卓总土压盾构地层沉降控制技术
盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施
盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。
目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。
但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。
盾构法施工虽然优点颇多,但是也存在诸多问题。
本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论,分析产生的原因及寻找控制方法。
一,地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段:最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降,如图l所示。
第一阶段:最初的沉降。
该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降,也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。
指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3~12m)的时候开始,直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。
第二阶段:开挖面前方的沉降(或隆起)。
这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。
它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。
第三阶段:盾构机经过时沉降。
该沉降是在土体的扰动下,从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。
第四阶段:盾尾空隙沉降。
该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。
土的密实度下降,应力释放是其土力学上的表现。
第五阶段:固结沉降,它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。
经前人研究发现,第一阶段沉降占总沉降的0~4.5%,第二阶段沉降占总沉降的0~44%,第三阶段沉降占总沉降的15~20%,第四阶段沉降占总沉降的20~30%,第5阶段沉降占总沉降的5~30%。
2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS,盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件;而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。
一种盾构隧道施工地表沉降精准控制的方法
一种盾构隧道施工地表沉降精准控制的方法随着城市的不断发展,交通建设的需求也越来越大。
为了满足人们对于交通的需求,盾构隧道作为一种重要的交通建设方式,得到了广泛的应用。
然而,在盾构隧道的施工过程中,地表沉降问题一直是一个不容忽视的难题。
如果沉降控制不精准,就会对周围的建筑物和地下管线产生不良影响,甚至引发灾害事故。
因此,如何实现盾构隧道施工地表沉降的精准控制成为了一个亟待解决的问题。
在盾构隧道施工地表沉降精准控制的方法中,最常用的是基于监测与预测的控制方法。
通过对盾构隧道施工过程中的地表沉降进行实时监测,并根据监测数据进行预测和分析,可以及时发现问题并采取相应的措施进行调整和控制。
在盾构隧道施工前,需要进行详细的地质勘探和工程测量,确定地下情况和地表沉降的潜在影响范围。
在施工过程中,需要对盾构机的掘进参数、土壤条件等进行实时监测,获取准确的数据。
在监测数据的基础上,通过数学模型和计算方法进行地表沉降的预测。
根据盾构隧道的施工方案和地质情况,可以建立相应的模型,预测地表沉降的幅度和范围。
同时,还可以通过计算控制点的沉降速度和沉降量,及时预警并调整施工参数。
第三,通过采取合理的施工措施和技术手段,控制地表沉降的幅度和范围。
在盾构隧道施工过程中,可以采用补偿注浆、土体加固、减小掘进参数等方法,减少地表沉降的影响。
同时,还可以通过调整盾构机的掘进速度和方向,避免对地表造成过大的压力和沉降。
监测与预测的控制方法还可以结合其他技术手段,如人工智能、物联网等,实现更加精准的地表沉降控制。
通过人工智能算法的优化和物联网设备的应用,可以对盾构隧道施工过程进行实时监测和预测,提高控制的精度和准确性。
盾构隧道施工地表沉降精准控制是一个复杂而重要的问题。
通过监测与预测的控制方法,可以及时发现问题并采取相应的措施进行调整和控制。
同时,结合其他技术手段的应用,可以进一步提高控制的精度和准确性。
通过不断的研究和实践,相信在未来的盾构隧道施工中,地表沉降控制会得到更好的解决,为城市的发展和交通建设做出更大的贡献。
盾构施工地面沉降控制技术
盾构施工地面沉降控制技术摘要:随着现在对环境控制的要求越来越高,对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格(一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~-30mm 之内)。
盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态,虽从理论上可实现无沉降施工,但限于目前工艺和施工手段、操作质量,几乎无法做到地面无沉降或隆起。
关键词:盾构施工;沉降;监测一.工程概况大连地铁2号线201标段西安路站~交通大学站区间隧道起讫里程为DK16+787.331~DK18+443.793,全长1656.462米。
区间出西安路站后,沿西安路方向斜向西南方向行走,穿越大连市发电厂、马栏河转向,沿西部大通道侧边向西北方向走行,再次穿越马拦河后,穿越大连市自来水集团有限公司后并入黄河路,到达交通大学站,区间下穿建筑物较多,包括5、6、7层建筑物各1栋,2层2栋和1层3栋及大连市发电厂、大连市自来水集团有限公司大片厂房。
