盾构近距离穿越原水箱涵施工技术控制24

第二二十十六六次次QC小组组成成果果盾构构近近距距离离穿穿越越原原水水箱箱涵涵施施工工技技术术控控制制11.1工程程概概述述上海海市市轨轨道道交交通通7号线线24标含含杨杨高高南南路路站站～～锦锦绣绣路路站站，，锦锦绣绣路路站站～～沪沪南南路路站站两两个个区区间间，，隧隧道道全全长长4956.712m，均均设设计计为为双双线线单单圆圆盾盾构构法法隧隧道道。。其中中杨杨高高南南路路站站～～锦锦绣绣路路站站区区间间隧隧道道单单线线长长约约1203m，采采用用日日本本三三菱菱土土压压平平衡衡式式盾盾构构机机进进行行掘掘进进，，在在隧隧道道全全长长2/3位置，盾构须须穿越一大型型重要原水箱箱涵，该涵与与区间隧道斜斜交，该段盾盾构掘进土层层主要为④灰灰色淤泥质粘粘土层、⑤1灰色粘土层。。1.2原水箱涵概况况该涵为混凝土土结构，断面面宽10.26m，高3.2m（详见下页图图），该处地地面标高约为为4.23m,管顶标高约为为1.93m,管外底标高（（包括0.1的垫层）-1.27m，覆土厚度2.3m,距隧道净高为为4.69m。一、工程概况况2原水箱与区间间隧道相对位位置关系示意意图原水箱涵断面面结构图3二、小组简介介41、原水箱涵为杨杨树浦、浦东东、居家桥等等水厂的上游游原水，日供供应量达到180多万立方米，，一旦损坏将将直接影响浦浦东、浦西中中心城区的自自来水供应，，因此必须严严格控制，确确保安全、顺顺利穿越。2、在建（构）筑筑物密集的城城市采用盾构构法修建地铁铁隧道，盾构构将不可避免免地须近距离离穿越一些重重大建筑物或或管线，而如如何更经济、、更快捷、更更安全地穿越越一直是盾构构法隧道施工工值得探讨及及研究的课题题，从而进一一步提高盾构构法施工技术术，减少投入入，提高效益益。3、总结一套较为为成熟的盾构构近距离穿越越重大建（构构）筑物及管管线隧道掘进进施工方法，，为不断拓展展盾构法隧道道工领域打好好扎实基础。。三、选题理由由51、目前，由于城城市交通需要要，盾构须近近距离穿越重重大建筑物、、管线现象已已逐渐增多，，施工难度也也日益增大。。而以往盾构构法施工隧道道大部分设计计在无重大建建筑物、管线线的地段或公公路下方，以以减少施工风风险。2、在盾构穿越重重大建筑物、、管线等施工工技术方法中中，主要有：：①建筑物、管管线提前拆迁迁或废弃不用用；②对建筑物、、管线提前加加以各种保护护，或支撑、、或加固等；；③通过优化、、改进盾构掘掘进施工技术术，减少对建建筑物、管线线的干扰，从从而达到保护护的目的。④或上述三种种方法结合利利用。3、在盾构穿越原原水箱涵段将将有两大难题题：①穿越原水箱涵涵前及过程中中施工参数的的设定。②穿越后对原水水箱涵后期沉沉降的控制；；四、现状调查查6五、确定目标标通过采取优化化、改进盾构构掘进施工技技术的措施，，减少对建筑筑物、管线的的干扰，将建建筑物、管线线的变形、沉沉降控制在其其结构受力、、安全允许范范围内，从而而达到即减少少投入、又达达到安全保护护、快捷施工工的目的。7六、原因分析析8七、要因确认认910八、制定对策策11实施一、加强强员工技术培培训选贤贤任能由于我部盾构构操作人员实实战经验较少少，尤其是面面对重大危险险源部位施工工操作和控制制普遍缺乏施施工经验。1、聘请有关专专家现场讲解解由于上海轨道道交通7号线24标同时四条隧隧道盾构掘进进，主要人员员较缺乏，且且经验也不丰丰富，为确保保本项目顺利利开展、盾构构安全掘进，，我们采取在在内部选拔各各岗位优秀员员工，盾构掘掘进前一个月月进行专项培培训、利用晚晚上进行学习习，并先后多多次邀请上海海市安质监站站、申通项目目公司、上海海隧道股份相相关专家到现现场为技术人人员、一线员员工讲解先进进施工技术和和经验，尤其其是针对盾构构法施工中易易出现的安全全、质量隐患患进行系列的的案例分析，，效果明显。。同时，项目目部采取“师师带徒”措施施，多带出几几个岗位能手手，增强技术术储备，把施施工遇到的难难题及时解决决。