盾构机穿越建(构)筑物施工专项方案(未完成)(4)

2020-04-15 12:36

盾尾通过时,最易发生突沉,突沉量可达30mm,若注浆及时饱满,可控制突沉,甚至上隆,但随着浆液的固结收缩而逐渐下沉。

(5)、后期沉降

盾尾通过后,地表沉降速率逐渐减缓,沉降曲线趋于稳定。后期沉降主要是土体的固结沉降和次固结沉降,一般沉降时间较长,但沉降量也相对较小。 4.3、盾构掘进引起的地表沉降因素

盾构掘进引起的地表沉降的因素有以下几个方面: (1)、开挖面土压不平衡引起的土体损失; (2)、盾构蛇行纠偏引起的土体损失;

(3)、盾尾与衬砌环之间的空间未能及时充填引起的土体损失; (4)、注浆材料固结收缩;

(5)、隧道渗漏水造成土体的排水固结; (6)、衬砌环变形和隧道纵向沉降; (7)、土体扰动后重新固结。 4.4、地表建筑物变形能力分析

根据《建筑地基基础设计规范》及建筑物调查情况,确定建筑物变形控制标准,指导施工,确保建筑物安全。

由于地基不均匀等因素产生的变形,对于砌体承重结构应有局部倾斜控制,砌体承重结构沿纵墙 6~10 m 内基础两点的沉降差与其距离的比值:对中、低压缩性土为0.002,对高压缩性土为 0.003。

对于框架结构和单层框架结构应有相邻柱基的沉降差控制,框架结构对中、低压缩性土的沉降差为 0.002 L,对高压缩性土的沉降差为 0.003 L(L 为相邻柱基的中心距离)。

4.5、地表建筑物变形能力分析

根据国内外盾构施工经验,结合本合同段的具体周边环境情况,地表隆陷控制标准为:单点隆陷范围:+10mm~-30mm;单次隆陷≤3mm。

5、盾构穿越建(构)筑物施工总体方案

根据沿线周边环境保护要求及盾构法施工特点,本区间盾构机下穿建(构)筑物施工总体方案主要从盾构机掘进过程中采取措施来减少地表沉降、其中包括

盾构操作、同步注浆、通过后进行跟踪二次注浆、地表加强沉降监测等方面。并配以其他辅助措施,确保盾构施工影响范围内建(构)筑物及地下管线安全。 5.1、施工前技术准备工作

1、在施工前对沿线盾构施工影响范围内的建筑物进行全面调查,收集相关资料,列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单。针对需要重点保护建(构)筑物,提前作出预案,并准备相应材料设备。

2、根据地质勘察情况或盾构推进过程中的地质变化情况,对建筑物周边地质进行补充详细勘察,明确地形情况、基础土层结构、各土层土体性质、地下水情况等。

3、加强施工过程中建筑物和土体监测。按其沉降要求做全面的统计,并计算出沉降预警值、允许最大沉降量和不均匀沉降要求,为以后施工提供指导。

4、为了使盾构安全、顺利下穿建筑物,将始发后的100环列为试验段,在试验段阶段,对盾构的各个工艺流程和施工参数,尤其是注浆工艺进行24h监控,及时记录实际发生的各项数据。通过对试验段推进参数的试验和分析,为盾构安全、顺利的下穿建筑物提供切实可行的技术参数和措施。 5.2、盾构机穿越建(构)筑物过程控制措施

1、盾构推进和地层变形的控制

本工程采用土压平衡式盾构掘进机,其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护的目的。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键,维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节,这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者互相关系,对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用,所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物,配合监测信息的分析,及时调整平衡压力值的设定。同时要求推进中盾构姿态保持相对的平稳,控制每次纠偏量不过大,减少对土体的扰动,并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推力、推进速度、出土量和地层变形的监测数据,及时调整注浆量,从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。

2、主要参数设定 (1)、严格控制土压力

在盾构推进的过程中,根据理论计算、前期掘进数据和监测数据及时调整土压力值,从而科学合理的设置土压力值及相宜的推力、推进速度等参数,防止超挖,以减少对土体的扰动。

当隧道埋深H<2D(D为盾构外径)时,为浅埋隧道,上覆水土产生的压力全部作用于开挖面。其土压力公式P1的计算按公式:

P1= K0*γ*h

γ:土体的平均重度, h:刀盘中心至土体面的高度 K0:土的侧向静止平衡压力系数。

当隧道埋深H>2D时,由于隧道埋深较大,土体在隧道上方形成拱效应,上部土体产生的土压力不会完全作用于开挖面。其土压力计算公式

太沙基理论公式计算:Pa=γtan2(45-Φ/2)(砂土层) Pa=γtan2(45-Φ/2)-2ctan(45-Φ/2)(黏土层) 始发段土仓压力Po值按照:

Po=K0*γ*h=0.45*20.17*12.6=0.114MPa (2)、出土量管理

本区间采用盾构机开挖直径为6280mm,管片外径为6000mm,管片宽度为1500mm。每环理论出渣量V=?/4×D2×L=?/4×6.282×1.5=46.4m3/环。