地下管线密布,纵横交错,种类繁多。
采用盾构法施工,区间隧道施工要在不影响临近建筑物和市政管线正常使用的条件下进行。
二.沉降的基本规律根据盾构施工引起纵向地表沉降时间先后,按地表沉降变形曲线的形态,将纵向地表沉降划分为五个阶段:即盾构到达前地表沉降、盾构到达时的地表沉降、盾构通过时的地表沉降、盾尾建筑空隙引起的沉降及后期地表固结沉降。
1.盾构到达前地表沉降:盾构开挖面尚未到达测点以前的沉降或隆起主要是由密封仓压力波动引起,当密封仓压力偏低时造成盾构开挖面应力释放,引起地面沉降;反之,开挖面土体挤压, 引起地面隆起。
2.盾构到达时的地表沉降:开挖面到达测点,周围土体因开挖卸荷导致弹性或塑性变形发生, 引起地面沉降;如开挖面设定压力过大时,产生隆起。
3.盾构通过时的地表沉降:开挖面到达测点至盾尾离开测点期间发生的沉降或隆起.主要是由于盾壳向前移动过程中盾壳对地层的摩擦和剪切作用所引起,盾壳外壳表面在施工过程中被粘附上一层黏土或浆液,是盾壳体外周尺寸实际增大,从而增大了盾构建筑空隙,亦增加了地表变形。
地铁盾构施工地表沉降及其控制措施
地铁盾构施工地表沉降及其控制措施随着城市建设规模的增加,地铁施工也越来越多。
因为地下施工导致的地面沉降等问题随之增多,给城市环境、交通和人民生活带来负面影响。
文章围绕地铁盾构施工中地表沉降问题进行讨论,阐述了发生沉降的主要运营和不同阶段地表沉降的特点,其次对地表沉降影响因素进行了分析,最后对如何实施有效防范措施,加强地铁盾构施工地表沉降控制提出自己的看法和建议。
标签:地铁;盾构施工;地表沉降;注浆;土压力引言地下铁路是现代城市交通体系重要的组成部分,在城市建设、经济发展和提高人民生活水平方面发挥了重要作用。
由于地铁主要设施位于地面以下,使得地下施工成为地铁建设工程的主体。
在地铁地下施工过程中,地面沉降、塌陷和开裂等问题时有发生,不仅造成城市环境破坏,也给地铁工程自身带来巨大安全隐患。
在地铁工程中,盾构结构施工往往会引发地表沉降现象,针对地铁盾构施工地表沉降问题进行深入研究,制定安全防范措施,对应数量和规模不断呈现上升趋势的地铁工程来说无疑是十分重要的。
1 地铁盾构施工过程中地表沉降原因分析大量实际统计数据表明,地铁盾构工程中引发地面沉降的原因包括施工造成的地层损失、地铁盾构隧道附近地层因为遭受扰动和剪切破坏而导致的重塑土再固结等。
在众多地面沉降现象中,施工地域地层受盾构推进造成的挤压、超挖以及盾构尾部压浆的影响而发生扰动,从而导致地铁隧道附近的地层形成正、负超孔隙水压力,最终导致的地层沉降称之为固结沉降。
根据形成机理不同,固结沉降包括主固结沉降和次固结沉降两种沉降方式。
受超空隙水压力消失影响导致的土层压紧密实形成的沉降是主固结沉降。
因土层骨架结构发生蠕动使土层在剪切力作用下发生变形导致的沉降是次固结沉降。
2 不同施工阶段地表沉降特点概述随着地铁盾构施工的不断推进,因其引发的地表和土体沉降也在不断发生着变化,根据施工进展,与其对应的地表沉降也随之分为五个发展阶段,即初始沉降、开挖面前方变形、盾构通过时、盾尾空隙沉降、后续沉降。
地铁盾构施工中的地表沉降及其控制技术
地铁盾构施工中的地表沉降及其控制技术摘要地下盾构穿过复杂的富水地层时地层极易失水而造成地面沉陷。
结合工程实例,阐述了采用注浆技术解决此类问题的技术思路、方法及具体实施工艺。
关键词盾构施工地表沉降注浆控制1 引言随着城市化的快速发展,城市所面临的交通、土地矛盾日益突出,因而,地下隧道交通及各类地下工程成为解决矛盾的一个重要方面,大量的地下工程建设引发的地面沉降,地面塌陷和地面裂缝层出不穷,如何避免和防止城市地铁工程建设中的地面变形地质灾害问题已成为地铁工程建设中的重要课题。
2 地铁工程产生地质灾害的工程地质特性在城市地铁工程建设中,地质灾害多发的地层一般为松散人工堆积层,河相、湖相或滨海相沉积覆盖层,岩层多为软弱、裂隙发育或风化强烈或岩溶发育的地层,具体有人工杂填土层、砂层、粉细砂层、砂砾( 卵) 石层或孔隙率高的黏土层、淤泥层、透水性强的构造破碎带、强风化、中风层、以及岩溶地层。
这类地层的普遍特性是高孔隙率、高含水、高透水性。
3 地质灾害成因分析在城市地铁工程建设中,无一列外不是必须对地层实施开挖、掘进,实际上,在对原始地层进行开挖、掘进的过程,即是对地下水文工程地质环境的破坏过程,它不但改变了地层的应力结构,即使在构建起人工结构后,也强制地层应力进行重新分布、平衡,在这个过程中,必然引起地层变形的发生,严重的引起地面变形沉降、开裂,建筑物变形、开裂。
尤其是高地下水位条件下,地层开挖掘进时,大量地下水沿开挖面流失并排出,造成地下水位大面积下降,从而引发一系列地面地质灾害问题。
4 典型沉降变形控制及防治技术4.1 盾构施工引起地面及建筑物下沉并变形开裂4.1.1 灾害现象及成因在某地铁施工中,当向盾构机土仓加压至2.3 bar时,发现盾构机部位地面出现隆起的现象,且地面补注浆孔施工时所挖的探槽多点窜气; 监测数据显示地面下沉幅度较快。
2009 年6 月10 日晚11 时,盾构机盾尾上部的地面建筑物—汽车修理厂部分地面突然下沉,面积约40 m2,下陷深度约2.5 m,同时出现房屋基础的独立柱下沉,墙面开裂。
盾构施工地面沉降控制要点
盾构施工地面沉降控制要点发表时间:2017-10-17T15:02:17.323Z 来源:《防护工程》2017年第16期作者:郑晓锋[导读] 开挖面稳定在盾构施工中是至关重要的。
在泥水盾构中,形成弱透水的泥膜、控制泥水压力是两大关键问题。
中铁工程装备集团技术服务有限公司河南郑州 450000摘要:本文围绕盾构法隧道引起地面沉降这一问题进行了探讨。
先对盾构施工的原理和关键因素进行了阐述,对盾构隧道的地面沉降这一问题给出一个定性的解释;围绕引起沉降的机理,对盾构隧道地面沉降的主要影响因素进行了总结,最后简单介绍盾构隧道沉降控制措施和控制原则,为盾构隧道施工提供有益的参考。
关键词:盾构隧道;沉降控制1盾构隧道引起地面沉降的机理分析1.1盾构施工的原理1.1.1开挖面的稳定开挖面稳定在盾构施工中是至关重要的。
在泥水盾构中,形成弱透水的泥膜、控制泥水压力是两大关键问题;在土压平衡盾构中,使切削下的土体具有塑流性并在土仓内充满,用螺旋输送机来排土,通过控制千斤顶的推力和螺旋输送机的排土量来稳定开挖面。
