地铁盾构始发与到达端头加固施工技术
杭州地铁1号线21号盾构始发与到达施工技术
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杭州地铁1号线21号盾构始发与到达施工技术摘要本文通过杭州地铁1号线21号盾构隧道(建华站~红普路站区间)的施工,比较详尽地介绍了土压平衡盾构机的进出洞施工技术和盾构机调头技术,介绍了进出洞端头土体加固及始发与到达掘进的施工流程及施工难点控制。
关键词地铁施工;盾构法;始发;到达;调头;沉降中图分类号u231+.3文献标识码 a 文章编号1674-6708(2010)17-0160-021 工程概况杭州地铁建华站-红普路站区间(21号盾构)隧道总长为双线2 203.8m,用日本小松公司6340㎜土压平衡盾构机施工。
盾构机从红普路西端头左线始发,到建华站东端头后调头,进入右线进行第二次始发,到红普路西端头后调头推红普路到七堡车辆基地出入端线。
21号盾构区间隧道穿越地层主要有:③2粘质粉土、③3砂质粉土、③5砂质粉土、③6粉砂夹砂质粉土、④3层淤泥质粉质粘土。
其中③层粉土、粉砂振动易液化,易坍塌变形,在地下水作用下易产生流砂;④3淤泥质粉质粘土具高压缩性、低强度、弱透水性、高灵敏度、易产生流变和触变现象,易导致开挖面失稳或形成圆弧滑动,工程性质较差。
洞门段覆土厚度分别约6.63m和7.56m。
2 红普路站西端头始发施工要点盾构始发的主要内容包括安装盾构机始发台、盾构机组装调试、安装洞门密封、安装反力架、拼装负环管片、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面始发掘进和管片背后注浆等。
下面结合图示来重点说明以下几个方面:1)辅助装置的安装(1)盾构机防扭装置盾构机刀盘切削加固区土体时产生巨大的扭矩,为了防止盾构机壳体在始发台上发生偏转,必须在始发台两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置,见图1。
随着盾构机的前行,当防扭装置靠近洞门密封时将之割除。
1-盾构机;2-管片支撑横梁;3-防扭装置;4-始发台;5-三角支撑(2)负环管片支撑在拼装负环管片的同时,在其底部安装三角支撑。
始发时由于油缸推力较小,为防止管片位移,负环管片之间可加设槽钢拉紧,槽钢焊接在管片连接螺栓上。
地铁盾构区间工程端头加固方案
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目录1 编制依据 (1)2 工程概况 (1)2.1区间概况 (1)2.2端头概况 (2)2.3端头周边环境及地下管线情况 (8)2.4施工设计要求 (9)3 施工准备 (9)3.1施工平面布置 (9)3.2技术准备 (10)3.3施工机械设备 (10)3.4劳动力组织 (11)3.5主要工程量 (13)3.6施工进度计划 (14)4 搅拌桩施工 (16)4.1搅拌桩施工工艺 (16)4.2三轴搅拌桩施工程序 (16)4.3搅拌桩施工方法 (17)5 高压旋喷桩施工 (20)5.1施工工艺 (20)5.2施工方法 (21)5.3施工技术要求 (22)6 质量、安全、环境保证措施 (23)6.1质量保证措施 (23)6.2安全保证措施 (28)6.3环境保证措施 (31)7 安全预防措施及应急预案 (33)7.1物体打击事故预防及应急预案 (33)7.2机械伤害事故预防及应急预案 (34)7.3高处坠落事故预防及应急预案 (35)7.4机械侧翻事故预防及应急预案 (36)7.5触电事故预防及应急预案 (37)7.6其他事故应急救援措施: (38)8 附图一: (39)1编制依据(1)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2018)(2)《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)(3)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)(4)《建筑地基技术处理规范》(JGJ79-2012)(5)《地下铁道工程施工质量验收规范》(GB/T50299-2018)(6)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)(7)《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2015)(8)天津地铁8号线工程(长泰河东站~渌水道站)施工图、地勘报告等。
2工程概况2.1区间概况本区间设计起讫里程为CK33+592.383~CK35+197.487,左线区间长1618.228米,其中长链13.124米。
广州盾构始发和到达端头加固方法浅析

平衡或泥水平衡条件 差 , 对开挖 面的稳定性 产生 了不 同程 度 的不 根据土质情况 和胶凝材料不 同、 工方法不 同而有所 区别 。一般 施
利影响 ; 同时始发与到达端 隧道覆 土浅 , 特别是 始发 端 , 构处 于 旋喷桩加 固土体强 度可以在 1MP 盾 a以上甚 至大于 1 P , 0M a 通常情
盾构始发与到达端头加固范围研究——强度与稳定性准则
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基 于 稳 定 性 要 求 的纵 向加 固 范 围 。虽然 纵 向加
固是 盾 构 始 发与 到达 端 头 加 固的核 心 与 关 键 , 但 是 盾 构 隧 道洞 门处 围护 结 构 的 破 除 , 同样 扰 动 了端 头土 体 的 横 向围岩, 必须 对盾 构 隧 道 端头 横 向一 定 范 围 内的 土 体 也 进 行 加 固处 理 , 文 本
母 叁
t
荷 载 简化 为 均 布 荷载 后 求 解 的 结果 偏 于 危 险 。 鉴 于此 ,为 了反 映端 头 加 固土 体 的真 实 受 力情 况 和变 形 特 征 ,本文 通 过 对 传 统 力学 模 型 的分 析 与研 究 ,总 结 传统 研 究 方 法 的优 缺 点 ,在弹 性 允 许 的 范 围内 ,建 立 等 效 力 学模 型 ,将 梯形 荷 载等 效 为 均 布荷 载 和 三 角 形 反对 称 荷 载 的 叠
利 用土 体 扰 动 极 限 平 衡 理 论 和 松 动 圈的相 关 理
识 ,对 强 度 与 稳 定 性 等 力 学 特 征 也 做 了很 多 研 究 工 作 。H本 学 者 最 早 根 据 端 头 土 体 的 受 力 情 况 , 其 强度 和 稳 定 性 进 行 了 研 究 , 出 对 给
( 国矿 业大 学 ( 中 北京 ))
[ 要 ] 盾 构 始 发 与 到 达 端 头 加 固理 论 的 研 究 主 要 是 用 强 度 与 稳 定 性 准 则 研 究 加 固范 围 的合 理 性 问 摘 题 。建 立 端 头 加 固土 体 的 力学 模 型 ,利 用 弹 性 力 学 轴 对 称 问题 的求 解思 路和 叠 加 原 理 ,求 解 基 于 强 度 准 则 的 纵 向加 固范 围 。根 据 稳 定 性 准 则 的 基 本 要 求 ,分 析 土 体 滑 移 失稳 理论 对 纵 向加 固范 围的 要 求 。 同 时 ,不 能 忽 视 土 体 的 横 向扰 动 ,利 用土 体扰 动 极 限 平 衡 理 论 和 松 动 圈 的相 关知 识 分 析 稳 定 性 对 横 向 加固的要求。 [ 键词] 盾构隧道 关 始 发 与到 达 加 固 范 围 强 度 准 则 稳 定 性 准 则
浅议盾构始发-到达中端头加固及辅助措施的应用

浅议盾构始发\到达中端头加固及辅助措施的应用摘要:盾构法隧道施工中,盾构机始发、到达往往伴随很大的施工风险,而正确的采取一些辅助措施,可有效降低盾构机始发、到达中的风险。
本文结合实际施工案例,对辅助措施在盾构始发、到达中的应用和取得的效果进行简要介绍。
关键词盾构始发、到达软弱地层辅助措施引言随着盾构法施工技术的逐渐成熟,盾构法在城市地铁、公路、电力隧道等工程中得到广泛的应用。
如何有效的规避盾构施工中的风险,已成为盾构施工关注的重点。
通过对近年来盾构隧道施工事故的统计情况看,盾构施工事故一般在盾构始发、到达阶段发生频率比较高。
发生事故轻则地表出现塌陷,重则车站、隧道被淹。
在实际施工中一些辅助措施的合理应运有助于规避部分事故的发生。
1、盾构机始发、到达端头土体加固的辅助措施由于盾构始发、到达的中存在风险较大,特别是地下水丰富、渗透性好的地层很容易出现土体坍塌、洞门涌水涌沙等险情,为了降低施工风险就要对盾构始发、到达段端头处的土体采用一些加固处理措施,也就是通常所说的端头加固,其目的主要是提高端头土体的强度、封堵地下水,保证洞门破除的时候端头土体的稳定。
