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文档简介

软土地层SMW工法盾构出洞施工技术摘要:本文利利用了SMWW工法中水泥泥土搅拌桩的的止水功能与与H型钢的抗抗变形能力,在施工场地地比较狭小和和地下管线复复杂的情况下下,将其应用于于加固某盾构构隧道出洞时时的周围软土土地层,取得了良好好的效果和经经济效益,对类似工程程有一定的指指导意义。关键词:SMWW工法;盾构出洞;软土地层;技术措施1

概述

软软土地层盾构构进出洞加固固通常采用深深层搅拌桩,并在搅拌桩桩与连续墙之之间进行旋喷喷或注浆,但是在施工工场地窄小或或地下有建筑筑管线时,这种方法有有时将变得无无法进行。本本文以上海地地铁M8线VB标区区间隧道为例例,介绍软土地地层中采取SSMW工法出出洞施工技术术。

盾盾构出洞是指指盾构机安装装调试完成后后,对准设计中心点、按按照中心线路路,自始发井出出发,穿过井壁,推过整个加加固区的施工工过程。它涉涉及到盾构机机的安装、布布置、调试及及其所需的配配套设施的准准备、井壁混混凝土的处理理、井外地基基处理、洞门门防流水涌砂砂处理、盾构构机推进控制制、管片拼装装和环境保护护等工作。2

出洞地面准准备2.1

盾构机机的进场

由由于盾构机自自身的体积和和重量比较大大,在城市繁忙的交通条件下,尽量选择夜夜深、人少、车车少的时间进进场,进场前拟定定合理的行驶驶路线,征得交警部部门的同意,并邀请交警警协助运送。2.2

临时设设施

在在盾构推进施施工前,接常规进行行施工用电、用用水、通风、排排水、照明等等设施的安装装工作;施工必需材材料、设备、机机具备齐,管片、连接接件的储量需需满足三天推推进用量;井上、井下下建立测量控控制网并经复复核、认可;车架安置到到位,电缆、管路路等接至井下下;对隧道沿线线的建筑物以以及盾构将要要穿越的需要要保护的管线线布置沉降监监测点。沿线线盾构障碍物物在盾构推进进前开始拔除除。

吊吊运盾构机的的大型吊车到到位,主吊车采用200t,辅助吊车选选择100t,完成盾构机机的吊运。3

井下准备3.1

盾构承承台设备(亦称发射架)

作作为盾构机在在井内的支承承台座,在焊接制作作时,主要考虑其其能够充分承承受盾构机自自重,可以进行安全全的移动操作,并用钢轨、工工字钢或其它它材料设置一一条可靠的盾盾构推进轨道道,保证起步工工作准确进行行。3.2

盾构机机下井安装

由由于盾构机进进场和吊运时时被分为几个个部分,并在下井时时焊接安装了了吊钩等连接接件。盾构机机井下组装时时,要将这些连连接件割除,并将各组件件焊接组装。其其安装位置以以设计上的中中心位置和高高度为基础确确定。3.3反力支支撑设备(后盾反力系系统)

后盾反力装置置及发射架安安装

后后盾反力装置置由钢反力架架、146°钢弧形环、钢钢支撑、钢门门及临时衬砌砌组成。后盾盾临时衬砌由由宽度为1m的管片组组成,采用通缝连连接。

反力架安装

根根据首环管片片的里程,决定反力架架的平面位置置。反力架安安装时,用经纬仪双双向校正两根根立柱的垂直直度,使其形成的的平面与推进进轴线垂直。在在反力架固定定牢靠后,用素砼找平平其与车站结结构间的空隙隙。

负环安装

负负环管片安装装前,先在反力架架上测出最后后一环后盾管管片的投影位位置和纵向螺螺栓位置,弹好控制线,并预先把纵纵向螺栓焊接接在反力架上上,以便于今后后施工。

最最后三环(即-12、-11、-10环)管片需待盾盾构机下井后后,用吊车吊至至井下安装。由由于-9环管片已伸伸入盾构机中中,因此,从-9环开始,所有负环都都在盾构机中中安装。