1.1.2盾构推进与衬砌拼装盾构推力是盾构施工中的重要参数,需要严格控制,如果推力过小,可能会引起开挖面的失稳,推理过大,肯定会造成土体隆起。
盾构的千斤顶在推进一环后就会收缩回来,完成拼装衬砌。
1.1.3壁后注浆盾壳外径大于管片外径,盾构施工在几何上存在建筑空隙,如果不做处理会加剧土体的扰动。
所以在盾构机上设置注浆系统,盾壳脱离管片后,在管片壁后注浆填充建筑空隙。
1.2地面沉降的影响因素盾构施工过程造成地面沉降的影响因素可归纳为:隧道埋深;开挖断面形状和尺寸、土层条件、地表下富含的地下水、开挖面土体的侧压力系数、受扰动的土体发生固结、开挖面土体发生移动、盾构机的暂停推进或后退、盾尾后边的土体压入盾尾空隙、盾壳的移动对土层产生摩擦和剪切。
1.3盾构施工引起的地层变形特征虽然盾构法与浅埋暗挖施工存在较大的差异,但是针对引发的地层变形来看,国外通过大量的理论分析和实际的资料分析表示,其区别也不是很大。
盾构施工地面沉降的控制技术
盾构施工地面沉降的控制技术现在对环境控制的要求越来越高,对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格(如上海,广州的多座地铁隧道的建设.一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~-30mm 之内) 。
盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态,虽从理论上可实现无沉降施工,但限于目前工艺和施工手段、操作质量,几乎无法做到地面无沉降或隆起。
目前,国内外许多学者从事这一方面的研究,内容包括盾构施工引起的地表沉降、地层沉降以及盾构施工对邻近建筑物(桩基及已建隧道等)的影响等。
研究的方法主要有经验公式法、离心模型试验和有限元法等。
第一节盾构施工引起的沉降理论和基本规律1、盾构施工引起的沉降理论盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,这是构成地面沉降的根本原因.在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动,必然引起地表变形.表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。
土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言,大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放,体积、含水量或孔隙水压力的变化,特别是土体结构或组构的破坏和变化(如填土路基等)[2]。
图5-1-1 盾构施工对土体的扰动盾构前进过程中需要克服盾构外壳与周围土体的摩擦力F1、切口切入土层阻力F2、盾构机和配套车架设备产生的摩擦力F3、管片与盾尾间的摩擦力F4、开挖面的主动土压力F5,当千斤顶推力T≥F1+F2+F3+F4+F5 时,盾构前方土体经历加载阶段,产生如图5-1-1 所示的挤压扰动区①,开挖面受挤压作用引起土体压缩并使土体前移和隆起,盾构机工作正常时为此状况;当T<F1+F2+F3+F4+F5 时,盾构机处于静止状态,该状态对应于千斤顶漏油失控,土体严重超控,盾构机前方土体则要经历卸载阶段,产生土体向内临空面移动,地表出现下沉.为减少开挖面土体的扰动,应尽量保持密封舱内压力Pi 稍大于主动侧压力Ph 和水压力Pw 之和,开挖面正前方区域内土体由于刀盘的挤压搅削作用,将受到强烈的扰动而发生破坏,含水量降低,其力学参数将发生很大的变化。
土压平衡盾构施工地层沉降控制技术_secret
土压平衡盾构施工地层沉降控制技术1 概述土压平衡盾构由盾壳、刀盘及刀盘驱动装置、密闭土舱、盾构千斤顶、螺旋输送机、管片拼装机械手、自动导向系统、盾尾密封装置和人闸等组成,基本工作原理为:盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转,在千斤顶推力的作用下,刀盘上被切割、破碎的碴土,经过开口进入密闭土舱内,当密闭舱内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时,端部伸入土舱下部的螺旋输送机排土,控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度,达到土舱内的泥土压力与开挖面压力的动态平衡。
碴土通过电瓶车拖碴车运至洞外。
国内外实践表明,即使在当前盾构施工技术日趋完善的今天,在掘进过程中也难以避免地面隆陷及地层水平位移情况的发生,客观因素主要有:①地质勘探资料与土层实际情况存在偏差,且地质情况往往复杂多变;②由于规划不利,盾构隧道经常近距离的从大量地面建筑物基础下面通过;在一些老城区,隧道上方分布着许多建筑年代久远的对地层变形十分敏感的地下构筑物、地面建筑物;③盾构施工是一个系统工程,施工中间环节多、影响因素多,稍有不慎,容易出现控制不到位的情况;④掘进施工本身就是一个主动对围岩扰动的过程;⑤现在对环境控制的要求越来越严格等。
由盾构施工引起的地层沉降过大时,可导致地表建筑物倾斜、开裂、倒塌;地下管线断裂;地面凹陷、隆起;桥面开裂等。
引起的地层水平位移过大时可能引起地下桩基偏移及管线与通道错位,甚至毁坏,对周围环境产生了不利影响。
因此有必要对盾构施工引起的地层变形情况进行研究,提前采取相应的预防措施,使施工安全顺利进行,周围环境少受影响。
2盾构施工引起地面沉降原因分析通过对盾构施工过程的分析,可得盾构施工引起地面沉降的原因主要有以下3个:2.1盾构掘进时的地层损失掘进时地层损失的产生主要有4个方面的原因:(1)刀盘前方土体的水土压力没有得到及时有效地平衡,使盾构前方土体被迫处于不稳定状态。
这种地层损失极为有害,是地面沉降产生的主要原因之一。
2023年特殊地段盾构掘进的沉降控制技术
2023年特殊地段盾构掘进的沉降控制技术引言随着城市的发展和人口的增加,地下空间的利用成为了一种重要的发展趋势。
在城市规划和建设过程中,盾构掘进是一种常用的地下工程技术,用于建设地铁、隧道和地下综合管廊等工程。