1.1端头土体加固常见种类端头土体加固质量的好坏直接决定着盾构始发、到达的成败,因此在设计阶段选择端头加固处理方案时,一定要的综合考虑工程的地质、水文条件以及周边环境等因素。
在当前盾构法施工中比较常见端头土体加固措施有:注浆法、搅拌桩+旋喷注浆、素混凝土地下连续墙、冷冻等,不同的加固措施其取得的经济效益和加固效果也不尽相同,具体可见表1。
表1:端头土体辅助加固措施分析标辅助加固措施适应地层优点缺点注浆法主要适用地层为砂层、卵石层或岩层、黄土层施工成本低加固体整体性较差;一般只在注浆扩散性较好且不具备深层搅拌条件的地层使用。
三轴搅拌+旋喷注浆加固区范围内地质为砂性土、粉土及粘土层加固整体性较好施工条件苛刻,施工场地需求大,成本较高;加固体与车站围护结构处的缝隙易渗漏。
关于地铁盾构始发端头井冻结法加固的监测分析
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高 强度 和稳定 性 的冻 土 帷幕 , 隔绝 地 下 水 与地 下 工 程 的联 系 , 以便在 冻 土帷 幕 的保 护下 进 行 地 下工 程 施 工
的特殊方 法 。
冻结 法 主要适 用 于松散不 稳定 的冲积层 和裂 隙发
育 的含水 岩层 , 以及 淤 泥 、 松 软泥 岩和饱 和含 水和水 头
Abo u t Me t r o S h i e l d Fr e e z i n g Or i g i n a t i n g En d W e l l Re i n f o r c e d Mo n i t o r i n g a n d An a l y s i s MA J i a n j u n
灾 害与防灾减灾 ” 论坛论文集 . 北京 : 北京地质灾害与防灾减灾 论
坛 组 委会 , 2 0 0 9
道平整度 、 变形等指标 , 并制定 相关 的预警处理方案 ,
及 时采取 有效 的处 理措 施 。
[ 4] 赵 忠海. 北京地 区地裂缝灾害的分布特征及起成 因探讨 [ J ] . 地质 灾 害与环境保护 , 2 0 0 6, 1 7 ( 3 ) : 7 5—7 8
摘其加 固效果直接
关 系到盾 构的 始发 与到 达的安 全 问题 。采 用冻 结法加 固盾 构 端 头井 区域 土层 具 有 封 水性 好 、 加 固土层 强度 高、 适 应性 强 、 土层 复原 性好 、 无公 害等优 点 , 常被 长 三 角这种地 下 水位较 高 的 区域优 先采 用 。对长
特别 高 的地层 。
刚度 、 采 用可 调高 支座 和可 调扣件 等 。
( 4 ) 加 强 沿线地 下水 开采 管 理与控 制
响较为 复杂 , 其破 坏形 式 和 机 理是 工 程 设 计 和建 设 中 重 要 的依据 。 由于地 裂缝 形 成 机 理 不 同 , 其运 动 特 征 不同, 对 线性 工程 破坏 的机 理和强 度也 不 同 , 因此需 要 采 用相 应 的绕避 方案或 针对 性 的处理措 施 。
地铁盾构施工技术(施工工艺与控制要点)
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盾构始发模式
--延长管线始发
延长管线始发模式:始发时 将后配套车架放在地面,主 机吊放到井下,通过主机和 车架之间的延长管线提供主 机前进的电、气、液等动力 。待掘进约60环后,拆除延 长管线和负环管片,将后配 套车架和连接桥吊放到洞内 和主机连接,进入正常掘进 状态。
始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。施工效率低, 费用高,在没有整机始发的条件时才不得不采用。
端头加固——加固范围
加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则 。结合上海、南京、苏州等长三角软土地层加固范围一般为隧 道纵向方向为8m(到达端头9米),横向为隧道轮廓线外3m。
旋喷桩加固,以石家庄地铁为例,加固区尺寸为:长6m、宽12m 、旋喷深度12m。地基加固需重点加强水泥的掺量、桩位的位置 、垂直度、两侧包角和搭接情况控制。
洞口密封的作用: 1、在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封。 2、在试掘进阶段,在管片与混凝土洞口之间形成止水、止浆密封。
圆 环 板 1(厚 16mm) 圆 环 板 2(厚 20mm) 20
加 劲 板 (厚 10mm)
M20螺 母 (GB6170-86)
150
50
预 埋 环 框 17
⑵ 开凿前,搭设双排脚手架,由上往下分层凿除,洞门凿除顺 序:首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉,然后继续 凿至迎土面钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约 0.5m时停止掘进,然后再将余下的钢筋割掉,打穿剩余围护 结构,并检查确定无钢筋。
洞门凿除顺序图
1.5盾构基座安装
始发架的作用: 1、为盾构机提供井内支托; 2、导向:确保盾构中心、隧道中心、洞口密封中心、三心合一 。 3、为负环管片提供约束和支撑。
地铁盾构施工进出洞端头土体加固技术_方超刚
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3
图 4 三轴搅拌桩施工工艺流程图
4 . 1 . 4 三轴搅拌桩的施工顺序 直径 8 5 0mm 三轴搅拌桩施工选用 Z K D 8 5 A- 重 3 型多轴钻 孔 机 。 施 工 按 图 5 所 示 的 顺 序 进 行 , 咬合2 以保证加固土体 合部分为搭接部分 , 5 0 mm, 的连续性和接头的施工质量 。
图 5 施工顺序图
4 . 1 . 5 施工步骤 。 )测量定位 。 放出加固范围线 , 定出施工孔位 1 并做好标记 。 )路面破除 、 管线挖除 。 前期已对加固区内 的 2 管线进行了切改 , 加固前需破除路面和挖除废管线 , 现场作业区内采用机械大量挖除后再由人工进行探 挖, 检查有无其它未切改管线 。 )沟槽开挖 。 根据水泥土搅拌桩围护中心 线 , 3 用挖掘机沿围护中 心 线 平 行 方 向 开 掘 工 作 沟 槽 , 槽 宽约 1. 深度约 1. 2m, 0~1. 2m。 )桩机就位 。 移动搅拌桩机至作业位置 , 调整 4 桩架垂直度误差 , 应达到 至 0. 2 5% 以 下 。 桩 机 移 位
2 工程水文地质情况
鼓楼站盾构端头加固部位地质情况: 地面以下 素填土 ; 地面以下 5~1 5m 范围为杂填土 、 2m 范围 , 是粉土 1 2~2 4m 为粉土与粉质粘土交叉出现的地 地面 2 粉 砂 层, 土质松 层; 4 m 以 下 分 别 为 粉 土 层、 软, 结构松散 。 地下水位在地面以下 3~4m, 地下水具微承压 性, 主要介质颗粒 较 细 , 水 力 坡 度 较 小, 地下水径流 十分缓慢 。 盾构端头水平注浆加固主要影响范围为 地面下 1 9~2 3m。
盾构始发与到达端头加固技术讲解学习
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纵向加固厚度:
t2
2k2 16 t
端头加固计算方法的新结果
0
➢ 最 大 剪a 应力理论
当
时m ax q a4 tq ba3 q 1 b6 tq aa 2 q b2 4 q taa3 5
纵向加固厚度:
t3
3k3 c
3.端头加固基本的设计要求
端头土体纵向加固长度要求
➢ 盾构始发 ⑴无水 ⑵有水(特别是水+沙+压力)
tm axt1,t2,t3 1 6 1 k1t, 1 6 2 k2 t,3c k3
端头加固计算方法的新结果
➢ 最大拉应力理论 径向弯曲应力
0
当
1
B1
B12 4A1C1 2A1
时, 取1 0
m a x 1 6 a t2 1 a 1 2 2 3 3 q a q b a 1 q b q a ( 5 )
管片
帘 布 橡 胶 板
挡土墙
加固土体长度
车 站 内 衬
同步注浆液
管片
帘 布 橡 胶 板
盾 构 长 度 +1.5-2
挡土墙
满足条件: 强度+稳定性+变形特征(土压建立前)+渗透性(水+沙+压力)
盾构始发端头加固长度(有地下水)
无 水
满足条件:
到 达
加 固 土 体 长 度
车 站⑴地层条件较差:必须加固 内 衬端头土体,加固土体满足强
盾构始发与到达端头加固技术
1、为什么要进行端头加固?