在在安装-10环管片之前,必须先涂好好盾尾油脂。同同时,控制好-11环管片的法法面,必要时需粘粘贴纠偏材料料。

当当-9环管片安装装完毕后,盾构机准备备前进,同时,开始打开洞洞门。此时橡橡胶帘布板已已安装完毕,起重工应在在洞门完全打打开以前把-8环管片全部部准备到位。洞洞门打开,迅速清理洞洞门垃圾,盾构机向前前推进约30cm,拼装-8环管片。盾盾构机继续推推进,管片紧随拼拼装。

--6环拼装结束束后,盾构机头部部进入橡胶帘帘布板,开始前仓回回土,再推进100cm后拼装-5环管片。-5环管片拼装装结束后,再推进约30cm,安装146°钢弧形环及及钢支撑。钢钢弧形环及钢钢支撑安装完完毕,再推进约15cm,盾构机应已已开始出土,大刀盘突尖尖已出洞,推进时应控控制前仓压力力及盾构千斤斤顶油泵压力力,防止因切削削速度过快,引起塌方。4

井外土体加加固工作

软软土地层盾构构出洞施工前前的井外土体体加固通常可可以采用深层层搅拌桩、SSMW桩或冻冻结法进行施施工。本工程程的两个始发发井分别位于于虹口足球场场站和曲阳路路站,虹口足球场场站地下2.0m以下分别别为粉土层和和粘土层,曲阳路站在在地下16m范围基本本为砂质粉土土层,这样的土层层自身缺少自自立性和防水水性,一旦有较大大的临空面时时,土体就可能能产生大量滑滑坡、坍塌、涌涌水和涌沙现现象。综合考考虑地质情况况、施工场地地条件、施工工工期和工程程造价,决定在虹口口足球场站始始发井外采取取深层搅拌桩桩结合注浆加加固;在曲阳路站站始发井外采采取SMW桩桩结合旋喷加加固(在距端头井4m位置有二二根上水管,深层搅拌桩桩加固范围不不够)。注浆和旋旋喷加固的主主要作用是使使搅拌桩或SSMW桩与井井壁外侧形成成的加固盲区区得已补充,使得加固区区形成一个整整体,避免开洞门门时漏浆。本本文主要介绍绍SMW工法法出洞加固施施工。4.1SMW桩桩加固区的选选定

型型钢采用500×2200×100×16窄翼缘型钢,搅拌桩采用700直径。型钢钢每孔插入一一根。插入深深度18m。其平面面布置见图2。4.2

加固体体中型钢的强强度和变形检检算型钢W=19227cm3,A=115..5cm2加固后土体按::γ=1.9kNm3,=22°

上上述是按照每每米土体两根根型钢来承受受,其强满足要要求。同时其其变形经计算算满足SMWW桩型钢的拔拔除要求。4.3

SMWW桩施工参数数的确定

该该地基加固工工程采用φ650mm水泥土土搅拌,搅拌体长18.6m。贴近墙墙体边的加劲劲部分为H500×2200×100×16型钢,以密插方式式插入;共计四排水水泥土搅拌桩桩,采用32.5级普通硅酸酸盐水泥,水泥掺合比15%,水灰比1.5左右,墙体抗渗系系数小于10-7cms。28天无侧限抗抗压强度大于于0.8MPa;浆液配比根根据现场试验验,参考配比水水泥:水=1∶1.5;桩体垂直偏偏差不大于12000,桩位偏差不不大于20mm。5

