《36-盾构浅覆土、立交掘进技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《36-盾构浅覆土、立交掘进技术.docx（13页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、3-2-36盾构浅覆土、立交掘进施工技术1 .前言1.1 盾构浅覆土、立交掘进施工概述目前，我国正处于大规模建设时期，基础设施，尤其是交通设施建设如火如荼。在城市中，以地铁为龙头的地下空间综合利用和建设，受既有建（构）筑物和有限空间的限制，出现了大量困难线型（如小半径、大纵坡）或更合近接（小净距、下穿铁路、立交、叠交）的隧道工程。两线立交盾构隧道掘进时，后掘进隧道会引起地层的应力重分布（加载或卸载），并导致地层的移动，从而产生对先施工隧道的影响，这个影响与距离干脆相关，与距离成反比。而两线立交时上部隧道覆土厚度常常小于1O1.5D（D为开挖外径），多为浅覆土隧道。盾构浅覆土常常伴随立交掘进出现
2、。1.2适用范围适用于软土地区土压平衡式盾构机浅覆土及立交掘进。2 .盾构浅覆土、立交施工工艺1 .1工艺流程图工艺流程如图2-1所示：I工程调研I浅覆土、点线立交数值模拟分析方案研定及确定I初设品参数I、先行盾构施工后行盾构施工-优化盾构施工参数已建应道内、注浆加固后建隧道内注浆加固监测（地面沉降、深层土体沉降、深层土体位移）设加劲肋I为后行:再构施匚I提供有利条件后建隧道内设加劲肋E浮板监测先建隧道（沉降、位移、收敛、结构应力）陈低东先建隧道的影响浅覆土、七线立交施工完成图2T盾构浅覆土、立交掘进工艺流程图2 .2盾构掘进依次方案选择遵循先施工立交段下部隧道，后施工立交段上部隧道的方案。2
3、.3地表协助措施地基加固1、地基加固类型及范围隧道顶覆土厚度小于0.6D(3.8m)的浅覆土地段须进行覆土措施处理，偏于平安取411u采纳深层搅拌加固，加固范围：横向为线路中线以外6m,竖向由地面至隧道底下3m,纵向为沿线路方向覆土厚度小于4mo2、地基加固要求地基加固后土体指标为：无侧限抗压强度qu20.8MPa,渗透系数KWIXlO-8CIn/s。地表压重在浅覆土段盾构掘进时对地表采纳袋装钢渣压重，换算覆土厚度应工1D,待满意覆土要求后方可通过盾构。隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值。地表压重计算(
4、kgm2),该段土层平均比重为1850kgm3,盾构直径为6.34m：W=1850(6.34-H)W：地表单位面积压重H：隧道覆土厚度地表压重范围横向：以隧道中线为中心，左右两侧各6m,共宽12m。纵向：浅覆土段整段。设置抗浮板为防止在浅覆土段盾构推动过程中盾构机抬头及考虑后期运营抗浮须要，在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚50100cm,抗浮板两侧设06006800钻孔抗拔桩，桩长为板下2030m,单桩抗拔力满意运营时隧道抗浮要求。具体参数应依据工程实际状况检算。抗浮板设置及地表压重如图2-2所示。袋装铜液压意抗拔桩:Rt道中心线直径600mm长度30m图2-2抗浮板及地表压重示意图2.4隧
5、道协助措施隧道管片壁后注浆加固1、已建隧道内注浆加固在上部隧道施工前，通过下部隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加强隧道两侧的土体强度，待达到肯定强度后，才能施工上部隧道。其加固范围为管片壁后2m。2、上部隧道内注浆加固上部隧道每掘进完成5环，刚好通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固。在立交段均为增设注浆孔管片，每环有16个注浆孔。其加固范围为管片壁后2m。两线立交加固如图2-3所示：图2-3两线立交注浆加固示意图已建隧道内压重在立交段，上部隧道开挖后，下部隧道上方由于应力释放而使其失去原有的平衡状态，引起隧道及四周土体肯定程度上的“回弹二在上部隧道推动前，在下部隧道内采纳袋装钢渣进行