➢ 端头加固的目的与意义
⑴满足土体强度的要求
⑵满足土体稳定性的要求 ①加固土体的静态稳定,包括施工期稳定性和长期稳定性。 ②加固土体的扰动影响,破洞门振动过大对土体的扰动等。
地铁区盾构隧道端头加固施工方案
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地铁区盾构隧道端头加固施工方案地铁隧道盾构施工是一项重要的工程活动,为了保证盾构施工的安全和顺利进行,端头加固是必不可少的一项施工措施。
本文将以地铁区盾构隧道端头加固施工方案为话题,详细介绍施工方案的步骤和措施。
一、施工前准备1.1了解施工区域的地质情况,包括土层稳定性、地下水位、岩石和土壤的性质以及存在的地下管线等情况。
1.2制定详细的施工方案,包括加固材料的选择、加固的方式和施工步骤等内容。
1.3确定施工人员的数量和专业技能要求,做好人员的培训和安全教育工作。
1.4采购所需的施工材料和设备,保证施工的顺利进行。
二、施工步骤2.1清理施工区域首先需要将施工区域内的杂物和垃圾清理干净,确保施工区域的整洁。
2.2准备基础材料根据施工方案的要求,准备好所需的基础材料,如钢筋、混凝土、加固带等。
2.3进行钢筋加固根据设计要求,在隧道的端头位置铺设钢筋,钢筋的数量和间距需要满足加固的要求。
2.4混凝土浇筑在钢筋加固完成后,进行混凝土浇筑。
混凝土要求均匀、密实,并且要确保填充到钢筋的空隙中,以增强加固效果。
2.5加固带的安装在混凝土开始凝固前,将加固带固定在混凝土表面,起到进一步加固的作用。
2.6混凝土养护混凝土浇筑完成后,需要进行适当的养护,以确保混凝土的强度和稳定性。
三、施工措施3.1加固材料的选择地铁隧道端头加固施工需要选择适合的加固材料,一般选用高强度钢筋和高强度混凝土作为主要材料,以确保加固的效果。
3.2施工人员的安全防护进行施工前,需要对施工人员进行安全培训,保证其了解施工风险和安全操作规程,同时要配备工作服、安全帽、安全鞋等必要的安全防护装备。
3.3监测施工过程施工过程中,需要进行实时监测,包括对土层稳定性、混凝土强度、加固材料的使用等进行监测,确保施工质量和安全可靠。
3.4施工区域的管线保护在进行加固施工时,需要注意保护周边的地下管线,避免对管线的损坏。
3.5施工后期的巡检和维护加固施工完成后,需要定期进行巡检和维护,及时处理加固材料的老化和破损等问题,确保加固效果的持久性。
盾构始发和到达端头加固施工工艺工法
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盾构始发和到达端头加固施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-DT-0405-2021城市轨道交通工程王联江1前言盾构始发和到达时,工作面将处于开放状态且持续时间较长,工作面的稳定与否直接影响盾构始发和到达平安。
对始发和到达端头地层加固,要使加固体的强度,均匀性和止水性满足长时间开放状况下洞门的稳定性要求,并满足设计和相关标准要求,防止出现工作面涌泥、涌砂,甚至坍塌等情况的发生,确保盾构施工平安顺利。
盾构始发和接收端头加固常规采用的方法主要有:注浆法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、冻结法、素砼地下连续墙〔钻孔灌注桩〕以及降低地下水位等工法。
其主要目的是提高软弱地基的承载力,降低地下水位,保证地基的稳定,防止出现工作面涌泥、涌砂,甚至坍塌等情况的发生,确保盾构施工平安顺利。
由于盾构始发和接收时的荷载较大,端头所处地层土质又较软弱,强度缺乏或压缩性大,不能在天然地基上直接施工时,可针对不同情况,采取各种人工加固处理的方法,以改善地基性质,增加土体的稳定性,减少地基变形和根底埋置深度。
地基加固的原理是:将土质由松变实,将土的含水量由高变低,起到固结、稳定、止水的效果,即到达地基加固的目的。
2工艺工法特点盾构隧道所处的地层情况,结合现场实际情况,确定技术可行,经济合理的加固方案。
常规采用深层搅拌桩,加固体均匀性好,强度、止水性和抗渗性满足设计要求。
2.3组合采用加固+降水的方案,在满足施工的前提下,大大降低了施工风险。
2.4采用监测信息化技术指导施工,使施工质量、平安始终处于受控状态。
提高土的抗剪强度,防止过大的剪切变形和剪切破坏,提高地基承载力;降低土的压缩性,减小地基变形和不均匀沉降;改善土的渗透性,减小渗流量,防止地基渗透破坏;改善土的特性,减轻振动反响,防止土体液化。
3适用范围本工艺工法适用于盾构始发和到达施工。
4主要引用标准地下铁道工程施工及验收标准?[GB50299〕;盾构法隧道施工与验收标准?[GB50446〕;地基与根底工程施工及验收标准?(GB50208);建筑地基根底工程施工质量验收标准?[GB50202〕;其他国家现行有关施工及验收标准、质量技术标准。
盾构始发及接收端头地层加固施工方案(修改)
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盾构始发及接收井端头地层加固施工方案1.工程概况唐山市曹妃甸工业区1号路综合管廊工程采用2根DN5500的盾构管道,建设2条廊道,长1046。
422m。
本工程中纳入综合管廊的管线包括:8回10KV电力电缆、2×DN1200热力管、DN600再生水管、DN500给水管、DN800油田废水管、4×DN1200原水管(其中2根原水管作为远期预留).管廊概述:管廊采用盾构法施工,由两条平行的DN5500的单圆隧道构成。
隧道平面为直线,V形纵坡,最大坡度为4。
5%,施工最大覆土厚度为28.2米,单线长为1046.422米.工作井概述:工作井下部采用沉井施工.南岸工作井长31。
8米,宽24。
6米,深14.13米,为盾构提供始发场地;北岸工作井长14.2米,宽25 米,深20米,为盾构接收井.1.1.工程简介综合管廊工程盾构隧道南岸始发端头东、西线洞口及盾构接收井进洞端头东、西位于软弱地层,需要进行端头地层加固处理.为满足管廊盾构法施工,需分别对南、北岸盾构井端头加固区进行土层加固处理。
采用三轴搅拌桩(套打),桩体搭接长度大于250mm、旋喷桩进行土层强加固及弱加固.1.2.工程地质及水文地质情况1.2.1.工程地质(1)南岸盾构始发工作井(2)北岸盾构接收工作井1.2.2.水文地质地表水为海水,水深2~3m。
本工程设计低水位0。
3m,百年一遇高潮位4。
47m,最高通航水位3。
05m,最高防潮水位7。
7m。
地下水属孔隙潜水,含水层主要为粉细砂层.补给来源主要由大气降水、海水渗透补给,途经短,水量丰富,排泄以蒸发为主,深度 70m以内基本是粘性土,水量较少。
地下水位埋深在2。
2~3。