盾构出洞5.1

加固效效果检测

经经过改良的土土体,要求其有一一定的自立性性和稳定性,同时不能漏漏水、流沙,根据设计指指标和规范规规定,对于该类型型的土体改良良要检查其土土体强度和抗抗渗性能指标标。土体强度度通过钻芯取取样测定其抗抗压强度,如果条件允允许也可通过过静力触探或或贯入法测定定其强度和搅搅拌的均匀性性;抗渗指标一一般进行探孔孔取样,通过对样品品的目测,征求监理、业业主和质检站站的意见,确定其抗渗渗是否能够达达到开洞门的的要求。5.2

洞口井井壁砼凿除

通通过对检测结结果分析,改良土体如如果达到设计计要求的各项项指标,即可开始凿凿除井壁混凝凝土。在出发发井施工时,井壁上已经经按照设计要要求预埋好洞洞门钢圈,洞门凿除的的部分也就是是钢圈所包围围的范围。

洞洞口井壁混凝凝土凿除前,必须复核洞洞门中心坐标标及高程,保证满足盾盾构机出洞的的要求;洞口井壁砼砼采用高压风风镐凿除,凿除工作须须分二层渐进进,根据井壁厚厚度,先凿除其外外层34,(约600mm),并割除钢筋筋预埋件。外外层凿除工作作先上部后下下部。钢筋及及预埋件割除除须彻底。以以保证预埋门门洞的直径。

里里层井壁凿除除方法是将剩剩余的1/4厚度分割成成九大块,具体做法是是在洞门中心心位置上凿二二条水平槽,沿洞门周围围凿一条环槽槽,然后开二条条竖槽,其中一条凿凿在地坪接缝缝处。开槽凿凿除砼,露出井壁钢钢筋,同时在每一一块砼块上凿凿出栓钢丝绳绳的位置。

拆拆除洞口脚手手架改搭临时时易拆操作平平台,钢筋割断与与混凝土块吊吊离应先下部部后上部,先中间后二二侧,割一块吊一一块。合理安安排割断顺序序,使用长割具,防止砼块倾倾倒。尽可能能缩短砼块吊吊离工作的时时间,防止土体塌塌方,吊离完毕后后盾构机须迅迅速进入洞门门。5.3

洞口止止水帘布安装装

由由于洞口与盾盾构(或衬砌)存在建筑空空隙,易造成泥水水流失,从而引起地地表沉降,因此,须在洞口安安装出洞装置置,出洞装置包包括帘布橡胶胶板、圆环板板、扇形板及及相应的连接接螺栓和垫圈圈。安装前须须对帘布橡胶胶板上所开螺螺孔位置、尺尺寸进行复核核,确保其与洞洞圈上预留螺螺孔位置一致致,并用螺丝攻攻清理螺孔内内螺纹。安装装顺序为帘布布橡胶板→圆形板→扇形板,自上而下进进行。安装时时圆形板的压压板螺栓应可可靠拧紧,使帘布橡胶胶板紧贴洞门门,防止盾构出出洞后同步注注浆浆液泄漏漏。5.4

盾构机机出洞掘进

盾盾构机出洞前前,切口进入帘帘布前,须先在密封封仓内填充粘粘土(如砖胚)或人工浆液液约30m3,防止出洞后后端头井外侧侧地表坍陷。同同时为避免刀刀盘上的刀头头损坏洞口密密封装置,在刀头和密密封装置上涂涂抹黄油以减减少摩擦力。盾盾尾钢丝刷需需用专门的装装置安装牢固固,盾尾钢丝刷刷中必需充满满盾尾油脂。

当当盾尾脱出工工作井壁后,调整洞圈止止水装置中的的弧形板,并与洞门特特殊环管片连连接成一体,以防止土体体从间隙中流流失而造成地地面的塌落。

出出洞时盾构应应迅速上靠,在油压显示示约等于静止止土压力时,用刀盘切削削水泥搅拌桩桩,并穿越下面面加固区。在在这段区域施施工时,土压力设定定值应略低于于理论值,推进速度不不宜过快,盾构坡度可可略大于设计计坡度,待盾构出加加固区时,为防止由于于正面土压变变化而造成盾盾构突然“磕头”,必需将土压压力的值设定定成略高于理理论值,并在推进时时按工况条件件在盾构正面面加入发泡剂剂或泥,以改良正面面的土体,施工过程中中根据地层变变形量等信息息反馈,对土压力设设定值、推进进速度等施工工参数作及时时调整。6