6、压重。压重范围：立交交叉点前后各15m,共30m。压重重量：5tm压重时间：盾构开挖面前3环，上部隧道每推动一段，刚好在下部隧道内压重一段。分期卸载：盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，依据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间。隧道内设纵向加劲肋1、已建隧道内设加劲肋针对上部隧道施工对已建下行线的影响，在下行线隧道靠近开挖面前20m,后20m,共40m范围管片设置加强肋。加强肋采纳双拼18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。2、上部小曲线隧道内设加劲肋立交段上部隧道若位于小半径曲线上，隧道纵
7、向位移较大，在上部隧道靠近开挖面后60m范围管片设置加强肋以增加隧道纵向刚度，限制其纵向位移。加强肋采纳双拼18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。加劲肋部位及构造详见加强肋构造图1及加强肋构造图2。加强螺栓复紧每环推动结束后，必需拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推动时进行复紧，克服作用于管片推力产生的垂直分力，削减成环隧道浮动。2.5盾构施工参数选择1、掘进速度掘进速度：l2cmmin.即避开因推力过大而引起的侧向压力的增大，又减小盾构推动过程中对四周土体的扰动。2、仓压力压力设定值：以开挖面前端土体略微隆起O.51.
8、Omm为宜。其波动值限制在0.02MPa以内3、出土量限制盾构出土量为理论计算量的97%左右，同时视监测状况合理调整出土量。4、超挖超挖量：5%Oo5、注浆参数同步注浆量：2.62.8m3/环，浆液稠度：9llc11u二次洞内注浆频率：每掘进完成2环。每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，浆液配比采纳：水泥:氯化钙:水玻璃=30:1:1,水灰比为0.6。二次注浆压力限制在0.3MPa以下；注浆流量限制在10151.Inirb注浆量约0.5/环。6、左右千斤顶行程差单环变更量255cm,当前量：20cmo2.6盾构及管片纠偏盾构掘进中，由下述方法保证盾构推动轨迹和隧道设计中心线的偏
9、差在设计允许范围内。1、采纳调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏盾构共有22个千斤顶，按上、下、左、右四个扇形分布，推动千斤顶的油泵为变量泵，当盾构须要调整方向时，可通过比例阀调整四个区域的油压，来调整千斤顶的顶力。如盾构偏离设计轴线，而需纠偏时，可在偏离方向相反处，调低该区域千斤顶工作压力，造成两千斤顶的行程差，也可采纳停开部分千斤顶方法，获得行程差。但这样易造成衬砌部分区域受力不匀，使管片损坏。盾构纠偏时，要使千斤顶各区域压力分布呈线性状态，如盾构要向右纠，除左区要较右区有一个较大的压力差外，上、下区域的压力也要适当，一般可取左、右区域压力的平均值,同理，如需上、下纠偏时，可造成上、下区域千斤顶