然而,盾构掘进过程中往往会产生沉降,对地上建筑物和地下管线等结构造成不可逆的影响。
因此,如何控制特殊地段盾构掘进的沉降成为了一个重要的研究领域。
一、盾构掘进的沉降机理盾构掘进是通过盾构机来进行的,在盾构掘进的过程中,同时进行开挖和同步衬砌的操作。
开挖过程中,盾构机施加了较大的盾构推力和刀盘扭矩,使得地下土体发生位移和变形,从而导致沉降的产生。
同时,衬砌过程中,新的混凝土结构也会对地下土体施加一定的荷载,使得沉降进一步发展。
2023年特殊地段盾构掘进的沉降控制技术(二)针对特殊地段盾构掘进的沉降控制,目前主要采用以下技术:1. 沉降预测模型在盾构掘进前,需要建立合理可靠的沉降预测模型。
该模型可以基于盾构机的参数、地质条件、衬砌形式等多个因素进行建立,通过数值模拟或实际工程经验的方法来预测盾构掘进过程中的沉降情况。
通过沉降预测模型,可以提前评估盾构掘进对地上结构造成的影响,并采取相应的防治措施。
2. 注浆技术注浆技术是一种常用的盾构掘进沉降控制技术。
通过在盾构掘进前后注入合适的注浆材料,可以填充地下土体的裂缝和空隙,增强土体的稳定性,减少沉降的产生。
注浆技术可以根据实际情况选择不同的注浆材料和注浆参数,以达到控制沉降的效果。
3. 地下连续墙技术地下连续墙技术是一种在盾构掘进过程中采取的沉降控制技术。
通过在盾构掘进的前方或后方施工地下连续墙,可以有效地限制土体的沉降范围和程度。
地下连续墙可以由钢板桩、混凝土桩或滑移桩等材料构成,具有较强的抗拔和抗侧推能力。
4. 地面压实技术地面压实技术是一种在盾构掘进过程中采取的沉降控制技术。
通过在盾构掘进的前方或后方进行地面压实,可以增加地面土体的密实度和承载能力,减少沉降的产生。
软土地层盾构施工中地表沉降分析及控制措施
软土地层盾构施工中地表沉降分析及控制措施摘要:随着社会经济的提升和科技水平的不断发展,目前,城市轨道交通在我国城市发展中也占据了重要地位,成为城市居民日常出行的主要交通工具之一。
而盾构施工掘进技术作为地铁隧道的主要掘进工艺之一,在地铁建设中有着不可取代的地位。
因此本文将对地铁隧道盾构施工地表沉降进行分析,仅供参考。
关键词:城市地铁隧道;地表沉降;控制措施1 引言在当前社会城市化发展中,为了更好地改善城市交通,不少城市修建了地铁,解决了道路拥挤的问题,提高了人们的出行质量。
但是,在地铁隧道工程施工中,在面临复杂地质条件下会出现地表沉降的可能,无法满足城市地铁隧道的施工需求。
因此,在地铁隧道施工中,施工单位应该结合城市地铁隧道的工程特点,分析影响地表沉降的现象问题,通过工程地形、地质及水文等具体状况,明确隧道地表沉降的施工方案,以保证地铁隧道施工的安全性。
2 基坑周边地基沉降影响因素2.1 基坑围护结构大量工程实践表明,基坑围护结构的刚度跟基坑周边地表沉降量有较大的相关性,围护结构刚度越大,越不容易变形,从而限制住了坑壁土体的水平向位移。
基坑施工开挖时,开挖完成到支护之间的时间间隔长短也会影响基坑周边地基的沉降量;采用分布开挖时,分布开挖的面积越大,无支护坑壁暴露的时间越长,基坑周边的沉降量越大。
因此,施工单位应根据施工条件与工程要求合理选择支护结构形式和开挖方式,尽快对坑壁进行支护。
2.2 软土性质由于软土具有较高的含水率和孔隙比,故其压缩性较高,承载力和抗剪强度很低,透水性较差。
当工程遇到软土地基时,支护难度要明显大于普通地基土工程。
并且开挖基坑时,施工机器的振动和碾压会扰动原状土,使得原状土的屈服应力急剧下降。
在基坑开挖的前期可能会出现落石坍塌等现象,并且在进行支护时容易造成支护结构入土深度不足,承载力不够,从而进一步导致支护结构出现转角或者位移,从而引起周边地基沉降。
对于高灵敏度软土工程地段,建议施工前对地基进行加固。
砂砾地层土压平衡盾构施工地表沉降控制措施
施工技术1 工程概况本工程盾构施工中,现场适配2台盾构机,一家村站大小里程端均为盾构始发井。
首先由一家村站大里程盾构井完成左线盾构机吊装、组装,调试过程中完成右线盾构机吊装、组装,完成双线始发、掘进;然后在东二环路站小里程盾构井接收,转场至一家村站小里程盾构井完成二次始发,成吉思汗公园站大里程盾构井接收。
联络通道施工在区间完成后进行。
2 盾构掘进2.1 掘进施工参数隧道范围内地层主要为圆砾、砂砾层,由于处于始发掘进阶段,推进速度初始设定为<20mm/min,初始设定刀盘转速应<1.0r/min。
正常掘进时推进速度为30~50mm/min。
根据工程情况,确定盾构最大推进速度80mm/min。
2.2 方向控制盾构机运行阶段,水平向左偏时有必要提升左侧千斤顶油压力;若存在右偏现象,宜适当提升右侧千斤顶油压力。
竖直方向控制与水平方向控制相同。
2.3 盾构调整注意事项1)刀盘换向时速度需得到合理控制,速度不可过快。
2)从地面、地层情况出发,在此基础上灵活调整推进工艺参数,有效控制盾构施工误差。
3)蛇形修正工作中,采取长距离慢修方式。
处于直线推进施工环境中时,调节盾构机位置,其需要与轴线前方一点共线,并将其作为基准线,以便展开线形管理工作。
若处于曲线推进作业环境中,盾构机与前方一点形成连线,并与设计曲线保持相切的关系。
3 土压盾构施工中地表沉降原因分析3.1 开挖面土体的三维移动施工作业的持续推进会对开挖面造成不同程度影响,如果开挖面承受的支护压力偏小且未达到土体原始侧向应力,土体将发生向盾构内移动的现象,随之出现地层损失,致使盾构上方土层发生较明显沉降。
反之,如果开挖面承受的支护压力明显偏大,施工中则会发生土体向前移动的现象,出现负地层土层损失,最终使得盾构上方土层表现出隆起的问题[1]。
3.2 盾构后退盾构后退过程中,会对开挖面土体造成影响,使其出现坍落或松动现象,严重时会引发地表沉降。
若针对土层采取降水疏干措施,那么土体所受应力会呈现明显提升的趋势,不利于土体固结,使其发生大范围变形。
盾构法施工地表沉降及其控制
盾构法施工地表沉降及其控制摘要:盾构法施工是目前一种主要的施工方法,其施工过程中不可避免的会对周围岩土体产生扰动,引起的地表沉降可能影响地面建筑物和既有管线设施,当地表沉降达到一定程度时将影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用。
本文主要研究了产生地表沉降的原因以及因地表沉降带来的对周边建筑的影响,从而制定有效的措施,防治地表沉降带来的不利影响。
