恢复、地下空间修复等。
五、施工工艺富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的具体施工工艺包括以下几个阶段:1. 建立合适的工程水平,确定盾构施工的起点和终点;2. 进行地下水的降水处理,降低地下水位至合适的工程处理范围;3. 对施工区域进行加固处理,增加地下空间的抗沉降能力;4. 进行盾构施工,控制施工速度和土体松动程度;5. 盾构施工完成后,对施工区域进行地表恢复和地下空间修复。
富水砂砾层中盾构下穿铁路的沉降控制
・隧道/地下工程・收稿日期:2009204220作者简介:黄龙光(1968—),男,高级工程师,1993年毕业于石家庄铁道学院,工学学士。
富水砂砾层中盾构下穿铁路的沉降控制黄龙光(中铁四局集团五公司,江西九江 332000)摘 要:沈阳地铁2号线会展中心站—世纪广场站区间为盾构区间,地质为富水砂砾层,采用盾构法施工。
该区间地表构筑物主要有苏抚铁路,规范规定盾构下穿铁路时地表沉降控制在±10mm 。
采用土压平衡式盾构机,加强施工控制,通过监控量测,信息化管理,找出盾构法施工引起地表沉降的主要原因,及时采取有效的针对措施控制地表沉降,保证了铁路行车安全。
关键词:地铁;富水砂砾层;盾构;下穿铁路;沉降控制中图分类号:U45 文献标识码:B 文章编号:100422954(2009)06200882021 工程概况沈阳地铁2号线十三标会展中心站—世纪广场站区间为盾构区间,起讫里程为K17+7081163~K18+9121365,全长12041202m ,采用土压平衡盾构施工,地质为富水砂砾层。
本区间隧道全部位于沿浑河大街西侧绿化带下穿越,地面无建筑物,主要穿越的构筑物有浑河大街及苏抚铁路。
该场地地层主要为第四系全新统和更新统黏性土、砂类土、碎石类土。
本标段掘进地层主要为(③-4)粉质黏土、(④-4)中粗砂。
在穿越(④-4)层局部含有砾卵石的中粗砂,砾石粒径最大达400mm ,比例为10%左右。
根据地下水的赋存条件、水理性质、水力性质和含水层结构特征的不同,将整个区段地下水由上至下分为第四系松散岩类孔隙潜水,稳定水位埋深一般在7190~13100m ,相当于绝对高程32120~37189m 。
地下水常年水位变幅约2m 。
主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中,主要含水层厚度1811~2512m 。
单井涌水量1816167~3665102m 3/d ・m ,属水量极丰富区。
苏扶铁路分为上、下行两条铁道,是沈阳铁路网的重要组成部分,24h 行走列车共23对(货车和客车),车流非常密集。
基于富水砂地层的土压平衡盾构掘进技术研究
基于富水砂地层的土压平衡盾构掘进技术研究摘要:富水砂层是具有良好的富水性和透水性的地层,在进行施工的时候是会遇到很多的问题的,对出现的问题进行解决,也能更好的促进土压平衡盾构机施工技术得到提高,同时也能更好的促进交通行业获得更好的发展。
关键词:土压平衡盾构机;富水砂层;施工技术引言土压平衡盾构主要用于软土、砂砾和强风化岩层及含水的混合地层的隧道掘进。
掘进施工具有土压平衡(earth pressure balance mode),简称EPBM、气压平衡和敞开(open mode)三种模式。
掘进操作可以自动控制,也可以半自动控制或是手动控制。
盾构在实际的运行过程中,配备了导航系统,可以有效的控制掘进的方向,具有灵活转向纠偏能力,掘进的误差可以有效的控制在以内。
盾构刀盘的结构具有刀具(滚刀、齿刀)的互换性和可更换性,因此,其可以适应底层的更广范围掘进,满足不同的底层对掘进速度的要求。
同时,盾构还配备了同步注浆系统,对控制隧道周围土体沉陷以及建筑物保护非常的有利。
1.地铁工程中土压平衡式盾构施工技术的应用要点1.1盾构机械设备的合理选型在地铁工程中的土压平衡式盾构施工技术的有效应用,是建立在合理的选择设备类型的基础之上的,这样才能够满足施工的要求,施工才能够顺利的开展。
在实际的选型过程中,需要注意以下几点:首先,盾构机开挖尺寸应满足盾构区间设计断面尺寸要求;其次,盾构开挖的功能必须要满足区间隧道的地质条件,保障施工的安全性和可靠性;最后,在正式施工之前,要对盾构机的各项参数进行科学合理的计算,所以盾构设备在制造之前必须根据盾构区间地质条件作详细分析计算。
1.2端头加固处理技术的运用当盾构始发到达端头周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土和含水粘土时,需要对其进行加固处理,避免出现大面积地表下沉现象的发生。
目前,常用的加固方法:有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等,可根据土体种类、渗透系数和标贯值、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进是近年来随着城市建设不断发展而要求越来越高的一种隧道掘进技术。
砂层液化常常会导致地表沉降,影响周边建筑物的安全,因此如何保证盾构掘进地表沉降控制是现代盾构技术中亟待解决的一个难题。