九、对策实施施122、加强对施工工人员技术交交底制度盾构穿越前，，根据工序要要求编制了详详尽的安全技技术交底及应应急须知，张张贴至各相关关部位，要求求施工人员能能有效掌握、、熟练应用。。同时，在每每日班前点名名时由项目经经理、生产副副经理、总工工、技术人员员针对当天施施工的重点、、难点，对参参与施工的每每个人员进行行现场安全、、技术交底。。穿越全过程程由技术人员员24小时旁站监督督，直接解决决施工中出现现的问题。实施二、确定定试验段优优化试验参参数原水箱涵段覆覆土厚度2.3m,距隧道净高为为4.69m。盾构掘进地地质主要为④④灰色淤泥质质粘土层、⑤⑤1灰色粘土层，，施工中须注注意该两层土土流塑粘性土土层的触变、、流变特性，，但该类土层层有利于盾构构掘进。对此此考虑到箱涵涵的埋深、所所处位置、地地面沉降阶段段趋势，拟定定试验段长120m，即100环，各主要参参数设定如下下页：13①土压力的设定定：由于试验段处处于竖曲线上上，坡度在6‰～16.5‰间，距原水箱箱涵有2m的高差，盾构构正面土压受受力逐渐变化化，为消除相相对的土压差差，土压力根根据埋深设定定为0.19～0.22kg/cm2间，实际施工工中采用插入入法及时调整整土压力，并并根据地面变变形情况作相相应调整。②推进速度：：推进速度比穿穿越箱涵段稍稍快设定，控控制在2.5～3.5cm/min，一旦盾构偏偏移轴线过大大或地面变形形偏大，就及及时调整推进进速度。③出土量：严格控制出土土量，防止超超挖和欠挖。。在穿越过程程中，每环出出土量控制在在98%左右。④盾构姿态控控制：穿越过程中盾盾构姿态变化化不宜过大、、过频；并且且严格控制隧隧道平面与高高程偏差引起起的隧道轴线线折角不超过过0.2%，盾构切口与与盾尾平面、、高程偏差控控制在15mm以内。14⑤·同步注浆及壁壁后补压浆：：由于可硬性浆浆液可减少后后期沉降，穿穿越时同步注注浆采用可硬硬性浆液，考考虑到浆液多多引起隧道上上浮，注浆量量为2.4～2.8m3，即建筑空隙隙的145％～170％；浆液配比比如下表：为防止盾尾漏漏浆而影响压压浆效果，在在推进过程中中确保盾尾油油脂的压注量量。为避免隧隧道后期沉降降对地面建筑筑物的影响，，及时采取二二次补压浆，，补压浆的位位置主要为上上半环，并根根据具体情况况而定。双双液浆浆液配配比表见下表表：(重量比)浆液投料量(kg)/m3水泥粉煤灰黄砂SY-1ND－105水12092020811.56280⑥千斤顶推力力千斤顶推力设设定在1000～1200t间，同时根据据掘进速度尽尽量降低千斤斤顶总推力，，若推力出现现异常，须及及时反馈。15实施三、完善善监测方案确确保监测测效果1、监测布点要要点原水箱涵主要要采用直接点点、地表监测测点、深层监监测点相结合合的方式进行行布置、布设设位置主要考考虑箱涵沉降降缝位置，沿沿箱涵两侧布布设。在箱涵涵顶部沿管涵涵轴线两侧每每隔4.0m布设一个直接接监测点，在在箱涵两侧距距离箱涵边3m,每隔5m布设一个深层层监测点。原水箱涵监测测点布置平面面图示16原水箱涵监测测点布置断面面图示172、监测过程控控制要点（1）测量时间：：从盾构刀盘距距原水箱涵边边缘30m之日起到盾构构通过该箱涵涵后1个月、同时满满足单次沉降降值在2mm以内的条件止止为测定时段段。（2）监测频率：①在盾构刀刀盘距原水箱箱涵30～10m，每天监测2次，间隔12小时；②在盾构刀刀盘距原水箱箱涵10m～5m，每天监测6次，间隔4小时；③盾构机穿穿越原水箱涵涵时全天24小时监控，每每小时1次；④盾构机穿穿过原水箱涵涵至盾尾距箱箱涵30m内每天6次，间隔4小时；⑤之后正常常监测，每天天2次，间隔12小时。（3）监测警戒值值确定①箱涵最大隆沉沉量范围+5mm～-5mm，单次沉降报报警值±0.5mm。②原水箱涵伸缩缩缝两侧差异异沉降允许值值为不超过5mm，报警值为2.5mm.18实施四、分析析试验数据确确定最终终参数1、试验段成果果分析100环（即对应740～841环）试验段施施工自2007年6月30日～2007年7月10日，共11天。