10、的压力差。2、采纳微量楔形料进行隧道管片纠偏在曲线段采纳管片环面上粘贴楔形低压棉胶板的方法，使直线段管片成为微量楔形轴线和设计轴线拟合。石棉橡胶板的压缩率为12%,分段粘贴好的石棉橡胶板经推动过程中千斤顶压缩后，成一平整楔形环面。管片在制造中，会存在微小的误差（特殊是环宽的误差），管片在拼装过程中也会产生误差，这些误差的积累和发展，会导致盾构虽未偏离设计轴线，但盾尾的管片变得越来越难拼装，测量管片的偏差，会发觉管片中心线己呈偏离设计轴线的趋势，实行以下预防措施：a、在每一环管片拼装时，测量上一环管片与盾构内壳上、下、左、右各点的间隙，若各点间隙均在ICm以上，可视作管片轴线与盾构轴线拟合。若测
11、得某点间隙小于1cm,则可视作管片己起先偏离盾构轴线，此时可用微量石棉橡胶楔形料进行纠偏，将最大楔形量贴于间隙小处的衬面上。b、一次最大楔形量不得大于5mm,若超过5mm,管片橡胶止水条的压缩量变小，会失去止水效果。所以在曲线段掘进时当安装楔形管片后仍需粘贴纠偏条时，应分数环粘贴，不应一环粘贴过厚。c、若最大楔形量为5mm(经压缩后为4.IOmrn)一次可纠偏斜率为千分之零点六六。测得管片与盾构的偏差斜率后，即可算得纠偏的环数。2.7监控量测及信息反馈施工监测内容针对该区间隧道沿线的建(构)筑物及地下管线设施，结合盾构推动施工中引起地面沉降的机理和对已建好隧道可能造成的变形和具体状况，投入如下
12、监测内容：(1)地表环境沉降监测地表沉降地下管线沉降建(构)筑物沉降(2)已建正线隧道变形监测已建隧道沉降监测已建隧道位移监测已建隧道收敛监测(3)在推隧道沉降监测施工监测方法及点位布置(1)地面沉降、管线沉降：观测范围为盾构前20环，后30环。(2)建筑物沉降：对盾构推动切口旁边方圆30m内涉及的建筑物进行监测。(3)在建隧道(环片)沉降：隧道沉降是伴随着施工过程进行的，沉降监测也因该同步进行。每次监测范围为新施工区段100环，前期己完成区段100环。(4)已建隧道变形观测：对盾构推动切口前20m、后30m内己建隧道进行监测。监测技术要求及监测频率在监测工作中，监测精度应满意以下要求：(1)
13、深层土体测斜误差WImm；(2)平面位移监测误差Wlnlm；(3)沉降位移监测误差WO.5mm；(4)压力测试误差WlOM(5)分层沉降测量误差Wlmm。监测工作必需随施工须要实行跟踪服务，监测频率必需据施工须要调整，依据上海地铁基坑施工规程(SZ082000)相关要求，监测工作自始至终要与施工进度相结合，监测频率与施工工况相一样，应依据施工的不同阶段，对影响范围内的监测对象，合理支配施工监测频率：(1)地面沉降、管线沉降：在区间隧道盾构出洞前布设监测点，测2次，取得稳定的测试数据，在盾构出洞后即起先监测，在盾构推动期间正常状况下2次/天，施工区域30100米以远的已完成区段1次/周，1个月后
14、且沉降速率小于3mm周监测频率可依据工程须要随时调整，以满意爱护环境的要求。(2)建筑物沉降：监测频率2次/天，刚好了解建筑物的变更状况，在盾构穿越危房时要增加监测频率，依据沉降量及沉降速率刚好调整监测频率，保证监测信息精确刚好。(3)在建隧道(环片)沉降：测试频率为：距推动面100m范围内2次/周；距推动面100200m范围，1次/15天；距推动面200m以外以完成隧道，连续2次本次沉降3mm,监测频率降为1次/月，否则1次/15天；隧道贯穿后一个月一次，直至隧道初次结构验收。(4)已建隧道变形观测：监测频率1次/天，在变形值超报警时要增加监测频率，2次/天，依据沉降量及沉降速率刚好调整监测