盾构推进出土量控制在98%~100%之间。即45.5m3/环~46.4m3/环。 (3)、推进速度

正常推进时速度宜控制在2~3cm/min之间。过建筑物时根据监测数据适当放慢推进速度。在下穿建筑物的推进过程中,每60cm测量一次盾构机的推进方向,尽可能减少纠偏,特别是要杜绝大量值纠偏,同时在盾构下穿期间,保持匀速推进,从而保证盾构机平稳地下穿建筑物。

(4)、同步注浆

同步注浆浆液每1m3初步配比如下:

材料名 用量(kg) 配合比 水泥 100 1 粉煤灰 300 3 膨润土 100 1 砂 850 8.5 水 420 4.2 浆液性能要求:

稠度:105-115mm; 凝结时间:3-8h;

固结体强度:1天不小于0.2MPa,28d不小于2.5Mpa。· 推进单环管片造成的理论建筑空隙为: 1.5?(6.282-6.02)/4=4(m3)

实际的压注量为每环管片理论建筑空隙的120%~150%,即每推进一环同步注浆量为4.8~6.0m3,这里取最大值并适当增加到7m3。泵送出口处的压力一般控制在0.3MPa左右,实际施工压力还应视地面沉降进行调节和控制。

(5)、控制好盾构姿态,确保盾尾间隙均匀

盾构推进过程中的同步注浆及二次补浆是控制地面沉降的主要因素,以往的经验显示,盾构推进过程中的盾构姿态不好易造成盾尾处漏浆,地面沉降,因此在盾构下穿建筑物期间,确保盾构推进轴线与设计轴线相吻合,盾尾四周间隙均匀。另外通过加大盾尾油脂压注量来防止浆液通过盾尾流失。同时采用性能较好的盾尾油脂。

(6)、加强施工过程管理,确保盾构连续穿越。

盾构推进过程中长时间的停机易造成地面大量的沉降,为了确保24h连续推进,在穿越前对盾构机及其他故障和缺陷,会同设备供应商共同检测修理,并对可能出现的故障预先做好修理准备,对主要设备零件的备件在施工前配备齐全。

(7)、在盾构下穿建筑物期间,进行24h人员蹲守巡视,一旦发现异常迹象,立即上报项目部领导,并根据情况采取适当措施进行处理。 5.3、盾构机穿越建(构)筑物后控制措施

由于同步注浆的浆液,有可能会沿土层裂隙渗透而依旧存在一定间隙,且浆液的收缩变形也引起地面变形及土体侧向位移,受扰动土体重新固结产生地面沉降。根据实际情况(监测结果)需要,在管片脱出盾尾5环后,采取对管片后的建筑空隙进行二次注浆的方法来填充,二次注浆设备在盾构机后配套台车上,随时可以使用,但不影响正常掘进。

浆液为水泥、水玻璃双液浆、注浆压力0.3MPa~0.5Mpa,二次注浆根据地面监测情况随时调整,从而使地层变形量减至最小。为了保证二次注浆饱满、使浆液均匀的填充管片四周,更好的确保地表建(构)筑物安全,在通过建(构)筑

物时增加管片的二次预留注浆孔,每环管片注浆孔由6个增加至16个(标准块A增加2个,邻接块B1、B2各增加2个,封顶快不增加)。

6、盾构机下穿重要建(构)筑物专项施工方案

6.1周边管线

6.2合淮阜高速公路匝道桥

1、概况

创新大道~振兴路区间隧道在里程YSK15+761处正下穿合淮阜高速公路匝道桥。该桥为连续桥结构,桩底标高19.59m,桩径1.6m,桩长约33m。盾构侧穿桩基,盾构隧道与桥桩最小净距约为3.71m。

2、针对性施工措施 (1)、推进试验段

在推进试验段,主要就土压力、推进速度、出土量、注浆量和注浆压力设定与地面沉降关系进行分析,掌握此段区间盾构推进土体沉降变化规律以及摸索土体性质,以便正确设定穿越合淮阜高速公路匝道桥的施工参数并采取相应措施减少土体沉降,以保证地表及结构物的安全。

(2)、盾构穿越时掘进参数控制

①建立土压平衡,土仓上部土压1.0~1.2bar,土仓下部土压1.2~1.6bar,严格控制出土量,严禁超挖。

②刀盘距桩基20m时降低推进速度,以控制在20mm~30mm/min,扭矩不超过1800KN.m以下,刀盘转速0.8~1.0rpm。减少盾构对土体的扰动,达到控制地面变形的目的。

③控制同步注浆压力1.5~2.5bar,注浆量为理论注浆量的150%.并优化砂浆配合比,缩短砂浆的初凝时间。

④二次注浆:及时对通过桥基前后8环管片进行二次补浆以减少地层土体下沉,补浆压力为2.0~3.5bar。在隧道穿越段范围内,每环管片增开10个注浆孔,邻接块及标准块各增开2孔。根据地表沉降实际监测情况,确定各注浆孔注浆量。

⑤加强监控:盾构机通过时要加密监测,每天监测3次,其他时间1天监测2次,监测数据及时反馈。变形接近控制值(+5mm,-15mm)时,进行二次注浆,


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