施工过程程中，各项参参数基本维持持在初设值范范围内，实施施效果较好，，较能具体说说明盾构掘进进前后地层沉沉降变化趋势势，现根据盾盾构穿越土层层扰动理论作作四个阶段的的分析：第一阶段盾盾构到达前主要分分析范范围：：盾构构切口口前10～20米处。。该段段沉降降主要要由于于盾构构机的的推力力过大大或出出土量量过多多等引引起的的开挖挖面土土压力力失衡衡所致致。本本阶段段试验验段地地表监监测数数据以以隆起起为主主，均均在1mm～3mm内，控控制较较好，，说明明出土土量及及土压压设置置较合合理。。第二阶阶段盾盾构构通过过中主要分分析范范围：：盾构构切口口前0～5米至盾盾尾处处。该该段沉沉降大大小主主要与与盾构构机正正面压压力平平衡状状态、、出土土量、、掘进进速度度有关关。这这一阶阶段地地表监监测点点表现现出有有沉降降、有有隆起起，但但主要要为隆隆起为为主，，最大大隆起起累计计值为为＋4.88mm，单次次平均均在1.3mm左右，，接近近累计计隆起起限值值，说说明盾盾构机机土仓仓设置置稍有有偏大大，可可适当当降低低。19第三阶阶段盾盾构构通过过后28天主要分分析范范围：：位于于盾构构尾部部测点点28天后，，这一一期间间产生生的沉沉降主主要是是土被被扰动动引起起的土土体应应力释释放及及同步步注浆浆填充充率、、效果果所致致。充充填较较理想想时，，沉降降就小小，反反之就就大，，为隧隧道沉沉降、、隆起起出现现峰值值阶段段。主主要沉沉降在在前7天几乎乎可达达总沉沉降值值60％，本本次试试验段段仍以以沉降降为主主，最最大累累计沉沉降值值为－－4.1mm，单次次沉降降平均均在－－0.8mm左右，，说明明同步步注浆浆效果果较好好。第四阶阶段盾盾构掘掘进后后期在盾构构掘进进完成成一个个月后后地面面沉降降主要要为固固结沉沉降和和蠕变变残余余变形形所致致，沉沉降大大小与与地质质有关关，对对于地地质较较差的的地段段沉降降具有有长期期性、、缓慢慢性特特征，，沉降降最大大可占占总沉沉降量量的40%。由于于试验验段及及原水水箱涵涵段处处于粘粘土层层，地地质较较好，，沉降降具有有滞后后性，，但沉沉降量量不大大，可可通过过二次次注浆浆进行行减小小沉降降。本本试验验段截截止到到2007年11月最新新一次次监测测成果果（盾盾构掘掘进后后3个月））显示示，本本阶段段沉降降量在在－3mm～5mm间，最最大累累计沉沉降值值为－－4.3mm。20从总体体上看看，沉沉降量量和沉沉降速速率较较大阶阶段发发生在在第（（2）和第第（3）阶段段，即即盾构构施工工过程程中，，控制制沉降降的第第（2）阶段段和第第（3）阶段段最为为关键键。第第（2）阶段段变形形控制制要素素是土土仓压压力、、掘进进速度度、出出土量量，第第（3）阶段段变形形控制制要素素是盾盾尾间间隙注注浆的的及时时性和和充填填率。。盾构掘掘进至至试验验段中中部时时瞬时时的地地面各各监测测点累累计沉沉降曲曲线图图212、穿越越原水水箱涵涵参数数确定定据对试试验段段各项项参数数分析析，盾盾构穿穿越原原水箱箱涵段段施工工除土土仓压压力、、速度度稍作作改变变外均均可维维持试试验段段设定定值或或趋势势。土仓压压力：：由于于箱涵涵为盛盛满水水的实实箱体体，土土仓压压力须须根据据模拟拟计算算以平平衡箱箱涵附附加应应力。。掘进速速度：：由于于速度度直接接影响响对周周围土土体的的扰动动大小小，采采取降降低速速度，，并保保持匀匀速可可减少少对原原水箱箱涵的的影响响。各参数数设置置如下下：土仓压力推进速度千斤顶总推力出土量注浆量浆液稠度注浆压力0.225MPa<2cm/min<1000T35～37m32.8m3110.35MPa221、目标效果果本区间上、、下行线盾盾构分别于于2007年7月13、‘2007年8月23日顺利穿越越原水箱涵涵，穿越1天后原水箱箱涵上直接接监测点最最大沉降仅仅3mm，穿越15天后，最大大累计沉降降值仅为3mm，后期沉降