5m之间,地下水位标高为—0。
4~1。
05m之间.2.施工准备1、现场准备:搅拌桩施工场地应事先平整,清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、树根和生活垃圾等,场地低洼时应回填粘土,不得回填杂土,查清地下管线的位置及确定架空电线的位置高度,做好临时截、排水设施,作好施工准备,以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等。
地铁工程盾构掘进施工(含端头井加固)方案

地铁工程盾构掘进施工(含端头井加固)方案目录地铁工程盾构掘进施工(含端头井加固) (1)第一节施工准备 (1)第二节盾构始发 (5)第三节盾构掘进施工 (15)第四节盾构接收 (25)第五节特殊地段的掘进 (31)第六节管片生产与供应方案 (35)第七节隧道防水 (36)第一节施工准备1、盾构施工场地平整及地面硬化场内除生活、生产用房及渣土坑外全部硬化,其中龙门吊基础基础及其他设备基础在场地硬化时同时施作,场内采用20cm厚混凝土硬化重型机械基础及车辆行走道路,其他部位采用10cm厚混凝土硬化。
硬化路面表面平顺,控制好标高,做到场内排水畅通,无积水现象。
在施工围挡内侧设30×50cm2截面的排水沟,按一定的间距要求设置集水井和排水泵,以满足施工排水及雨季排洪的需要。
2、区间盾构施工用电盾构施工时盾构机掘进采用10kV高压供电,在施工现场设高压配电室,就近引入高压,从高压配电室接出的高压电缆,经始发井输往地下洞壁悬挂,输送到盾构机后配套拖车上的电缆卷筒上。
经变压器降压至380V与低压配电柜相连,随后分配输往机上各用电设备。
洞外用电设备主要是龙门吊、砂浆拌合站、通风机、水循环设备等,电压等级为380V,采用三相五线制。
所有用电设备均采用一机一闸制。
并指派一名电气工程师,专职负责现场所有临时供电及电气设备安全。
(1)施工用电根据设备动力和照明容量确定,安装厢式变压器,变压器设在竖井地面施工范围内;(2)洞内施工照明线路电压,在施工区域内不大于36V,成洞和不作业地段采用220V,动力设备采用3相380V;(3)成洞地段固定电线路采用绝缘线架设,施工作业面区段的临时电线采用橡胶套电缆,竖井、通道内使用铠装电缆;(4)照明和动力线路安装在同一侧时,分层架设。
电线悬挂高度距路面不小于2m;(5)36V低压变压器设在安全、干燥处,机壳接地,输电线路长度不大于100m;(6)动力干线上的每一分支线,必须装设开关及保险丝具。
盾构施工端头加固技术

代并挤压周围土体,凝固形状多为柱体或球 体占据一定的空间,同时压密土体。 对于注浆加固,由于不能形成高强度土体, 作为惯用的计算方法,是以改良后地基的抗 剪阻力阻挡拆除临时墙时有可能进入竖井的 土块的计算模型来研究的。
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口周围地层的土质情况,掌握各层土的主要 物理力学性能指标。根据各种土层的特性, 认真分析不同的施工方法,预测可能发生出 洞和进洞施工时的复杂变化,对于盾构工作 井施工期间所引起洞口周围的变化更是不能 掉以轻心,必须认真分析和检查,避免因此 而导致施工险情及不利于工程质量局面的情 况发生。
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调查方法
盾构施工端头加固技术
广州市地下铁道设计研究院 王 晖
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前 言
端头加固的概念。是盾构始发、到达技术的
一个重要组成部分,端头加固的成功失败直 接影响到盾构能否安全始发、到达。而盾构 始发、到达是最容易发生事故的,端头加固 的失败又是造成事故多发的最主要原因。因 此,合理选择端头加固施工工法,是保证盾 构顺利施工的非常重要的环节。
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2、控制水土流失。
盾构始发进入加固体,或盾构到达穿过加固
体时,在含水量较高、水平渗透系数大的含 砂层、卵石层等地层,盾构进出洞容易造成 水土流失。 采用泥水盾构时,泥水压力的作用也会使加 固体发生水土流失,导致无法达到泥水平衡 状态,如果土体不具备一定强度,很容易坍 塌。
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和止水性。该方法对强度的改良有限,主要 是增强凝聚力,注浆材料的种类多种多样, 按浆液固结状态分类主要有填充注浆、渗透 注浆、劈裂注浆、压密注浆等。
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(1)渗透注浆:浆液在压力作用下,渗入土
地铁工程中盾构端头土体加固技术解析

R E A LE S T A T EG U I D E |21地铁工程中盾构端头土体加固技术解析李 鹏 (中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150000)作者简介:李鹏(1988-)男,汉族,黑龙江哈尔滨人,本科学历,目前职称为工程师,研究方向为市政工程㊂[摘 要] 城市轨道交通(以下简称 城轨交通 )既是大城市的骨干交通方式和核心基础设施,也是其他轨道交通(市郊铁路㊁城际铁路和干线铁路)与城市公共交通系统融合㊁发挥综合交通网络效益的骨干系统㊂经过近些年的快速发展,我国城轨交通在城市公共客运系统中的地位不断提升,已成为改善城市居民生活品质㊁提升人民群众获得感和幸福感的重要载体㊂天津地区地铁施工范围多属于富水软土地层,采用盾构法施工地铁隧道越来越显示出其特有的优势,得到了广泛的应用㊂盾构始发和接收是盾构工法中关键工序之一,也是盾构施工中最易发生事故的环节㊂盾构自工作井始发进入地层或由隧道末端推出离开隧道进入工作井施工中,首先要解决洞门区域地层的封闭加固问题㊂本文从加固范围㊁加固工艺㊁过程控制等阐述盾构端头土体加固施工技术,以解决富水软土地层盾构始发与接收过程洞门土体坍塌及漏水漏砂等风险㊂[关键词] 端头加固;盾构施工;洞门漏水;三轴搅拌[中图分类号]U 455.46 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2023)20-021-031 工程概况天津地铁6号线土建施工第R 3合同段梅江道站至左江道站盾构区间,右线起讫里程为D K 34+952.305~D K 36+103.581,右线区间长1151.276m ;左线起讫里程D K 34+952.305~D K 36+103.858,长链0.374m ,左线区间长1151.927m ;区间平面上由缓和曲线㊁直线㊁曲线组成,曲线半径分别为R=400㊁R=310;线路最大纵坡28ɢ,最小纵坡4ɢ㊂区间隧道洞身穿过的土层为粉质粘土⑥1层㊁粉土⑥3层㊁粉质粘土⑥4层㊁淤泥质粉质粘土⑥4t 层㊁粉质粘土⑦层㊁粉质粘土⑧1层㊁粉土⑧1t 层㊁粉土⑧2层㊁粉砂⑧21层㊁粉砂⑨21层,上述土层围岩分级为Ⅵ级㊂地层均位于地下水位之下,岩土均处于饱和状态,天然含水量在15.5%~41.1%,其中粉土⑧1t 层㊁粉土⑧2层㊁粉砂⑧21层㊁粉砂⑨21层为含水层,渗透系数自稳能力差,很难形成自然拱,易坍落;受地下水的影响,侧壁原状围岩土体的自稳能力差,尤其是砂土㊁粉土层容易产生坍塌等不利情况,并易产生局部潜蚀㊁涌砂㊁流土等破坏现象㊂2 富水软土地层盾构施工加固的必要性天津地区地铁盾构施工多为富水软土地层,富水软土地层地下水位较高,地层具有孔隙比大㊁含水量高㊁地基承载力低㊁易沉陷的等特点,盾构法施工过程中沉降控制难度较大㊁漏砂漏水风险高㊂盾构始发和接收是整个盾构施工中关键的两个环节,也是盾构施工中风险事故发生概率较高的两道工序㊂盾构施工从工作井初始始发进入隧道地层或自隧道末端头推出离开隧道进入接收工作井,洞口范围土体加固为必不可少的施工工序,从而解决洞门区域地层封闭和稳定的问题㊂当盾构工作井周围地层为富水软土时,盾构在始发或到达一定长度内无法建立土压平衡,如不对此区域内土体进行加固处理,则当盾构刀盘进入或破出洞门土体时,必将有大量的土体和地下水流入工作井,导致洞门外地表产生坍塌和沉陷,对周边地下管线及建筑物产生不可预测的危害㊂同时还对盾构施工设备㊁成型隧道及已完车站主体结构造成损坏㊂因此,在盾构始发和到达接收前,必须对洞门处地层进行加固处理,以稳定洞门土体,防止地下水土流失,控制开挖面坍塌和地表沉降㊂3 盾构端头土体加固的目的提高洞门外加固范围内土体的强度,从而满足重型机械在洞门处作业的承载力要求㊂提高洞门土体的整体稳定性,从而保证洞门破除㊁盾构始发及到达接收过程中洞门土体承受静载或振动作用下的稳定,减少土体扰动㊂特别在富水软土地层,确保洞门土体满足止水和渗透性要求㊂在盾构土仓内建立土压平衡前,确保洞门土体满足变形特征的要求㊂4 盾构端头土体加固方案通过理论计算结合施工实践,在区间始发接收端头进行地基加固处理,土体加固采用∅850@600三轴水泥土搅拌桩,材料采用42.5级普通硅酸盐水泥,端头加固深度为路面至盾构隧道底以下3.07m ㊂端头井加固区平面范围:盾构推进方向11m ,左右两侧均为隧道外3.07m ;垂直范围:隧道拱顶3.07m 至隧道底部3.07m ㊂端头土体加固剖面图5 盾构端头土体加固施工技术采用高压旋喷桩与水泥搅拌桩结合的加固方式㊂先施工水泥搅拌桩,水泥搅拌桩与地连墙之间预留0.6m 空隙,待搅拌桩施工完成后,再用两排高压旋喷桩,将搅拌桩Copyright ©博看网. All Rights Reserved.22 |R E A LE S T A T EG U I D E与地连墙之间的空隙填充,确保加固段与洞门处地下连续墙密贴,并增加包角旋喷桩,以保证盾构机安全始发与到达㊂5.1 三轴搅拌桩施工技术5.1.1 三轴搅拌桩施工参数控制采用φ850三轴搅拌桩,桩间距600mm ,桩与桩咬合为250mm ㊂主要施工参数为:下沉速度:0.5~0.8m /m i n ;提升速度:0.5m /m i n;水灰比:1.5~2;注浆压力:0.4~0.6M P a ;强度:28天无侧限抗压强度大于1.0M P a ,渗透系数ɤ1.0ˑ10-7c m /s㊂5.1.2 三轴搅拌桩施工工艺三轴搅拌桩的施工方法是使用三轴搅拌设备,该设备具有三根搅拌轴,其中边轴的二根顺转,中间的搅拌轴逆转㊂这三个搅拌轴有两个压浆管和一个压气管共同组成,其中压气管位于三个搅拌轴的中部㊂正常施工时,通过钻头端头的压浆孔压入水泥浆液,再通过高压气流辅助,通过加剧桩体范围内土体的流动性,从而使每幅桩体注入的水泥浆与土体得到充分的搅拌,这样形成的水泥土搅拌轴比由中轴内压入水泥浆所形成的水泥土更加均匀,并能提高其强度㊂三轴水泥土搅拌桩采用单侧跳打方式施工,即隔一打一施工,以重复套钻来保证搅拌桩的搭接以及施工设备垂直度的补正㊂由靠近地连墙方向后退式施工,先施工靠近地连墙的一排搅拌桩,后退一排施工完成后再施工下一排,以此循环直至整个加固区全部施工完成㊂三轴搅拌桩施工工艺流程5.1.3 三轴搅拌桩施工质量控制要点三轴搅拌桩施工的主要控制点是桩体的均匀性和强度,在施工中加强对水泥使用量和水与水泥比例的控制,保证搅拌机提升的速度和泵送压力符合规定要求㊂按照搅拌桩施工工艺要求,钻杆在下沉过程中和提升过程中都需要注入水泥浆液㊂钻杆下沉速度不大于0.8m 每分钟,提升速度不大于0.5m 每分钟,控制重复搅拌提升速度在0.8~1.0m 每分钟以内,以保证加固范围内土体均能得到充分搅拌㊂施工停浆面高出设计桩顶标高0.5m ,喷浆口在提升至设计标高时应停止提升搅拌数秒,以提高桩头位置桩体的均匀性和密实性㊂压浆过程中不允许出现断浆和停浆,否则应将搅拌机下沉到停浆点下0.5m 后喷浆提升㊂现场应安排技术人员对桩机下沉和提升搅拌速度进行专门检查,并在桩架上设置醒目的距离标志,测定出钻杆的提升速度从而及时调整,保证桩体的均匀性和密实性,在桩底部分适当持续搅拌注浆至少15秒㊂相邻桩的施工间隔时间不超过12小时,施工过程中一旦出现冷缝,则在外侧补做搅拌桩㊂搅拌桩钻杆提升速度和复搅对桩体的强度起很大的作用,施工中采取降低升降速度㊁全程喷浆㊁全程复搅的工艺,以利于水泥浆与被加固土体之间完全接触,促使桩体的充分形成㊂5.2 高压旋喷桩施工技术5.2.1 高压旋喷桩施工参数控制高压旋喷桩直径为φ850,桩间距600mm ,桩体搭接250mm ㊂主要施工参数为:高压水压力:30~40M P a;高压气压力:0.7M P a ;高压水泥浆:25~35M P a ;水灰比:1:1;提升速度:8~9c m /m i n ;水泥掺量:ȡ550k g/m 3;强度:加固体28天无侧限抗压强度大于1.0M P a ,渗透系数ɤ1.0ˑ10-7c m /s ㊂5.2.2 高压旋喷桩施工工艺高压旋喷桩采用三重管法施工,三重管法原理是将压缩空气与水泥浆一起喷出,既可以增加喷射的距离和切削土体的力量,又可以提高废土的排除,从而减少加固土体的质量㊂三重管旋喷,先喷射高压水㊁再喷射压缩空气与水泥浆;喷射时要达到设计的喷浆量和压力值,再按要求提升注浆管,注浆管分段提升的搭接长度大于10c m ;当达到设计桩顶标高或原地面出现浆液溢出现象时,应当立即停止施工㊂5.2.3 