15、频率，保证监测信息精确刚好。信息反馈与参数调整隧道施工时应加强监测工作，包括对先期施工隧道进行监测，监测资料应刚好反馈，以依据监测资料刚好调整掘进参数和注浆参数。3劳动力组织劳动力组织如表3-1所示：表37劳动力配置表盾构司机2起重工2电瓶车司机4电工3桁车司机2焊工3反挖司机2防水工4盾构修理人员3注浆工6测量工2磴士车司机6机修工4普工6合计49注：上表标准为软土地区的盾构配置，其他类型盾构则增加23名修理人员。4机具设备配置机具设备配置如表4-1所示:表47主要设备配置表机械设备名称型号规格数量备注压平衡盾构机1套依据地质选取类型龙门吊32t5t1台龙门吊16t1台依据场地须要电瓶机车1
16、825t直-交2台依据牵引负荷选取硝土车818m356台运浆车57m31台用于同步注浆运浆车57mj1台用于改良直流充电机2台与蓄电池配套蓄电池组4组与电瓶车配套始发反力架承受推力800150Ot6台与地质、盾构有关移动始发托架承重40050Ot6台与盾构配套砂浆搅拌机3m,1台惰性浆液浆液搅拌系统25m7h1台水泥砂浆通风机2X37KW1台密封运硝车15t以上46辆自卸汽车1辆潜水泵36台卷扬机5t2台卷扬机1t1台砂轮机1台台钻1台电焊机24台5质量限制要点5.1盾构推动参数的设定采纳土压平衡式盾构掘进机施工，其原理主要是利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支
17、护的目的。在盾构施工中要依据不同土质和覆土厚度、地面建筑物,协作监测信息的分析，刚好调整平衡压力值的设定。同时要求推动中盾构姿态保持相对的平稳，限制每次纠偏量不过大，削减对土体的扰动，并为管片拼装创建良好的条件。同时依据推动速度、出土量和地层变形的监测数据，刚好调整注浆量，从而将轴线和地层变形限制在允许的范围内。盾构在立交段推动，宜放慢推动速度，匀速推动，以减小对围岩土体的扰动，特殊是后行隧道的推动，过快的推动速度，对已建隧道的影响将是特别显著的。限制好推动速度，对地面沉降以及已建隧道沉降、位移、变形均具有重要意义。后行隧道推动时，因已建隧道的存在，围岩土体原有力学体系已经变更，所以后行隧道盾
18、构推动时，盾构土仓压力与原状土中推动是不一样的，应考虑对已建隧道的爱护，依据对已建隧道的监测状况刚好调整。5.2管片拼装盾构在立交段推动，管片拼装特殊要留意螺栓的复紧，加强管片间的相互约束，可以有效限制隧道上浮。特殊是先行隧道在后行隧道施工时，因上部土体开挖，隧道顶部土压减小，隧道不行避开上浮，假如螺栓没有拧紧，上浮量将会更大。5.3同步注浆和二次注浆盾构推动中的同步注浆和管片壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑空隙和削减后期沉降的主要措施，也是盾构推动施工中的一道重要工序。由专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作具体记录，并依据地层变形监测信息刚好调整，确保压浆工序的施工质量。注浆应当实
19、行双控措施，既要限制注浆量，也要留意限制注浆压力，依据注浆压力状况，调整注浆量，过大的注浆压力将会劈裂土层对土体产生扰动，反而造成地面后期沉降大。5.4盾尾油脂及集中润滑的压注为了保证盾构设备的正常运转，在盾构掘进过程中须不定时地进行集中润滑油脂的压注，避开由此造成的轴承和其他设备的损坏，影响盾构推动施工。在隧道掘进施工中，盾尾密封功能特殊重要。为了能平安并顺当地完成区间隧道的掘进任务，必需切实地做好盾尾油脂的压注工作，确保施工中盾尾与管片的间隙内充溢盾尾油脂。55盾构纠偏量限制施工中隧道轴线、环面平整度或倾斜度需予以订正时，采纳特地楔料（低压石棉橡胶板），一次纠偏量最大不超过4mnu6平安留