出洞的安全全和应急措施施

地地下工程的施施工风险随时时都存在,即使准备很很充分,也可能有意意想不到的情情况发生。进进出洞施工尤尤其突出,这种风险主主要表现在洞洞门凿开后土土体的稳定性性和止水性,为了降低开开洞门后土体体坍塌或流砂砂带来的风险险,在土体改良良达到规范要要求的时间后后,对改良效果果进行检测,主要检测其其强度和止水水性,目前新采用用的检测方法法为钻芯取样样和正面捋孔孔取样。施工工中常见的是是洞门凿除以以后的流砂现现象,这样势必造造成井壁外地地面周围建筑筑物和管线沉沉降。

在在出洞施工中中,洞门砼必须须凿除、吊离离后,盾构机才能能推进,其风险要比比进洞大得多多,所以洞门凿凿除前要进行行每个探孔取取样,观察分析样样品,确保洞门打打开后土体的的安全。同时时,在开洞门时,要先剥落内内侧约50cm厚,剩余30cm厚的砼砼要分块凿除除。分块凿除除要从上而下下,钢筋割断后,凿几个较大大的孔,观察内部土土体的情况,一旦土体不不稳定,且有流砂情情况,立即封堵,并在井外采采取注浆或旋旋喷,必要时,可在洞门范范围内正面打打孔注浆。浆浆液使用快凝凝型水泥———水玻动浆液,水泥浆液和和水玻动之比比,按照小样的的初凝时间确确定,一般在0.5~1h范围内。

注注浆完成24h后可以重重新开孔观察察,直至确定加加固土体的稳稳定性和上水水性,方可分块拆拆除吊离洞门门砼,砼吊离后,迅速将盾构构机推进,及时靠到临临空土体上,此时扇形板板和帘布板牢牢牢地靠在盾盾构机上,即盾构安全全出洞。

出出洞施工中,只要有土体体坍塌或者流流砂现象,就必然有地地面、周边建建筑物和管线线沉降,所以要在出出洞阶段加强强监测,视监测到的的变形情况采采取注浆、悬悬吊等措施。7

SMW工法法盾构出洞施施工技术要点点7.1

出洞口口前土体加固固

盾盾构出洞前土土体加固需根根据地质、型型钢规格、环环境条件等加加以确定。加加固质量一定定要保证,防止流砂出出现。型钢焊焊接一定要牢牢靠,每根型钢要要进行探伤试试验,确保每根型型钢都能拔出出。7.2

基座定定位

盾盾构中心的坡坡度与隧道设设计轴线坡度度保持一致,考虑到盾构构后期沉降因因素,盾构中心可可比设计轴线线略高30~50mm,然后对基座座加支撑,防止盾构基基座移动。7.3

凿除洞洞门混凝土

可可以盾构为后后座,用枕木垛支支撑洞口墙体体,自上而下凿凿除,当洞口加固固范围因条件件限制达不到到要求时,经验算后可可在盾构底以以上一定高度度范围堆放qqu=0.1~0.2Mpa的夯夯实回填土,以减少加固固土体承受的的正面土压力力而保安全。7.4

出洞门门装置及导轨轨安装

洞洞门碎混凝土土清理完毕后后,安装出洞装装置(即“袜套”)、圆环板等,须保证“袜套”完整及导向向轨道在洞口口“袜套”处断开,洞圈内要重重新烧焊支点点,防止盾构叩叩头。7.5

防止盾盾构旋转、上上飘

盾盾构出洞时,正面加固土土体强度较高高。由于盾构构与地层间无无

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