高压旋喷桩施工质量控制要点钻机到达桩位时要保证机座平稳,立轴与孔位对正,钻杆倾角误差不大于规定要求㊂喷射注浆前检查设备是否存在隐患㊂保证设备的排量和压力满足设计要求,确保管路系统密封性和通畅性㊂在插管前保护好喷嘴,防止风㊁水喷嘴在插管时被泥沙堵塞㊂喷射注浆时注意设备开启顺序,首先空载启动空压机,设备运转正常后,再空载起动高压泵,同时向孔内输送空气和水,使空气量和压力值逐渐升高至规定值㊂风和水通畅后,通过旋转注浆管,启动注浆泵,注入清水,待输送量和压力值正常后,开始注浆㊂待水泥浆开始流出喷头后,逐步提升注浆管,由下而上开始喷射注浆施工㊂喷射注浆施工拆卸注浆管,要停止提升和回转并停止送浆,逐渐减少水量和风量,至停机拆卸完毕,再次喷射注浆时,开机顺序要按规定要求㊂再次施工要与前段搭接不少于10c m ㊂达到设计深度后,施工可停风和水,继续用注浆泵注浆,孔口出现水泥浆返出后停止注浆,然后将注浆泵抽吸一定量的清水将管路中的水泥浆顶出,然后停泵㊂(下转第25页)Copyright ©博看网. All Rights Reserved.R E A LE S T A T EG U I D E |25与其他金属材料接触,以免发生电化学反应,导致腐蚀㊂(3)进行表面处理㊂在钢构件制造完成后,要进行表面处理,如除锈㊁防腐㊁喷漆等,以提高钢构件的耐腐蚀性和美观度㊂(4)采用防护措施㊂在施工过程中,可采用防护措施,如覆盖物㊁防护膜㊁防护涂料等,保护钢构件的表面不受损伤和污染㊂(5)进行定期维护㊂在住宅建成后,要定期对钢构件进行维护,包括清洗㊁涂漆㊁防腐等,以保证钢构件的使用寿命和安全性㊂3.7 运用B I M 建模技术运用B I M 建模技术对装配式钢结构建筑进行模拟和预测可以帮助发现施工过程中可能存在的问题,并及时进行调整和优化㊂具体而言,B I M 建模技术可以实现以下几个方面的功能:(1)优化设计㊂在B I M 建模软件中,设计人员可以将装配式钢结构建筑的各个构件进行精细化建模,并进行三维可视化展示,从而更好地完成建筑物的设计和优化㊂(2)施工模拟㊂基于B I M 建模的三维模型,可以对装配式钢结构建筑的施工过程进行模拟和预测,从而及时发现施工中可能存在的问题,并进行调整和优化㊂例如可以通过B I M 模型分析装配式钢结构的吊装㊁安装顺序等施工过程,从而预测可能出现的冲突和危险点,及时调整施工计划,并制定安全施工方案㊂(3)资源管理㊂B I M 建模技术可以帮助管理人员对装配式钢结构建筑的资源进行科学管理,例如材料㊁设备和人力资源等㊂通过B I M 模型可以分析材料的需求量㊁设备的使用情况㊁工人的分配等,从而更好地规划和管理建筑物的资源,提高资源的利用效率㊂(4)维护管理㊂基于B I M 建模的三维模型,可以对装配式钢结构建筑进行维护管理㊂例如可以进行结构的检测和维护计划的制定,从而延长建筑物的使用寿命,降低维护成本㊂结语钢结构装配式建设技术在建筑施工中具有重要意义㊂通过引入现代化施工技术,可以提高建设水平和施工效率,推动行业向更好的方向发展㊂在绿色环保建设技术的背景下,我们应该继续深入研究钢结构装配式建设技术,不断提升施工水平,促进行业的稳健发展㊂同时,在建设高层建筑时引入该项技术,也是行业持续发展的核心内容之一㊂通过规范化和工业化的施工方式,可以提高建筑质量㊁节约施工成本,从而更好地适应现代城市化建设的需要㊂因此,引入钢结构装配式建设技术是行业发展的必然趋势,我们应该在实践中不断探索和创新,为行业的未来发展做出更大的贡献㊂参考文献[1] 王麒翔,雷坤明.装配式钢结构高层建筑施工技术应用研究[J ].工程建设与设计,2022,18:168-170.[2] 王星.高层建筑装配式钢结构关键施工技术研究[J ].建材与装饰,2022(10):6-7.[3] 王平.高层建筑钢结构装配式施工技术应用分析[J ].城市建筑,2021(5):143-144.(上接第22页)高压旋喷桩施工工艺流程5.3 端头土体加固效果检测端头土体加固完成后,在进行盾构始发或接收条件验收前,通过地表垂直取芯及水平探孔检测土体加固效果㊂5.3.1 地表垂直取芯检测采取地质钻垂直取芯,将土样送至试验室检测,加固后土体指标:加固区土体28天无侧限抗压强度不小于1兆帕,渗透系数应小于1.0ˑ10-7c m /s,且加固土体强度均匀㊁密封和自稳性㊂5.3.2 水平探孔检测在洞门凿除之前,做水平探孔检查洞门漏水及涌砂情况㊂根据实际洞门土体加固情况对洞门上㊁中㊁下部均匀分布9个探孔,孔深为穿透加固土体3米,孔径50毫米㊂当探孔处出现漏水和涌砂现象时,在探孔处采用水平注入双液浆的方法来进行止水补强㊂洞门水平止水孔应通过少量注浆和多次注浆的方式,如必要时,应当在地面进行注浆加固处理,直至再做探孔无漏水现象为止㊂结束语本文依托天津地铁6号线土建施工第R 3合同段梅江道站~左江道站区间盾构施工经验,阐述了在天津地区富水软土地层盾构施工采取的盾构端头土体加固施工工艺和质量控制要点;经过本项目实践验证,此方法在富水软土地层加固效果和盾构施工进出洞门控制中都能起到关键作用,能为类似富水软土地层盾构施工提供借鉴㊂参考文献[1] 盾构法隧道施工及验收规范G B 50446-2017.北京:中国建筑工业出版社,2017.[2] 王松.软弱地层盾构隧道端头井土体加固技术,2014(000)007.[3] 江玉生,杨志勇.论土压平衡盾构始发和到达端头加固的合理范围.隧道建设,2009(029)003.[4] 刘文黎,吴贤国.盾构始发端土体加固范围影响参数分析.科学技术与工程,2016(016)022.Copyright ©博看网. 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地铁隧道盾构始发施工技术_1

地铁隧道盾构始发施工技术发布时间:2021-10-09T07:53:33.568Z 来源:《建筑实践》2021年第14期作者:胡建林[导读] 地铁隧道盾构始发施工技术在整个地铁隧道盾构法施工过程中胡建林广东重工建设监理有限公司广州市黄埔区510670摘要:地铁隧道盾构始发施工技术在整个地铁隧道盾构法施工过程中是极为重要的一项技术,它关乎着整个地铁隧道实施的成功与否。
地铁隧道盾构法施工运用到大量的地铁建设中,以快速、安全且高效的优势使地铁事业整体快速发展,进而不断推动城市发展。
合理运用地铁隧道盾构始发施工技术,在一定程度上降低了工程的困难程度。
关键词:地铁隧道;盾构始发;施工技术某地铁车站为明挖地下2层岛式结构,车站始发端顶部支撑为?800mm钢支撑;端墙、侧墙、中板厚度分别为800,800,400mm,中板采用盘扣式模板支撑架;始发端土体采用三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固,加固后土体28d无侧限抗压强度超过0.8MPa;盾构机的中盾最重,约100t,起重设备为260t大型履带式起重机。
1地铁隧道盾构法工程概况盾构的工作以盾构机为中心,是贯穿于整个施工掘进的基础设备,建造隧洞的施工方式是将地表以下的土层使用盾构机进行支撑。