20、意事项平安留意事项及预防措施如表6-1所示：表67平安预防措施表序号危急源类别留意事项管理方案1门吊高处坠落、物体打击、设备事故编制安装、拆除、转场方案。过程中做好监控。设置警戒区。自检合格后报相关特种设备监督检验所检测。分包单位须有相应资质。特殊工种必需持证上岗。定期做好修理、保养。2施工用电触电事故必需编制临时用电施工组织设计上临时用电设施验收合格后方可运用。施工现场线路全部采纳橡套电缆或用塑铜线架空架设。施工现场线路、电气设备的安装、修理保养及接线、拆线工作必需由持二证电工进行。对移动机具及照明的运用实行二级漏电爱护，并常常进行检查、修理和保养。坚持每周一次平安用电检查和日常巡察工作，发
21、觉问题马上整改。3平安通道人员伤亡隧道内平安通道采纳专用的走道板。运用前进行验收并挂牌。走道板须绑扎坚固。4中小型机械的运用机械伤人机管员负责对机械运用前的验收工作，平常做好对机械运行状况的检查。操作人员必需持有效证件上岗。按规定搭设机械防护棚。机械设备金属外壳必需接地，随机开关灵敏牢靠。督促序号危急源类别留意事项管理方案机操人员做好定期检查、保养及修理工作，并做好运转、保养记录。机械设备的防护装置必需齐全有效，严禁带病运转。固定机械设备和手持移动电具，必需实施二级漏电爱护。必需做到定机、定人、定岗位。下班之前必需做好落手清工作，切断机械电器设备的电源。5垂直运输物体堕落、物体打击盾构工作井四
22、周设立平安栏杆及平安挡板，防止发生井边物体堕落打击事故。起吊设备必需有限位保险装置，不得带病或超负荷作业。起重专职指挥，加强责任心，预防发生碰撞事故。衬砌、土斗配专用吊具及钢丝绳，要定期检查，发觉缺陷，刚好调换。满载上斗起吊前，必需进行处理，防止泥块堕落伤人。夜间施工井口必需有足够的光照度。起重指挥持证上岗。起重用索具、夹具须有产品合格证和质保书。6隧道内水平运输财产损失、人员伤亡、设备事故对运输机具、轨道必需定期进行平安运行检查和维护。电瓶车辆在隧道内曲线段行驶以及进出台车，必需缓慢通过。隧道内工作人员必需在人行走道板上通行，走道板必需绑扎坚固。电瓶车、平板车严禁载人运输。电瓶车司机持证上岗
23、。禁止酒后驾驶。做好例保，刹车片刚好更换。7管片拼装财产损失、人员伤亡、设备事故机械手操作人员在机械手转动前必需告知上下作业人员，在确保无人的状况下才可转动机械手。机械手举起管片后，严禁该断面区域站人，以防吊耳脱落，引起管片坠落伤人。机械手转动前小脚应撑住管片，不得晃动。小脚调定油压6Upa,以免吊耳、预埋件受损伤。机械手的声、光警报装置齐全。机械手由专人操作。吊耳丝扣拧究竟。8地下管线管线损坏、煤气中毒、爆炸、供水中断与管线单位取得联系，了解地下管线分布状况并编制地下管线爱护方案。加强沉降观测。合理设置掘进参数。加强盾尾注浆。9有毒有害气体施工人员中毒每周对隧道内空气质量进行监测，加强隧道内
24、通风。11高温施工人员中暑事务配备必要的防暑降温用品，隧道内加强通风，保持隧道内空气流通。7工程实例7.1工程简介出入段线是上海市轨道交通9号线一期工程进出地面车辆段的两个单线盾构隧道，包括西出入段线和东出入段线，呈“八”字形分布。其中，西出入段线起点西岔道井（里程1.1DK0+119.646）,终点西工作井（里程1.IDKo+629.540）,全长509.894m,线路最小曲率半径为250用；东出入段线起点东岔道井（里程1.2DK0+153.677）,终点东工作井（里程1.2DK0+434.5）,全长296.297m,线路最小曲率半径为230m。出入段线隧道采纳装配式钢筋碎管片,管片内、外直
25、径分别为5.5m和6.2m,管片厚度350mm,宽度为1.2m和1.Om两种，后者主要用于小半径曲线段。其中，西出入段线有宽度为1.2m的管片347环，宽度为1.Om的92环，共439环；东出入段线有宽度为1.2m的管片171环，宽度为1.Om的90环，共261环。衬砌拼装纵缝为通缝拼装。衬砌间连接件采纳双头直螺栓，连接件采纳锌基辂酸盐涂层+抗碱涂层防锈处理。衬砌纵、环缝防水采纳多孔特殊断面的三元乙丙橡胶与遇水膨胀橡胶镶嵌的复合形框形弹性密封垫。环、纵缝间设置承压防水丁晴软木衬垫。每环衬砌由六块组成，即一块拱底块(84。)、二块标准块(65)、二块邻接块(65)、一块封顶锲形块(16。)出入段