目前,控制盾构掘进中地表沉降主要有三个方面需要考虑:首先,要了解研究区域的地质情况,特别是对于富水液化砂层进行详细勘探和分析;其次,要优化盾构掘进方案,这一方面的好坏直接影响到后续地表沉降的控制成果;最后,要将盾构掘进过程中的数据实时收集和分析,为调整施工参数、监测结果和预测地表沉降提供支持。
在实际工程中,探测、预测和控制地表沉降的方法有很多种。
其中,主要包括:
1. 监测技术
盾构掘进期间地表沉降的大小、速度和变形等参数的监测,是控制地表沉降的基础。
一般来说,盾构掘进期间的地表沉降监测工作应在最初的设计阶段就规定并实施。
此外,还应该对地下管线和建筑物等进行监测,以保证相应的安全。
2. 联合锚喷技术
联合锚喷技术是将锚杆、喷涂工艺和支撑结构等技术有机地组合在一起,以提高掘进过程中的稳定性和控制地表沉降的效果。
这种技术主要是通过喷涂混凝土补充空隙以增强地层的承载力,从而减小地表沉降的影响。
3. 冷(热)加固法
冷(热)加固法是通过在盾构掘进过程中,在不影响地下建筑物和管线的情况下,加固周边土体,增强地下维护的能力,从而避免地面沉降和地下水位变化的影响。
以上三个技术应该结合运用,才能达到最佳的地表沉降控制效果。
在富水液化砂层土压平衡盾构掘进工程中,应该把握好掘进方案,增强地中间的支撑与控制,并不断进行数据的监测、调整和分析,从而实现最好的控制效果。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术随着城市化进程的不断加速,地下空间利用已经成为城市规划和建设的必然选择。
在地下开挖过程中,地表沉降成为了一个不容忽视的问题。
特别是在富水液化砂层土中进行盾构掘进时,地表沉降更是需要高效控制。
本文将围绕富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术展开探讨。
富水液化砂层土是指在地下水位高、土体属于细砂或者粉砂的情况下,由于地震、振动或者土体自身的重力加速度等外力的作用而导致土体产生了流变现象,即所谓的液化。
盾构掘进是一种在地下开挖的方法,而在富水液化砂层土中进行盾构掘进时,由于土体的流变性质,往往容易导致地表沉降问题。
如何有效地控制这种情况下的地表沉降成为了工程技术中的一个关键问题。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术主要包括以下几个方面的内容:地质勘察预测、盾构施工参数控制、支护结构设计和监测预警系统。
地质勘察预测是整个工程的基础。
通过对地质情况的细致勘察和预测分析,可以有效地确定富水液化砂层土的分布范围和流变特性,为后续的施工工艺和技术措施提供可靠的依据。
盾构施工参数控制是关键的环节。
在富水液化砂层土中进行盾构掘进时,需要在施工过程中合理控制推进速度、注浆压力和掘进顺序等参数,以降低土体的液化程度,减小地表沉降的风险。
还需要采取一些适当的地质改良措施,例如注浆加固、排水降水等手段,以增强土体的稳定性和抗液化能力。
支护结构设计是保障工程安全的重要保障。
在富水液化砂层土中进行盾构掘进时,支护结构的设计至关重要。
合理选择支护材料和结构形式,确保支护结构的稳定性和可靠性,是有效控制地表沉降的关键。
还需要考虑支护结构与周围环境的相互作用,避免因施工过程中的地下变形和应力集中等问题而引起的地表沉降。
监测预警系统是整个工程的重要保障。
通过建立完善的地表沉降监测预警系统,可以及时发现地表沉降的趋势和变化,为采取相应的技术措施提供科学依据。
还可以通过实时监测和预警系统,对施工过程中的地下变形和应力分布等情况进行动态跟踪和控制,及时发现问题并及时处理,保障工程的安全和质量。
富水软土地层土压平衡盾构机连续穿越建筑物沉降控制技术
富水软土地层土压平衡盾构机连续穿越建筑物沉降控制技术摘要:在本文中主要探讨了天津地铁7号线外院附中站至喜峰道站盾构区间工程项目(以下简称C工程项目)在富水软土地层上采用土压平衡盾构机展开施工的相关技术问题。
C工程项目在施工中主要采用盾构机进行连续穿越建筑物沉降控制技术,所以文中分析了土压平衡盾构机的基本性能特点,并对上述控制技术内容要点进行全面讨论。
关键词:连续穿越建筑物沉降控制技术;土压平衡盾构机;富水软土地层前言:在隧道工程地质与水文地质条件分析过程中,可以了解到连续穿越建筑物沉降控制技术在应用价值方面表现良好。
诚如本文中所讨论的C工程项目就施工中就采用到了连续穿越建筑物沉降控制技术,配合土压平衡盾构机在富水软土地层上展开施工操作,证明土平衡盾构施工有效控制沉降内容,提高C工程项目的整体建设水平。
一、关于连续穿越建筑物沉降控制技术连续穿越建筑物沉降控制技术是在盾构隧道施工技术基础之上衍生而来的,它在确保施工过程中盾构隧道有效建立,稳定地面建构筑物安全过程中,需要做好现场监控量测。
在充分结合观察测量数据,建立分析判断机制过程中,要保证确定相应工程措施有效调整到位,确保施工安全。
在特殊地段,需要保证沉降控制盾构施工难点、风险点控制到位,满足多栋建筑物施工要求。