关键词:盾构法;地表沉降;原因;影响因素;控制1前言在如今日益繁杂的情形下修建地铁,对施工工艺要求较严格,而盾构法以其特有的机械化、智能化的操作方式很快得到了广泛的推广及应用,并取得了斐然的成绩,但是以盾构正上方为中心的地表沉降仍不能够得到完全的控制,一旦沉降达到一定的限值就会影响到地面建筑物及其它相关设施的安全使用,严重时可导致建筑物倾斜甚至倒塌。
所以目前就如何控制地表沉降成为了盾构施工人员非常关心的问题之一。
2盾构法地铁区间隧道建设一般都采用盾构法施工,盾构法施工是在闹市区和水底的软弱地层中修建地下工程较好的施工方法之一。
盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备, 以盾构机的盾壳作支护, 用前端刀盘切削土体, 由千斤顶顶推盾构机前进,以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌, 从而形成隧道的施工方法。
3地表沉降的阶段划分目前较为常见的是把沉降划分为5个阶段,如果在施工时能够选择合适的盾构形式,进行合理的掘进管理,各个阶段的变形均可以控制在最小限度内。
3.1 前期沉降盾构向前推进时,当盾构开挖面尚未到达测点以前(距开挖面还有几十米,通常为大于2.5d,d为隧道直径)的沉降或隆起,它主要是因泥水压力的波动而引起。
当开挖面泥水舱的泥水压力偏低时,造成盾构开挖面应力释放,从而引起地表沉降,当开挖面泥水舱内泥水压力偏高时,使开挖面土体受挤压,从而引起地表隆起。
3.2 开挖前的沉降自开挖面距观测点约几米(0-2.5 d)时起,直至开挖面位于观测点正下方之间所产生的隆起或沉降现象,多由于开挖面的崩塌、盾构机的推力过大等所引起的开挖面土压力失衡所致,是由土体应力释放或盾构开挖面的反向土压力、盾构机周围的摩擦力等的作用而产生的地基塑性变形。
特殊地段盾构掘进的沉降控制技术
特殊地段盾构掘进的沉降控制技术特殊地段的盾构掘进工程在很多情况下都面临着复杂的地质条件和工程环境,因此沉降控制成为工程设计和施工中的重要问题。
为了保证盾构施工过程中的安全和顺利进行,需要采取一系列的沉降控制技术。
一、盾构沉降机理分析盾构施工过程中的沉降主要是由于地下土层的移位和固结引起的,而盾构机和施工荷载则是引起地下土层移位和固结的主要因素。
盾构的开挖会导致土体的相对沉降,同时也会引起管片的沉降。
因此,盾构沉降控制技术主要是通过减小土体相对沉降和管片沉降来实现。
二、盾构工程沉降控制技术1. 前摩擦压力控制技术前摩擦压力控制技术是在盾构机前端设置切削压力与注浆压力之间的平衡。
通过合理控制注浆压力和盾构机切削压力的大小,可以控制盾构机前端的土壤移位和固结,从而减小沉降。
2. 后沉降补偿控制技术盾构机后沉降补偿控制技术主要是通过在盾构机后部施以适当的沉降荷载,来补偿土体的相对沉降。
通过在管片上设置沉降块或施加额外荷载,可以实现沉降的控制。
3. 土体稳定性控制技术土体稳定性控制技术主要是通过改善土体的稳定性和抗剪强度,减小土体的变形和沉降。
可以采用加固土体、注浆加固和喷射混凝土等方法来提高土体的稳定性。
4. 地下水位控制技术地下水位的控制对于盾构施工过程中的沉降控制非常重要。
因为地下水位的升降会直接影响土体的稳定性和水分含量,从而影响盾构施工过程中的沉降。
因此,需要通过设置合理的降水井和排水系统来控制地下水位。
5. 监测与预警技术在盾构施工过程中,需要对沉降进行实时监测和预警,及时采取相应的措施进行调整和修正。
可以通过安装监测设备,如沉降仪、应变传感器和GPS定位系统等来实时监测盾构施工过程中的沉降变化,并及时报警和采取措施。
总结:在特殊地段的盾构掘进工程中,沉降控制技术是保证施工安全和顺利进行的重要环节。
通过采取合理有效的沉降控制技术,可以减小地表沉降,保护周围建筑物和地下设施的安全。
同时,还可以保证盾构施工的顺利进行,提高工程的质量和效率。
盾构跟踪注浆控制沉降施工工法(2)
盾构跟踪注浆控制沉降施工工法盾构跟踪注浆控制沉降施工工法是一种基于盾构掘进技术和注浆技术相结合的施工方法。
它在进行地下隧道开挖的同时,通过对土体和围岩进行注浆加固,以控制地表沉降,保证施工的安全和稳定。
下面将详细介绍该工法的各个方面。
一、前言随着城市建设的不断发展,地下隧道的建设越来越多,而盾构机作为一种高效、安全、环保的开挖工具,正得到广泛应用。
然而,地下隧道的施工往往会对地表产生一定的沉降,给周围建筑物和地下管线带来安全隐患,因此需采取有效的措施来控制沉降。
盾构跟踪注浆控制沉降施工工法就是为了解决这个问题而设计的。
二、工法特点盾构跟踪注浆控制沉降施工工法具有以下几个特点:1. 结合盾构和注浆技术,充分发挥两者的优势,有效控制地表沉降。
2. 可根据实际情况调整注浆位置和浓度,灵活应对不同地质条件。
3. 施工过程中通过实时监测系统对盾构机、注浆设备等进行追踪和调整,保证施工的精确性和稳定性。
4. 施工速度较快,施工效率高,减少对周边交通和城市生活的影响。
三、适应范围盾构跟踪注浆控制沉降施工工法适用于各种地质条件下的隧道建设,尤其适用于需要保护地表建筑物和地下管线的城市区域。
该工法可根据实际情况进行调整和优化,能够在不同的地质条件下实施。
四、工艺原理盾构跟踪注浆控制沉降施工工法的工艺原理主要包括以下几个方面:1. 盾构机掘进:在盾构机掘进的同时,对地下土体进行强力排土,同时进行盾构全断面注浆。
2. 主注浆及辅助注浆:根据掘进位置和施工进度,对盾构工作面进行主要注浆和辅助注浆,以提高土体的稳定性和承载力。
3. 沉降控制:通过对地表沉降的实时监测和跟踪,控制注浆的时间、位置和浓度,达到减小沉降量的效果。
五、施工工艺盾构跟踪注浆控制沉降施工工法的具体施工工艺如下:1. 预施工准备:包括对施工现场进行勘测、设计施工方案,确定注浆孔位置和管道走向等。
2. 土体处理:在盾构机掘进的同时,通过强力排土的方式将土层排除,并及时进行盾构全断面注浆。
特殊地段盾构掘进的沉降控制技术范本
特殊地段盾构掘进的沉降控制技术范本引言:盾构法是当今最常用的地下隧道施工方法之一,广泛应用于城市地铁、水利工程、交通隧道等领域。
然而,在特殊地段盾构施工中,如遇到地质复杂、结构敏感或地上设施密集的区域,沉降控制成为一个难题。