盾构法运用较为广泛,并且具有实用性强、施工速度快以及安全性高等特点,盾构机在盾构技术中起到一定的保护作用,在施工时,有效避免了施工过程中出现的土方坍塌等状况。
盾构始发是指盾构从组装调试,到完全进入区间隧道并完成挖掘为止的施工过程。
盾构机在施工过程中,安装至始发工作井中,一般为地铁车站端头,再将开挖面挖出与装配式衬砌跨度相同的土,使用盾壳作为支撑作用向装配衬砌和地层开挖,然后通过千斤顶的推动力将盾构推动,使其克服地层阻力,盾构连续工作。
地层开挖是地铁隧道整个工程中最为基础的工作,而盾构法对于底层开挖环节有着主要的保护支撑作用,帮助整个施工工程能够顺利地进行,施工开挖具有一定的安全隐患,因此需要根据施工地质进行设计,将挖法尽量合理化,保证施工发展建造基坑合理化。
盾构始发与到达施工技术

勇于跨越,追求卓越
盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的管片、始发基座 、反力架等设备,使始发基座上的盾构向前推进,从井壁上的 到达口处贯入地层,并沿着规定路线掘进的一系列作业。
盾构到达是指盾构推进到达竖井的井壁处,从井内侧把井 壁上的到达口挡土墙拆除,随后盾构推进进入井内接收架上的 一系列作业。
勇于跨越,追求卓越
电蚀直接始发、到达工法,也称EW工法,它利用电蚀效应 溶蚀竖井挡土墙钢筋芯材,使其芯材劣化达到可用盾构机刀具 直接掘削的程度,然后盾构机可顺利的直接掘削井壁,使盾构 直接始发到达。该工法由日本学者向谷常松等人提出。
勇于跨越,追求卓越
把地下排柱桩连续墙工法(SMW工法)等挡土墙的盾构通 过部位的桩芯材(矩形管)作为溶解阳极,再在矩形管的内部 贴附上阴极和绝缘材,接通电源经过一段时间后桩芯材即被 溶解、劣化成盾构刀具可以直接掘削的状态,即可实现盾构 直接始发、到达的目的。
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竖井前造成的冻土,是止水性好、强度高的加固层。作用于 冻土的垂直荷载按总土、水压力考虑,水平荷载按静态土压和 水压考虑。
勇于跨越,追求卓越
冻土的强度取决于土质、温度及盐分浓度。在地下水中含盐 量较多的海岸沿线和填筑地设计中,应预先调查盐分浓度,然后 按相应的强度进行设计。作为设计标准,砂质冻土的抗压强度为 6MPa。
勇于跨越,追求卓越
3)始发导口及入口密封垫圈 始发导口,为了确保盾构机出井贯入地层的轴线精
度,通常在井内始发口处构筑一个一定宽度、一定厚度、 内径略大于盾构机外径的,与盾构机纵断面形状相同的, 环断面形状的筒状物。该筒状物与井壁连结到一起即为 始发导口。始发导口的作用是限制盾构机的掘削摆动, 确保盾构机的位置精度。
勇于跨越,追求卓越
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地铁盾构始发与到达端头加固施工技术研究丁修恒(中铁工程局城轨分公司,,200071)【摘要】本文简述了地铁区间盾构法施工中始发与到达端头加固需要实现的工程目的,列举了、、、、几种典型的工程地质,对几种地质条件下采用的端头加固方案进行了较为详细的阐述,结合工程实际案例和已经验证的效果,提出了端头加固常用的施工技术工艺和要点以及注意事项。
本文还就技术经济分析,方案优化及新工法的应用,相关工序的风险控制等方面发表了见解,具有较好的施工指导意义。
【关键词】地铁;盾构法隧道;端头加固;施工技术一、盾构始发与到达端头加固的目的盾构始发和到达洞门破除后,端头土体暴露,端头地层受力平衡状态被破坏,土体结构、作用荷载和应力发生了变化,端头土体有可能发生潜在滑移破坏。
对于自稳时间较短的土体,如松散砂土、粉土以及饱和的软粘土,端头加固非常必要。
实施端头地层加固,是为了防止拆除临时围护结构时的振动影响,在盾构刀盘顶到掌子面并建立土压之前,能使得围岩自稳及防止地下水流失,防止开挖面坍塌,出现地表沉降过大、坍方等。
端头加固实现的工程目的主要有以下几点:(1)加固土体满足整体稳定性的要求,其中整体稳定性包括:①加固土体在振动作用下的稳定,即洞门破除时振动对加固土体的扰动影响。
②加固土体的静态稳定,包括施工期稳定和长期稳定性。
(2)加固土体满足强度的要求。
(3)加固土体满足堵水和渗透性的要求,特别对于富水砂土地层。
(4)加固土体满足变形特征的要求。
端头土体加固是盾构始发、到达技术的核心部分,端头失稳、坍塌是盾构施工中常见事故。
在对端头地质进行详细勘察,管线状况进行彻底调查的前提下,端头加固方法的选取,加固围的确定,端头加固效果准确的判断和必要的检测是盾构始发与到达是否顺利和成功的关键。
二、端头加固围的确定对于无水地层,盾构始发与到达的端头加固只需考虑端头土体强度与稳定性要求,而对于有水地层,端头土体加固除了满足强度与稳定性以外,还要考虑盾构几何尺寸和渗透(止水)要求。
盾构始发和到达端头加固的几何尺寸主要是根据盾构机主机的几何构造尺寸确定,加固围分为纵向加固围和横向加固围两种。
根据端头地层中是否存在有地下水,或地层中是否有补水来源,将盾构始发与到达的加固围分为四种情况:盾构无水始发、盾构无水到达、盾构有水始发、盾构有水到达。
1、盾构无水始发和到达,示意图如下:帘布橡胶板无水始发端头加固图无水到达端头加固图纵向加固围通常为盾构机主机长度,横向加固围中,上部通常考虑3米,左、右两侧一般为2米,底部可以不考虑加固。
2、盾构有水始发,示意图如下:帘布橡胶板a)b)有水始发端头加固图如上图a所示,在有水地层中,纵向加固围若小于盾构机主机长度,加固区前方地层中的地下水和土体可能沿着盾壳和围岩之间的空隙进入盾构工作井,引起透水、洞门塌方等工程事故。
总结工程实践经验,通常采用图b所示,纵向加固围为盾构机主机长度加2~3倍的盾构环管片的宽度,即L=盾构主机长度+(2~3)B,横向加固围中,上部及左、右两侧通常考虑3米,底部考虑2米。
3、盾构有水到达,示意图如下:a)b)有水到达端头土体加固图由于盾构设备自身构造的原因,壁后同步注浆的浆液不可能完全填充盾构外壳与地层之间的缝隙,当地层中地下水埋深较浅,隧道周围地层中的地下水和砂土就会沿着盾构外壳与地层间的缝隙进入盾构接收层,造成地层缺失,引发工程事故。
如图a所示。
因此,从渗透与堵水的角度考虑,避免透水和坍塌事故的发生,端头土体的纵向加固围必须大于盾构机主机的长度。
同有水始发类似,纵向加固围为盾构机主机长度加2~3倍的盾构环管片的宽度,即L=盾构主机长度+(2~3)B,横向加固围中,上部及左、右两侧通常考虑3米,底部考虑2米。
如图b所示。
鉴于盾构始发与到达施工中,具体工况的不同以及地质条件的差异性,还需有针对性的采取一些辅助工法配合,以降低工程实施的风险,确保始发和到达的安全性。
