特殊地段盾构掘进的沉降控制技术_工程管理

1、特殊地段盾构掘进的沉降控制技术特别地段的沉降掌握始终是盾构施工中的难点、风险点，本文介绍了广州地铁某盾构区间在经过“三区”(隧顶覆砂区、桩基础群区和地面密集建筑物区)地段时所实行的技术措施，以期对类似地层有借鉴和指导作用。广州地铁某盾构区间为双线圆型隧道，内径5.4m，外径6m，采纳刀盘直径6.28m的土压平衡盾构机施工。在接近吊出井时要经过一“三区”特别地段，即：隧顶覆砂区、桩基础群区和地面密集建筑物区。为平安通过该特别段，项目部编制了一套具体、针对性强的施工方案，并在施工中逐一落实，最终盾构机平安到达吊出井。1、特别地段的工程状况1.1地质水文状况：该地段长约300m，隧道覆土1423m，

2、洞身经过地层主要为7、8、9泥质砂岩，夹部分6全风化泥质粉砂岩;洞顶主要为32细砂层，夹少量42、52地层，32砂层厚3.59m，平均厚5m以上;通过现场试验，9微风化地层平均单轴极限抗压强度16.0MPa左右。本区段地下水有第四系孔隙水及基岩裂隙水，第四系孔隙水埋深03m，水量丰富，由大气降水及江、河水补给。基岩裂隙水主要赋存于基岩强、中等风化带的裂隙中，埋深随基岩面而起伏，一般为1520m，32中细砂层富水性中等及渗透系数较大。1.2地面建筑物及桩基础状况该段隧道顶部及其影响范围内主要有45栋建筑物，绝大部分是民房，层高37层，为框架结构;有8栋是一层高的制衣厂厂房，为砖混结构。房屋基础除

3、12栋房屋是自然基础外，其余为r500r600钻孔桩砼基础及r120的木桩基础。有16栋房屋的桩基础侵入隧道或接近隧顶，另有两栋房屋被鉴定为危房。2、掌握沉降的技术措施2.1到达特别段前的预备工作1)在该特别地段增设3个补勘点以把握更精确、全面的地质状况。2)对中轴线两边各30m内发生较大倾斜和结构老旧房屋进行鉴定，为危房的拆除或临迁。3)对隧道上方建筑物进行具体的入室调查。对桩基侵入隧道或接近隧顶的建筑物实行托换加固措施，结构面发觉裂缝的则作具体记录。4)预备支顶加固材料、注浆加固材料、抢险机具设备、车辆、警戒标识物等以备用。5)在到达特别段前选择一开挖面自稳性较好的地段对盾构机进行全面检修

4、，削减在特别地段停机检修的风险：对破损较大的盾尾刷进行更换;全面检测刀具，对磨损超标的刀具进行更换;对堵塞的注浆管进行疏通处理;对分别通往开挖面、土仓、螺旋输送器的主从泡沫管进行疏通，并在刀盘面中心四周增设1根泡沫管。2.2通过时的掘进掌握2.2.1掘进模式、盾构机配置及掘进参数针对特别段的状况，选用的掘进模式，盾构机械配2.2.2刀具配置本段洞身地层主要为7、8、9泥质砂岩、粉砂岩，易结泥饼，依据以往类似地层施工阅历，采纳全软土刀具将会消失盾构机推力增大、扭矩增大、掘进困难的现象，严峻时由于盾构机长时间在一小范围扰动，隧道顶部的砂土层会塌落，进而导致地面塌陷的事故;若采纳全硬岩刀具，则刀盘面

5、开口率削减，结泥饼的机会就会增加。故过本段时采纳了混合式刀具配置：64把刮刀，16把铲刀，5把边缘双刃滚刀，8把正面双刃滚刀，6把中心双头齿刀。正面滚刀都高出刀盘盘面175mm，为开挖面破除下来的砟土留出了足够的出砟空间，刮刀超出刀盘盘面140mm，受到滚刀的爱护，刀盘开口率约为29%.2.2.3掘进过程的施工技术要求盾构在通过该特别段时有序、平衡、平稳。有序1)施工组织有序：人、机、料的配置合理，工序的支配、连接有序。2)机械保养有序：机械保养定人、定期、专业、规范，做到无遗漏、标准化。3)信息管理有序：技术交底、作业交底按部就班，自经理部至作业面指令畅通、反馈快速。平衡1)土仓压力与开挖面