沉降控制是指在盾构掘进过程中,通过采取一系列措施,控制地表沉降值在一定范围内,以保障地下施工过程中的安全和地上设施、建筑物的稳定性。
本文将针对特殊地段盾构掘进的沉降控制技术进行探讨,提出一套控制沉降的技术范本。
一、地质勘探与监测在特殊地段盾构掘进前,必须进行细致的地质勘探和预测工作,了解地下岩土结构、地下水位、地下管线等情况,综合分析风险因素,制定合理的施工方案。
在盾构掘进过程中,应建立一套完善的监测体系,包括地表沉降监测、地下管线位移监测、地下水位监测等。
通过及时监测和分析数据,得出施工过程中的沉降情况,及时采取措施进行调整。
二、合理控制盾构掘进速度盾构掘进速度过快是导致地表沉降较大的主要因素之一。
在特殊地段施工中,应根据实际情况,合理控制盾构掘进速度,尽量将速度控制在可控范围内。
盾构掘进速度的控制,可以通过调整推进力、增加刀盘转速、优化注浆方式等手段实现。
同时,还应根据实际监测数据,随时调整掘进速度,确保施工过程中的安全。
三、地表补偿措施在特殊地段盾构施工中,地表沉降往往会对地上建筑物和地下管线产生一定影响。
为了减小这种影响,可以采取地表补偿技术。
地表补偿技术包括预应力锚杆、多级千斤顶、水平支撑等。
通过这些措施,在施工过程中对地上建筑物和地下管线进行支撑和加固,以减小沉降对其造成的影响。
四、地下注浆技术地下注浆技术是盾构施工中常用的一种沉降控制技术。
通过注浆加固地层,改善地基条件,从而减小地表沉降。
地下注浆的选择和施工方案应根据地质情况和施工工艺确定。
常用的注浆材料有水泥浆、膨润土、乳化沥青等。
注浆方式包括反压注浆、单液注浆、纵向钻孔注浆等。
五、盾构机参数优化盾构机的参数设置也对沉降控制起着重要作用。
土压平衡盾构掘进地表沉降规律及控制方法
土压平衡盾构掘进地表沉降规律及控制方法蒋卓【摘要】对采用盾构法施工引起地表沉降的一般规律及类型进行了介绍,阐述了地面沉降产生的原因和机理,并对地面沉降量的大小,分布及具体控制方法作了说明,以期指导实践.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)007【总页数】3页(P146-148)【关键词】盾构法;地面沉降;规律;控制方法【作者】蒋卓【作者单位】中铁隧道集团二处有限公司,河北,燕郊,065201【正文语种】中文【中图分类】U455.43大量的隧道施工实践证明,无论采用何种施工方法,都不可避免地会引起地面沉降,采用土压平衡盾构施工也不例外。
地面不均匀沉降是致使建筑物破坏的主要原因,因此,认真分析盾构施工中地面沉降产生的原因与发生机理,针对具体情况采取合理措施,尽量减少地面沉降,力求确保施工过程中邻近建筑物的安全,已成为城市地铁工程中盾构法施工隧道成败的关键。
1 地面沉降的一般规律及类型采用盾构法施工,在隧道纵轴线上所产生的地表变形一般可划分为五个阶段,即盾构到达前、盾构到达时、盾构通过中、盾尾脱出时、后期沉降。
这五个阶段的一般变位—历时曲线如图 1所示。
由图 1可以看出,盾构施工引起地表变形主要可分为五种类型,各种类型沉降产生的时间、部位及主要原因见表 1。
表1 盾构施工引起的五种沉降类型沉降类型发生时间及部位主要原因先期沉降在盾构到达前软弱性粘土:开挖面的过量取土开挖面前部下沉(隆起)在盾构开挖面即将到达之前开挖面的土、水压力不平衡通过时下沉(隆起) 在盾构通过时盾构外围面与围岩发生摩擦或超挖使围岩扰动盾尾空隙下沉(隆起) 在盾尾刚刚通过处盾尾空隙的产生引起应力释放或壁后注浆压力过大后续下沉软弱粘土中出现的现象盾构推进引起地基松弛或扰动地层受扰动而引起应力变化,是产生位移的主要原因。
盾构法施工的隧道穿越的地层较复杂,变形相对会较大,表 1中的五种沉降类型都有可能发生。
2 地面沉降的原因与产生机理盾构掘进过程中,导致地面沉降的原因有多种,但其产生的机理不同,主要可分下列五个方面:1)开挖时的水、土压力不均衡。
软土地层盾构施工中地表沉降分析及控制措施
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1.施工管理方案较Байду номын сангаас落后
软土地层的盾构施工技术作为我国现代化地质处理技术的代表之一,但该工艺建设的过程中仍然存在许多不足,特别是方案的运行管理并不能满足现有施工建设的标准,成为了影响施工建设质量的重要因素。沉降问题的出现与施工管理现场具有密不可分的关系,良好的现场管理方案能够对每一个环节进行科学的管控,提高项目建设的基本质量。但我国相关的施工管理方案存在明显的落后,在实际操作过程中形成了不完善的数据分析,导致了地表层发生了便宜,最终形成了裂缝、沉降等问题的发生。
1.软土地层盾构施工地表沉降问题的作用机理
通过我国大数据的相关分析,软土地层的地表沉降问题出现的原因主要是由于盾构结构的施工对地下环境进行了破坏,并且在一定程度上影响了岩石层的稳固状态,进而导致了地表沉降问题的出现。盾构施工技术的应用将土仓压力进行了分离,盾构施工的压力明显不足以支撑土层的基本承载力,导致了地层出现了一定程度的损失,影响了岩石层内部的基本结构,在推力不足的情况下出现了地表的沉降。盾构施工的过程中对地下土层进行了不同程度的破坏,在该过程中将水压进行了一定程度的变化,对地下层的细孔水源进行了排挤,导致了地层结构出现了层次上的变动。但盾构施工应用后期,需要将地下水压进行恢复,导致了排水压力出现了变形,最终导致了地表出现了沉降[2]。
1.提高技术应用效率
根据我国软土地层建设的基本标准来看,我国目前使用的相关技术并不具备良好的应用效率,并且在相关技术的应用过程中无法保障地表结构的基本稳定,无法形成科学有效的技术应用方案。为了进一步解决该地质结构出现的沉降问题,需要对施工过程中的土压进行严格的控制,通过前期标准化的处理技术来提高土压控制的应用效率,保障施工过程中处于一个相对稳定的状态,保障施工的安全进行
试论盾构施工中地面沉降的控制措施
试论盾构施工中地面沉降的控制措施发布时间:2021-12-09T03:44:01.642Z 来源:《防护工程》2021年25期作者:陈小林[导读] 水利水电工程盾构隧洞施工不可避免的会对周围土体产生扰动,引起地面沉降。
广东建科建设咨询有限公司 510000摘要:水利水电工程盾构隧洞施工不可避免的会对周围土体产生扰动,引起地面沉降。