在结合借鉴指导作用展开分析过程中,需要满足电力隧道后期电缆辐射到位,体现连续穿越建筑物沉降控制技术有效应用到位。
在这一过程中,需要掌握盾构隧道在施工过程中的力学动态,保证施工过程中盾构隧道稳定与地面构筑物施工安全,同时做好现场监控测量操作,结合观察测量内容分析判断盾构隧道结构,提高建筑物安全稳定度。
盾构施工中连续穿越建筑物沉降控制技术能够对盾构测量点管片进行预埋,保证准确获得土层以及结构环的所有动态数据。
在该施工技术应用过程中,也要时刻保持盾构开挖面稳定,优化盾构掘进参数并做好相应控制操作,确保施工参数有所优化。
在熟练掌握盾构机操作基础上,再思考结合地面变形曲线分析实测反馈内容,有效调整排土量以及盾构推进速度,如此对于求得盾构压力,保证地层压力平衡帮助较大[1]。
土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨
土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨下面是本店铺给大家带来关于土压平衡盾构机过富水砂层施工技术的相关内容,以供参考。
1工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段(岗~千灯湖~金融高新区站盾构区间—)土建施工项目盾构工程隧道双线总长为4829.205m,盾构隧道要在砂层中穿过,地面为桂城交通要道桂澜路,隧道埋深7.8~14.3米。
砂层为良好的富水和透水地层,饱含地下水,渗透系数为8.62~29.11m/d。
2掘进施工技术盾构机在富水砂层施工时,容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。
针对这些问题,主要的施工技术有:①采用土压平衡模式掘进,进行开挖面稳定计算,设定合理的掘进参数,控制盾构机姿态,控制土压力以稳定开作面,控制地表沉降,将施工对地层的影响减到最小。
掘进过程土仓顶部压力控制在 1.0bar,掘进速度控制在30mm/min以上,出土量不得大于50立方米;盾构机姿态保持向上,趋势控制在范围±4.掘进的过程必须尽可能的快,中间尽量减少停滞时间。
在掘进接近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土,以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar~3.0bar范围。
②盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料,改善渣土性能,提高渣土的流动性和止水性,防止涌水流砂和发生喷涌现象,并利于螺旋输送机排土。
富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂,但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。
出现喷涌的解决措施:Ⅰ关闭出土闸门,关掉螺旋机,在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进,使土仓基本满土后(此时刀盘油压较高,扭矩较大)停止;然后稍开出土闸门,不启动螺旋机,让土压把砂土挤出,待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
Ⅱ关闭出土闸门,螺旋机正转转速调至2.0rpm左右,继续往前掘进,到顶部土压达2.8bar时停止;待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进,到刀盘扭矩较大(约3200KN·m)时,关闭刀盘及螺旋机,稍开出土闸门,让土压把砂土挤出,待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
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富水砂层土压平衡盾构机掘进地表沉降分析与控制内容提要:本文结合南宁市轨道交通一号线一期工程西民区间工程实例,从盾构工法特性,同步注浆工艺,盾构姿态控制及线路走向等方面着手,对土压平衡盾构施工在砂层中掘进过程中产生的地面沉降、原因进行了分析研究,并提出了相应的施工控制对策,对盾构法隧道施工中控地面沉降有很好的借鉴作用。
关键词:盾构法砂层地表沉降1前言在盾构掘进过程中,由于土压平衡盾构机的局限性、地层适应性限制,在砂层掘进中,沉降较难以控制。
根据一般经验,在盾构掘进中和盾尾通过后都有较大沉降。
根据前期施工中跟踪测量结果显示,盾构在砂层中掘进,盾构前方20m左右有明显沉降,约3~5mm。
掘进过程中刀盘位置沉降约4~13mm,同步注浆后沉降有收敛,盾尾拖出15m后沉降基本稳定。
地面沉降主要受工程地质、水文地质、管片衬砌注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。