6、水土压力平衡严格掌握土仓压力，尽量保持土压平衡，不要消失过大的波动;考虑本段地下水水压较高，土仓压力设置为上部1.3bar左右，下部1.8bar左右。2)出土量与掘进进尺平衡严格掌握出土量，做到进尺量与出土量均衡。本隧道开挖直径6.28m，考虑盾构姿势变化或其他缘由引起的岩土损失和岩土的松散系数，每环出土量约66 69m3，即4.5节砟车。除量的掌握外，还要坚持对每环砟样进行地质水文分析，发觉与开挖断面地质状况不符(尤其是消失32砂层)时，则立刻实行措施。3)注浆压力与水土压力平衡除考虑注浆处的水土压力，还要考虑后方来水、开挖面来水的水压，故注浆压力是在注浆处水土压力基础上提高12kg/cm2

7、，且应使浆液不进入土仓和压坏管片和不因注浆压力过大造成地表隆起。特别段注浆压力设置：1#、4#注浆孔掌握在1.5bar左右，2#、3#注浆孔掌握在2.0bar左右。4)注浆量与进尺平衡考虑浆液失水固结、盾构推动时壳体带土使开挖断面大于盾构外径、部分浆液劈裂到四周地层，采纳理论值的150%200%进行注浆，即为68m3.要保证浆液配置与地质水文条件、掘进速度相适应，过本段时浆液配比设置为：水泥粉煤灰砂膨润土水=18037178035400(kg)，浆液稠度掌握在110115mm，凝胶时间掌握在5h以内。平稳1)盾构姿势平稳推动过程应保持盾构机有良好的姿势，避开蛇行，每环姿势变化掌握在±

8、5mm内。千斤顶A区、C区油缸油压值差宜保持统一、恒定性，不宜消失过大的波动。2)管片姿势平稳做好管片选型，现场对盾尾间隙实测实量，掌握下部盾尾间隙在70mm以内，留意管片拼装的椭圆度，防止尾刷与管片碰撞导致盾尾密封、铰接密封损坏及管片变形。3)推动速度平稳掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，改善砟土性能，提高砟土的流淌性和止水性，防止涌水流砂、结泥饼和喷涌现象，有利于保持速度的稳定。推动速度保持在2540mm/min，日均进尺79m.2.3通过后的补强措施1)二次注浆盾构同步注浆后，由于浆液的脱水，浆液体积收缩会加剧地表的后期沉降量，又由于盾构推力，衬砌和土层间会相互分别，二次注浆

9、能有效地进一步充实背衬和提高止水力量。特别地段每推动4环后补注双液浆一次，在破除桩基位置两环管片的范围内增注一次。2)三次复紧为防止因管片的变形引起地层的过度扰动，对管片螺栓拧紧要求三次复紧。即拼装管片时一次拧紧，推出盾尾后二次拧紧，后续盾构掘进至每环管片拼装前，对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。3)地表注浆作为应急预案，在盾构通过本段前，对有托换的建筑物预埋袖阀管，如盾构通过发生险情能在地面紧急进行地层注浆加固。3、施工监测3.1监测点的布设区段范围布设监测主断面2个，次断面36个，分别设置11个和7个监测项目进行全面监测。3.2监测在施工中的应用1)监测-施工流程图为使监

10、测结果能顺畅、快速到达作业面，作业面状况能快速反馈到监测组和技术部，承包商制定了监测-施工流程图，以最大限度实现信息化施工的目标。2)沉降排列图通过对右线盾构经过特别地段的监测报表数据统计归纳，采纳排列图对盾构施工各阶段的沉降进行分析。由图2可见盾构到达、盾构通过、盾尾通过三个阶段的沉降和占最终沉降量的81.82%，是沉降变化的高峰期，必需实行有效和针对性的措施，如盾构机平稳、快速通过;确保同步注浆压力、注浆量、尤其是注浆质量，坚持二次补注浆，准时填补衬背间隙和削减地下水流失。监测报表还显示，盾构机切割桩基时建筑物沉降最大，最大一次达12mm/d，要降低风险，搞好房屋桩基托换是前提，切割时则应贯彻小推力，慢速度，立足于磨的原则。3)不均衡沉降通过对监测报表数据统计发觉，距线路中心越近，沉降越大，反之则越小，这对上方建筑物会产生不均衡沉降。实际施工时，当监测结果显示同一建筑物横向沉降差超过2mm/d时，应严加关注和实行措施，严格掌握沉降速率：严防盾构机姿势消失大的波动，土仓压力要适当加大和稳压，注浆切忌不够量;快速通过，削减沉降高峰期时间，如