地面沉降的众多影响因素中,部分客观因素难以避免,但在盾构施工中应尽量减少主观因素的影响,根据控制基准值限制地表沉降,提高施工质量。
本文主要探究了盾构施工中地面沉降的影响因素及其控制措施。
关键词:盾构施工;地面沉降;影响因素;控制措施引言当前盾构法施工已经广泛应用于我国水利水电工程隧洞施工中,通过盾构法的使用,能够有效的提升工程的质量和进度。
同时我国也在盾构技术的应用中取得了一定的成功。
但不可否认,在具体的应用中还存在很多的问题没有得到有效的解决,比如盾构法隧洞施工过程中引起的地面沉降问题。
因此,需要寻求盾构法引起地面沉降的原因,并针对具体的原因采取针对性的措施。
一、盾构施工中地面沉降的影响因素在水利水电工程隧洞盾构施工过程中,引起地面沉降的影响因素有许多,主要包括如下几个方面:1、覆土厚度与盾构外径在水利水电工程隧洞盾构施工中,盾构外径会受到许多因素的影响,使得盾构外径呈现出动态变化的状态。
而随着盾构外径长度越大,盾构施工对土层产生的波动幅度就会越来越大。
与此同时,在地层波动中,地面下沉深度会随着沉降槽宽度的增加而增加,而隧洞的覆土厚度与盾构外径呈反方向关系,换而言之,覆土厚度越大,地层就会越稳定,那地面沉降值就会越小。
2、盾构穿越土层性质盾构施工中所涉及的土层种类比较多,很多土层都处于中间节点,不同的土层其物理性质不同,在盾构施工中,所体现出来的地面沉降现象也有一定的区别,在软土层中,所包含的穿越砂土层的隔离系数比较小,沉降量也更低。
基于盾构结构的不同,在穿越不同土质中所产生的地面沉降效应是有一定区别的,穿越砂土层相比于黏土层,宽度系数要低一些,所产生的沉降量更多。
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卓总土压盾构地层沉降控制技术Modified by JEEP on December 26th, 2020.土压平衡盾构施工地层沉降控制技术卓普周1 概述土压平衡盾构由盾壳、刀盘及刀盘驱动装置、密闭土舱、盾构千斤顶、螺旋输送机、管片拼装机械手、自动导向系统、盾尾密封装置和人闸等组成,基本工作原理为:盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转,在千斤顶推力的作用下,刀盘上被切割、破碎的碴土,经过开口进入密闭土舱内,当密闭舱内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时,端部伸入土舱下部的螺旋输送机排土,控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度,达到土舱内的泥土压力与开挖面压力的动态平衡。
碴土通过电瓶车拖碴车运至洞外。
国内外实践表明,即使在当前盾构施工技术日趋完善的今天,在掘进过程中也难以避免地面隆陷及地层水平位移情况的发生,客观因素主要有:①地质勘探资料与土层实际情况存在偏差,且地质情况往往复杂多变;②由于规划不利,盾构隧道经常近距离的从大量地面建筑物基础下面通过;在一些老城区,隧道上方分布着许多建筑年代久远的对地层变形十分敏感的地下构筑物、地面建筑物;③盾构施工是一个系统工程,施工中间环节多、影响因素多,稍有不慎,容易出现控制不到位的情况;④掘进施工本身就是一个主动对围岩扰动的过程;⑤现在对环境控制的要求越来越严格等。
由盾构施工引起的地层沉降过大时,可导致地表建筑物倾斜、开裂、倒塌;地下管线断裂;地面凹陷、隆起;桥面开裂等。
引起的地层水平位移过大时可能引起地下桩基偏移及管线与通道错位,甚至毁坏,对周围环境产生了不利影响。
因此有必要对盾构施工引起的地层变形情况进行研究,提前采取相应的预防措施,使施工安全顺利进行,周围环境少受影响。
2盾构施工引起地面沉降原因分析通过对盾构施工过程的分析,可得盾构施工引起地面沉降的原因主要有以下3个:2.1盾构掘进时的地层损失掘进时地层损失的产生主要有4个方面的原因:(1)刀盘前方土体的水土压力没有得到及时有效地平衡,使盾构前方土体被迫处于不稳定状态。
这种地层损失极为有害,是地面沉降产生的主要原因之一。
(2)管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填,产生地层损失,出现地面沉降。
1)管片要在盾壳内安装,而盾壳为了抵御周围地层的水土压力势必需要一定的厚度,其钢壳的刚度才能满足抵挡水土压力的要求,此厚度一般为5~8cm。
2)土层可能存在软硬不均等现象,为降低盾构机掘进时的姿态偏差的影响,在管片安装时,需在管片与盾壳之间留有一定的间隙,一般约为3cm左右。
3)单从机械技术角度而言,盾构机千斤顶的推力可以做到很大,然而管片砼的抗压强度是有限的,因此在依靠已拼管片提供反力的情况下,盾构机的推力不可能设计得很大,为了减少推进时周围地层对盾壳的摩阻力,降低千斤顶推力的设计,一般将盾体做成梭形,即由刀盘向盾尾做成前大后小的梭子状,以利于盾机推进时减少摩阻力,盾体前后半径一般相差在3~5cm左右。
4)盾体长度为8m左右,因此即使在设计有铰接装置的情况下,在转弯时要使盾体能顺利完成转弯施工,常常需要进行一定的超挖施工。
5)掘进时刀盘切削土体连带的扩孔效应。
综合以上1)~5),可知管片外侧与土体之间的间隙一般约在11cm左右,这种间隙的存在是必然的,由此产生的地层损失可通过同步注浆等施工措施得到弥补,但如果得不到及时填充、或者填充不饱满等,管片周围地层产生将产生沉降。
(3)改变推进方向:盾构在曲线推进、蛇形纠偏、抬头、栽头过程中,实际开挖断面不是圆而是椭圆,盾构的壳板与围岩之间不均匀摩擦,引起地层损失,出现地面沉降。
盾构轴线与隧道轴线偏角越大,则对土体扰动和超挖程度而引起的地层损失也越大。
(4)其他因素:在盾构处于停顿状态或管片拼装过程中由于液压阀止锁作用不好,导致盾构后退,以致盾尾密封装置不佳,导致土砂从盾尾流入隧道内造成砂土或水渗漏,加大了地层损失。
或者由于螺旋输送器密封及止水性能不佳、土舱内土体改良不善,致使前方土层中的地下水从螺旋输送器大量涌出,造成地层损失。
2.2 隧道周围地层受到扰动或剪切破坏后的再固结。
比如同步注浆对地层的挤压等。
2.3局部地段存在软弱围岩,使得盾构隧道成型后在车辆荷载等的作用下有可能产生不均匀沉降。
3某盾构法隧道施工地层沉降概况某盾构隧道埋深m~,掘进地层以全风化、强风化、中风化地层为主,隧道上覆地层为杂填土、粉质粘土、砂层,地下水位米左右。