本文结合南宁市轨道交通一号线西民盾构区间地面沉降的工程实例,从盾构工法特性、同步注浆、盾构姿态及线路走向等方面着手,重点对土压平衡盾构施工过程中产生的地面沉降的现象、影响因素及应对措施进行分析研究,为解决盾构在砂层中地面沉降的问题提供一些参考建议。
2工程概况及地质分析西乡塘客运站~民族大学站区间位于南宁市大学西路,西乡塘客运站与民族大学之间路段。
区间周边规划用地以商业、教育、居住、军事用地为主。
勘察场地属邕江北岸Ⅱ级阶地,属侵蚀堆积河谷阶地区,地面高程76.04~82.99m,相对高差6.95m。
隧道右线长1149.001m,左线隧道长1144.453m。
本区间主要穿越地层为粉质粘土②5-2、粉土③1、粉(细)砂④1-1、中砂④2-1、砾砂④4-2、圆砾⑤1-1、卵石⑤1-2、泥岩、粉砂质泥岩⑦1-1(E)泥岩、粉砂质泥岩⑦1-2(E)、泥岩、粉砂质泥岩⑦1-3(E)。
本区间隧道左线在始发后145m,里程ZSK5+825.770~ZSK6+052进入粉(细)砂④1-1层,且顶部高度逐渐增加,右线在105m后进入粉(细)砂④1-1层,里程为YSK5+302~YSK6+787。
隧道埋深约10-15m,砂层为富水层,具有承压性。
具体地质情况见下图:图1 右线砂层段地质剖面图3地面沉降跟踪及分析3.1地面累计沉降统计本区间监测控制值为单次沉降±3mm,累计沉降(-30mm,+10mm)。
截至2014年4月9日晚上19点,隧道上方地表累计沉降统计数据见表1,表1 4月9日17:00监测数据汇总表测点编号对应里程/环数2014-4-8-23:00刀盘5676.962014-4-9-9:00刀盘5670.962014-4-9-17:00刀盘5669.392014-4-9-23:00 本次累计本次变量本次累计本次变量本次累计本次变量本次累计本次变量(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)D133-R YSK5+710(正326环)-22.58 0.14 -23.11 -0.53 -21.09 2.02D132-R YSK5+705(正330环)-22.22 0.02 -22.70 -0.48 -21.36 1.34D131-R YSK5+700(正333环)-32.26 -0.32 -33.35 -1.09 -32.22 1.13D130-R YSK5+695(正336环)-38.28 -2.00 -40.70 -2.42 -39.38 1.32D129-R YSK5+690(正340环)-33.33 -1.79 -39.41 -6.08 -38.32 1.09D128-R YSK5+685(正343环)-31.27 -6.16 -40.32 -9.05 -40.30 0.02D127-R YSK5+680(正346环)-17.49 -6.07 -29.51 -12.02 -31.52 -2.01D126-R YSK5+675(正350环)-9.04 -4.29 -21.39 -12.35 -25.39 -4.00D125-R YSK5+660(正353环)-2.88 -1.51 -10.68 -7.80 -14.90 -4.22D124-R YSK5+655(正356环) 1.61 -0.30 -0.78 -2.39 -3.80 -3.02D123-R YSK5+650(正356环)-0.17 -1.08 -0.54 -0.37 -1.15 -0.61D122-R YSK5+645(正360环) 4.93 0.80 4.66 -0.27 5.39 0.73D121-R YSK5+640(正363环)0.20 3.85 -1.33 -1.53 1.01 2.34D120-R YSK5+635(正366环)-0.91 -0.91 -2.00 -1.09 -5.21 -3.21D119-R YSK5+630(正370环)/ / 0.80 0.80 2.40 1.60D118-R YSK5+625(正373环)/ / / / -1.24 -1.24 上为初始值备注:1、上述测试值单位均为“mm”,其中“+”值表示隆起,“-”值表示下沉;2、上述测点均位于盾构右线隧道中线正上方。
图2 9日17点监测累计沉降情况(单位:mm)3.2单次沉降统计2014年4月4日至4月9日,盾构掘进过程中盾体前后位置沉降见下图:图3 4月4日至4月9日监测情况从图2-图3可以看出,该段沉降有以下规律:(1)盾构到达前盾构切口前方的影响距离约20m,约等于覆土厚H+盾构直径D=14+6.28=20.28m。
切口前0~5m,小于5mm;切口前大于5m位置,沉降小于3mm。
(2)盾构到达位置,在盾构刀盘切削土体位置,由于刀盘掘进的扰动和在盾构掘进位置沉降较大,一般在5-10mm。
(3)盾构通过未脱出盾构时,盾体在盾体前进过程中,由于盾体切削土体外径比盾体大3cm,由于不能同步注浆。
在通过刀盘后继续沉降。
一般达到5-12mm。
(4)盾尾脱出时,盾尾脱出后通过同步注浆和二次注浆,沉降逐渐收敛。
地面沉降速率明显降低。
一般单次测量为1-3mm。
(5)盾尾脱出后期沉降。
盾尾脱出后 10m,沉降速率明显降低,沉降小于1mm。
通过二次注浆补强,盾尾15m后地面沉降达到稳定。
