土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨.doc

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时间:2020-03-08

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1、土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨  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

2、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

3、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3200K

4、N·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。  ③保持连续掘进,减少盾构机停顿时间。适当缩短浆液胶凝时间,保证注浆质量。  盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系,过少会造成地面较大的沉降,过多会窜浆至地面,污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散,在掘进过程需根据注浆压力(<2.0bar)和地面情况及时调整注浆量。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满,这不仅可降低后期地面的沉降,也对管片防水起到一定有利作用。  对于砂浆胶凝时间的控制,项目部做了多次试

5、验  砂浆配比不是前篇一律的,应根据地层和掘进情况进行动态的调整。  ④运用导向系统和分区操控推进油缸,控制盾构姿态,防止盾构抬升。  富水砂层的承重能力较低,加上盾构机在掘进过程中的震动,姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易保持向上,但趋势易控制在±4.若出现机头往下掉的情况,需及时通过千斤顶行程调节姿态。调节不可过急,易通过千斤顶行程及选取最优管片两者结合来调节;不然会使得盾尾间隙过小,造成管片错台。  3技术特点  土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。掘进施

6、工可采用土压平衡、气压平衡和敞开三种模式。掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。盾构机配备了自动导向系统,可控制和稳定掘进方向,具有灵活转向纠偏能力。盾构刀盘结构能满足不同地层的掘进速度要求。盾构配备了同步注浆系统,对控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护非常有利。盾构配备了泡沫及膨润土注入系统,有利于碴土改良。配备了压缩空气系统,有利于防止工作面的渗水及控制地表沉降。  4结束语  随着地下空间的开发与利用,盾构工法在我国得到了越来越广泛的应用。在我国多个城市的地铁施工中,都碰到了过富水砂层的难题。土压平衡盾构机过富水砂层技

7、术以其施工工期短,对地表沉降控制好及成型隧道质量高得到了业主和有关单位的肯定,在全国地铁建设火热的形式下,相信本技术会在城市地铁施工中得到广泛应用。

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