隧道管片内径,外径6m,管片宽度,采用通缝拼装,管片注浆采用注浆孔及时注浆方式,本段采用土压平衡盾构机进行施工。
施工期间地面沉降点如下布置:横向监测断面间距20~30m,特殊地段据实际情况调整。
同一断面内在隧顶中心、两隧道中间及隧道侧边以外5~6m布点,此段共主要布设32个测点,测点编号S6040~S6072。
施工期间除一点的沉降值达,其余绝大部分测点沉降值均在7mm以内,周边建筑物、城市道路等基本未受影响,施工过程中在平均每天8~10米的掘进速度情况下均处于安全状态,产生了良好的社会效益。
4 盾构隧道施工地表沉降量测结果分析盾构施工过程中地面沉降的变化规律(1)就引起的地层变形特征来说,盾构法与其它暗挖法的区别不是很大,且纵向、横向沉降曲线与PECK公式计算的理论沉降曲线比较接近。
如图、图所示的纵、横向沉降槽曲线特征与矿山法施工的基本相当,也与PECK公式计算的理论沉降曲线特征接近。
由于盾构法施工时,直接用钢壳及顶推力来保持围岩的稳定,因此从支护的效果及支护速度方面来讲,比矿山法施工要有效地多、快得多,因此只要控制得当,和以往暗挖法施工引起地面沉降的情况相比较,盾构隧道最大沉降量值比暗挖法施工时的明显要小许多。
S6040~S6072测点沉降值反映:在所施工区域以内,除了S6052点、S6053点因为地面以下存在较厚7 mm以内,说明盾构施工控制比较说明:S60523D。
某实测曲线见图。
D=6m D表示隧道外径隧道图某盾构隧道横断面地面沉降示意图(2)地层损失引起的沉降,大都在施工期间呈现出来;而再固结引起的地面沉降,在塑性土中呈现较快,但在粘性土中则要延续较长时间。
(3)当盾构掘进时,若开挖面受到的平衡力小于地层的原始应力,则开挖面土体向盾构内移动,引起地层损失和地面沉降。
反之,当平衡力大于地层的原始应力时,则开挖面土体向上向前移动,引起负地层损失和地面隆起。
(4)隧道正上方某一点的沉降量在盾构通过前后沉降的速率是不一的,当盾构正在通过时,由于盾壳外侧间隙还未回填,围岩很快就因失去平衡产生向内变形,因此在盾头由该点下通过至盾尾从该点下经过的阶段是变形发展最快的阶段。
从总体沉降趋势来看,地面沉降速率均在该阶段表现为最大,最大沉降速率可达 mm/d, 盾构经过时的沉降速率为平均沉降速率的—倍。
具体见图及表。
图因此在盾构推进过程中,盾构经过时是最危险的时段,也是沉降变化最快的阶段,掘进施工要连续进行,否则地层变形最大的阶段的时间将变长,导致沉降量可能变大,尤其在较差地层中掘进时更应注意这一点。
(5)管片外侧注浆效果对控制地层变形影响极大。
S6052点在盾构经过时沉降mm,但在盾构经过后的1天之内又急速沉降了 mm,主要原因之一是注浆效果不理想,后来通过及时补注浆,变形得到控制。
(8)当处于隧道正上方的建筑物桩基底距隧道顶距离大于3m时,盾构隧道施工对地表建筑物的影响较小,施工时着重从盾构掘进方面加强控制即可安全从其下通过。
当该距离小于3m时,则需要慎重考虑,必要时要考虑一定的附加措施,如事先桩基托换、注浆加固等才能安全通过。
(9)隧道埋深及地层情况对沉降大小的影响是不一样的,地层情况的好坏比隧道埋深对沉降的影响要大。
(10)盾构施工是一个复杂的系统工程,引起地表沉降的因素相当复杂,除与地层条件密切相关外,还与盾构掘进时的平衡土压、掘进速度、推进压力、注浆时间、压力、注浆量等有关,很难准确计算及预测,理论计算值为预测提供了强有力的工具,但实际施工时也仅仅是指导性的,必须在施工过程当中实行实时监测与实时控制。
盾构法施工时影响地面沉降的主要因素从盾构法施工时,地面沉降的产生原因、变形机理及变化规律,并结合盾构法施工技术本身,得出影响地面沉降大小的主要因素有以下8个方面:(1)地层本身的状态岩土软硬程度,尤其是砂层、淤泥等不良地质现象的存在。
地下水位高低及土层渗透系数,地下水补给来源。
地层分层情况。
主要是软硬土层分界线位置、软土层厚度及纵向分布等。
土层软硬不均现象,主要是软硬交接面的倾斜度、长度、上覆土层情况等。
(2)隧道埋深大小。
尤其是隧道埋深在1~2倍隧道直径的情况下。
(3)地面建筑物荷载大小、分布密度及与盾构隧道的相对关系。
(4)掌子面的前方土层的水土压力是否得到了有效平衡,主要在于:1)土压力、水压力设计值的设定。
2)千斤顶的推进速度。
3)螺旋输送器出土的速度。
(5)盾尾注浆的效果(及时性、有效性、密实性)。
(6)盾构机掘进轴线偏差的控制、纠偏的影响。
(7)盾构密封性及防水效果。
(8)盾构推进过程中是否连续、顺畅。
5 盾构施工地面沉降的控制措施(1)保持盾构开挖面稳定的措施。
1)对掘进地层的掌握分析要做足做细,此乃保证掘进安全顺利的关键之一。
2)针对不同的地层,采取合适的掘进工况模式,即首先要选择正确的掘进模式进行掘进。
复合式土压平衡盾构机可以通过自身的转换即能实现(EPB)土压平衡,半敞开式、敞开式三种模式。
不同模式对应不同的出土速度、刀盘扭矩及土舱压力的设定。
由于地质条件千变万化,故在施工当中,首先要根据详勘及补勘地质资料,并运用诸如地质雷达、超前钻孔预报等措施,提前做好掘进模式的选择与相应的准备。
3)设定足够的土压力在设定土压力时,要考虑:①土层土压力、地下水压力;②由于施工当中存在着不可预见的因素,因此需要考虑一定的预备压力;③能维持开挖面土体稳定,不致因土压设定偏低引起沉降或土压偏高引起地表隆起;④为了降低掘进扭矩、推力,提高掘进速度,降低土压力对刀具的磨损,尽量采取设定较低的土压力。
土压力主要以静止土压力为计算依据,并取值偏大的静止土压力(计算值的120%)作为土舱压力控制值较合适。
掘进时土压力的设定即要考虑设定的问题,同时要考虑保持土压的问题,以下几点需要着重考虑:A.土压力的设定主要在于掘进速度、螺旋输送器出土速度之间的匹配,是一个动态的且随时需要调整的过程。
B. 要严格控制出土量。
正常情况下每一类土层掘进后的松散系数是一定的,即对同一类土在正常情况下每环出土量基本一致。
当大于正常情况出土时要引起警觉。
故而在掘进过程中,除了对土质随时观察外,每环出土量的统计及控制很关键,要严格控制出土量。
C. 务必要保证连续掘进。
盾构机及后配套的维修、保养要跟上,保证设备的完好率;对机械故障的处理要及时,确保不因机械故障因素长时间停机。