26、线隧道埋深9.42-1.91m,主要穿越土层为-1灰色粉质粘土、-Ia灰色粘土。饱和软粘土具较高的触、流变特征，在水动力条件下可能产生流砂、涌砂现象。东出入段线最小半径为230m,立交线长102.273m,从下行线上方呈19斜交穿过，交叉处覆土深2.72IIb上下净距为2.05m,并以32.5%。的上坡浅覆土进入东工作井。如图7T所示。西出入段线最小半径为250m,立交线长105.709m,从下行线上方呈18斜交穿过，交叉处覆土深3.88m,上下净距为2.58m,并以32.5%。的上坡浅覆土进入西工作井。如图7-2所示。浅覆土、立交重难点分段如表7-1所示：-1.1DS+629M1.IDKD+
27、爱770，1.1D三+499JO61浅垂土1图7-1东出入段复合立交段重难点分布图图7-2西出入段复合立交段重难点分布图表77浅覆土、立交重难点分段表重难点里程长度m西出入段线两线立交、小半径曲线1.1DK0+499.O61-1.1DKO+514.108105.709两线立交、小半径曲线、大坡度1.1DKO+514.108-1.lDK0+527.00012.829两线立交、小半径、大坡度、浅覆土1.1DK0+527.OOO1.1DKO+6O4.77077.77小半径曲线、大坡度、浅覆土、进洞1.1DK0+604.770-1.1DK0+629.54024.76东出入段线两线立交、小半径曲线1.2
28、DK0+316.5241.2DK0+418.797102.273两线立交、小半径曲线、大坡度1.2DK0+329.2371.2DK0+370.00040.763两线立交、小半径曲、大坡度、浅覆土1.2DK0+370.000-1.2DK0+418.79748.797小半径曲线、大坡度、浅覆土、进洞1.2DK0+418.797-1.2DK0+434.50015.7037. 2施工状况西出入段线工程盾构出洞时间为2006年3月22日，西出入段线100环推动时间为2006年4月12日，西出入段线进洞时间为2006年6月20日。最高日推动13环，平均5.6环。每环平均循环时间：初始掘进阶段为140分钟，
29、正常掘进段为75分钟东出入段线工程盾构出洞时间为2006年6月6日，东出入段线100环推动时间为2006年7月15日，西出入段线进洞时间为2006年9月2日。最高日推动13环，平均5.6环。每环平均循环时间：初始掘进阶段为140分钟，正常掘进段为75分钟7.3工程阅历教训盾构在浅覆土中施工，地表须要进行压重处理，但在本工程中，因为考虑后期运营抗浮须要，设置了抗浮板，抗浮板和地表压重的存在，完全可以满意盾构施工抗浮须要。当出入段线盾构在并行段推动时，依据监测数据反映，对上、下行线隧道的影响比预料的小得多，将盾构推动速度从2cmInirl提高到4cmmin以加快盾构施工速度。从并行段进入立交段时，盾构右转调整方向以进入与出入段线立交状态，此时因盾构姿态调整较频繁，且调整幅度较大，对土体的扰动增大，特殊是对下行线隧道围岩土体挤压力增大，造成下行线隧道向远离出入段线一侧横向位移。此时过快的推动速度使得盾构对土体的扰动更大，出入段线沉降量有明显增大趋势。当渐渐减小盾构推动速度到l2cmmin,出入段线隧道横向位移明显减小。故应严格限制盾构推动速度。74建设效果及关键工序图片图7-4两线立交段注浆加固示意图QM56360C18ain214CO1016Ql60l0图7-5纵向加强肋示意图图7-6立交段隧道成型图