三、几种典型工程地质及端头加固实施方案以下是当前国地铁建设规模较大城市的典型地质状况,结合工程实例对实施的端头加固方案进行阐述。
案例标段1,地铁3号线汉溪站~市桥站盾构区间。
主要地质条件描述:珠江三角洲平原,地层由元古界震旦系,中生界侏罗系组成,上覆第四系。
始发端地质条件从上到下依次为:(1)人工填土层(Q4ml )〈1〉以填土为主,局部杂填土,部分填土下部为耕植土。
素填土为人工堆积的粘性土,局部砂土;平均厚1.48m ,标准值N=6.9击。
(2)冲洪积上层(Qal+PL )、〈4-1〉以粉质粘土,粘土及粉土为主,局部夹粉细砂薄层,标准值N=10.6击。
(3)河湖相淤泥质土层(Q3al),<4-2>淤泥质土(淤泥),流~软塑状,局部含粉细砂层,含较多腐植质,标准值N=1.5击。
(4)混合岩硬塑状残积土(Qel )〈5Z-2〉砂质粘性土。
厚度10~12m 。
标准值N=20.5击。
(5)混合岩全风化带(Z)<6z-2>混合岩剧烈风化成。
标准值N=38.8击。
采用的端头加固方案:该始发端头主要采用水泥搅拌桩对端头土质进行置换、固结。
由于埋深较浅,隧道上部采用水泥搅拌桩进行全部置换、固结。
洞门采用700mm 厚C10素混凝土封堵。
进洞方向左侧11米处有一排洪渠,常年有水,加固围按照有水地层处理。
案例标段2,地铁2号线科技园站~红树湾站盾构区间。
主要地质条件描述:科技园站盾构始发端头从上到下依次为素填土、人工填石、淤泥质粘土、粗砂、黏土、粗砂、砾质粘性土。
盾构隧道顶板处主要为砂层,土层分布如下图所示。
地下水距离地表约4.2m 。
-25-20-15-10-50-25-20-15-10-50高程图例素填土人工填石砾质黏性土黏土层砾质黏性土砾质黏性土全风化花岗岩5-28-28-39-1科技园站盾构始发端头地质剖面图(尺寸单位:m)采用的端头加固方案:该区间始发、到达端头处于富水砂层中,端头加固采用以水平深孔前进式注浆为主,旋喷桩和素混凝土桩以及降水为辅的注浆加固方案。
案例标段3,地铁10号线二期角门东站~角门西站~草桥站区间。
本标段端头的主要地层有:①杂填土。
①1砂质粉土、粘质粉土、素填土。
②砂质粉土、粘质粉土,夹少量卵石、圆砾。
②1粉细砂,粉土及少量卵石、圆砾,31.35~33.87,不连续。
③卵石、圆砾,一般粒径2~5cm,最大粒径约14cm,细沙充填约30%~40%,23.57~28.49,连续分布。
③2细中砂,少量卵石、圆砾,透镜体分布。
④卵石,细中砂充填约30%~40%,局部含圆砾,10.69~14.84,连续分布。
④1粘质粉土、粉质粘土,10.69~14.84,不连续。
④2细中砂,褐黄色,10.69~14.84,透镜体分布。
⑤卵石,一般粒径2~7cm,最大粒径约16cm,细中砂充填约25%~35%,连续分布。
⑤1粘质粉土、粉质粘土。
⑤2细中砂。
洞门围所处地层基本位于:卵石、圆砾③层;粘质粉土、粉质粘土④层;细中砂④1层;卵石④层。
根据车站端头开挖对水文地质的跟踪,在22.5米时出水与隧道底埋深26.1米相差3.6米,因此洞门下半部门位于地下水位线以下。
地层照片如下图:地层地质剖面图如下:139,62244425131151洞口角门西站西端头始发地质剖面图采用的端头加固方案:角门西站地下水渗透系数大,端头加固方案主要依托于车站管井降水,将地下水有效控制。
采用素混凝土桩辅以地面袖阀管注浆。
注浆围为隧道上部全断面。
案例标段4,地铁3号线熊猫大道~动物园站~驷马桥北站区间。
本标段主要地质条件是:岷江水系Ⅱ级阶地,上覆第四系全新统人工填土(Q4ml),厚度为1.30~5.00m ;其下为第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)粘土、粉质粘土、粉土,砂土,卵石土;第四系中下更新统冰水沉积层(Q2-1fgl)含粘土卵石;下覆白垩系上统灌口组(K2g)泥岩,全风化、强风化泥岩厚度为 1.00~6.90m 。
区间隧道洞身主要穿越第四系上统冲洪积层(Q3al+pl)的卵石土。
卵石层分选性、均一性差,自稳性较差。
区间地下水主要为填土中的上层滞水,卵石土层中的孔隙潜水和基岩裂隙水,水位埋藏较浅,含水量十分丰富,卵石层渗透系数K=18m/d 。
采用的端头加固方案:大管棚,辅以降水。
同时,车站洞口段围护桩采用玻璃纤维筋混凝土桩。
案例标段5,地铁4号线及支线工程溪霞路站~龙翔路站区间。
始发端主要地质是:③2粉质粘土、③3粉土夹粉质粘土层、④1粉质粘土、⑥1粘土,隧道底层主要为④1粉质粘土、⑥1粘土。
③3粉土夹粉质粘土层为微承压水含水层,土层透水性好。
采用的端头加固方案:端头加固体及止水帷幕采用三轴搅拌桩施工,加固体采用ø850600,搭接长度为200mm,止水帷幕与地墙接缝处采用2排单重管旋喷桩补强,在止水帷幕围布置降水井及观测井。
四、实施效果的分析及技术经济比较针对端头加固的具体方案,当前地铁设计中,只提出建议性意见,具体施工方案由施工单位编制后,经专家论证后实施。
在上述端头加固方案的实施中,有的取得了较好的效果,工程实践证明了方案具有较强的针对性。
有的方案在实践中证明还存在一定的不完善,加固效果有待加强。
各典型地质条件下端头加固实施效果分析一览表进一步分析上述典型地质条件下各项目端头加固的实施效果,总结如下:1、在富水砂层中,降水井、水位观测井在始发和到达端头地层处理中十分重要,是必要措施。
2、在砂卵石地层中,为防止始发和到达过程中,上部土体的变形、塌陷,近些年来普遍采用了大管棚施工,实践证明,效果较好。
3、车站围护结构的桩体,在洞门处采用玻璃纤维筋混凝土桩对洞门破除较为有利。
4、加强对端头管线的调查和保护,是端头加固实施中的重要环节。
加固过程中,注浆浆液堵塞各种管沟现象普遍,应及时清理,不能造成新生隐患。
5、注浆加固是端头加固普遍采用的方法,针对不同的地质条件,使用不同的施工工艺。
最为常见的注浆方法是:水泥搅拌桩、袖阀管注浆、高压旋喷桩和水平渐进式深层注浆。
端头加固方案的技术与经济比选建议五、技术要点和注意事项1、搅拌桩、旋喷桩、袖阀管以及水平注浆等工艺,在考虑地层的适用性的同时,注浆压力的控制是关键。
鉴于端头位置地层、管线、车站结构的复杂性,应综合考虑。
避免较大的压力对管线和既有结构造成一定的破坏作用。
水平渐进式注浆正常压力控制在3Mpa以,最高不宜超过6Mpa。
旋喷桩注浆压力要根据加固区的埋深确定,但是靠近车站结构部分也不宜超过6Mpa,同时要对车站结构进行监测。
2盾构始发或到达端头地层中无水,但在始发或到达竖井周围存在有水地下管线,如雨水管、污水管或雨污合流管、上水管、热力管线等,其变形后有可能使其水外流,从而导致无水地层变为有水地层,此时需将无水地层视为有水地层处理。