4地面沉降的影响因素分析4.1地表沉降原因在软土地层中开挖隧道,不论采取任何施工技术都将引起地层运动,产生地面沉降。
盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是地面沉降的基本原因。
4.1.1地层损失地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差(地层损失率指地层损失体积占盾构理论排土体积的百分比)。
周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。
引起地层损失的施工及其他因素是:(1) 开挖面土体移动当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正向土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。
(2) 盾构后退在盾构暂停推进中,由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退,使开挖面土体坍落或松动,造成地层损失。
(3) 土体挤入盾尾空隙由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。
(4) 改变推进方向盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。
(5) 随盾构推进而移动的盾构正面障碍物,使地层在盾构通过后产生的空隙无法及时压浆填充,引起地层损失。
(6) 盾构移动对地层的摩擦和剪切。
(7) 在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。
(8) 隧道衬砌沉降较大时,将引起地层损失。
4.1.2受扰动土的固结盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。
当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。
在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。
此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。
其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。
土体受扰动后,土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形,在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。
在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性粘土中,次固结沉降往往要持续几年以上,它所占的沉降量比例可高达35%以上。
4.1.3地下水流失在深埋隧道中,地层损失造成的建筑物的沉降主要影响的是端承桩,而地下水大量流失造成地下水位下降则主要影响的是浅基础和长度较短的摩擦桩,特别是基础以下存在间隙率较大的地层,如中、粗砂层所造成的沉降较大。
由于土压平衡式盾构机在掘进过程中,拱顶同步注浆普遍存在不密实情况,导致拱顶处沿隧道方向存在水力连通,当盾构长时间停止掘进时,地下水容易从盾构机后方流至开挖面,引起地下水大量流失,当地层起伏较大的地层或存在地质钻孔封孔质量不好时,容易与上部地层形成水力通道,直接贯通隔水层引起地下水位下降;另外在含水量较大的地层中停机也会造成开挖面较大的水量流失。
从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出,控制盾构施工参数如推力、推速、正面土压、同步注浆量和压力等,可有效地抑制其引起的地面沉陷。
5 地面沉降的控制措施5.1盾构机过砂层前的维修与保养保持盾构机的连续、快速掘进是通过砂层地段行之有效的方法,而保证盾构机及配套设备的正常运转是连续掘进的重要前提,因此在通过砂层段前将对盾构机进行全面的维修、保养。
⑴盾尾密封的维护由于砂层段富含地下水,隧道断面上部岩层软弱,为了确保盾尾密封的有效性,在通过砂层段使用质量较好的德国康达特90盾尾密封脂,并且增大密封脂的使用数量,盾尾密封脂必须在掘进过程中不间断注入。
如果密封中缺少润滑脂,则盾尾注浆注入的浆液会透过密封并填充密封间隙,导致密封失效。
如果停驻时间较长,应注意不要让密封件被加注的砂浆所固结。
为避免这种情况的发生,有必要在砂浆粘结前,将隧道掘进机向前位移若干厘米,并使用尾部密封脂填充当前间隙。
同时还要调整好盾构机姿态,尽量防止盾尾转弯角度过大。
⑵其它部位的维修与保养在盾构到达砂层前要立即对盾构机的液压、电气、水循环、润滑、注脂、注浆、泡沫、铰接等系统进行检修,重点内容包括:空压机的检测与维修、螺旋输送机闸门检测与维修、注脂系统的检测与维修、管片拼装机的检测与维修、泡沫系统的检测与维修、对液压系统进行状态监测。