始发段分为7个区段,分别为0-18m(满堂加固段);18-30m(满堂加固过渡到顶棚加固),30-45m(顶棚加固),45-55m(顶棚加固);55-75m(顶棚加固过渡到原状土层);75-90m(地表有水塘,浅-深);90-105m(地表有水塘,深-浅)。
始发段地层主要包括:
2-3层粉质粘土,灰黄色,软塑、局部软~可塑,局部地段夹粉土。厚度0.50~4.40m,层底埋深0.50~6.00m,层底标高1.65~6.68m。
4层淤泥质粉质粘土:灰色,流塑,加薄层粉土,局部呈千层饼状。厚度0.90~18.90m,层底埋深3.60~21.60m,层底标高-5.83~2.63m。
6层淤泥质粉质粘土夹粉土:灰~深灰色,流塑,局部软塑,夹粉土薄层,局部成互层,厚度1.50~9.40m,层底埋深12.60~26.70m,层底标高-1.50~-9.40m。
图5-1 始发地质剖面图
2.试掘进的掘进参数选取
试掘进段掘进参数选取见下表5-2。
表5-2 试掘进参数表
序号 1 2 选取泥水断面 压力 18m 30m / 180 掘进速度 1-5 1-5 刀盘注浆转速 压力 1.2 1.2 / 184 区段 0~18 18~30 推力 31614 62318 扭矩 备注 30000 26
3 4 5 6 7 30~45 45~55 55~75 75~90 90~105 45m 55m 75m 90m 105m 192 196 225 235 243 61053 63189 67540 68759 69999 1-5 1-10 1-10 10-20 10-20 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 196 200 229 240 248 地表为水塘 地表为水塘 3.试掘进段的目的 ①用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉,较好的控制隧道轴线及地面沉降。
②加强地面沉降的监测,及时获取监测结果,调整施工参数,进行泥水参数的优化。 ③逐步熟悉掌握盾构掘进、管片箱涵拼装的操作工序,并提高管片拼装质量,加快施工进度。
④加强对盾构施工参数的采集,充分收集75m~105m盾构机通过水塘所取得各种数据,并结合监测资料进行综合分析研究 ,掌握盾构在控制地面沉降、纠正轴线偏差等方面的特性,为此后的江底施工参数设定积累经验。
4、泥水循环
左右线盾构机各用一套ZX-3000B泥浆处理系统进行泥浆处理,泥水循环系统主要包括以下内容:
1、泥浆调制
在盾构机掘进前预先将清水池注满,用清水泵向ZJ-1500高速制浆机内注入定量的清水。启动高速制浆机,按照制浆机内水量的6~8%加入膨润土,并按膨润土量的3~5%加入纯碱,制好的浆送入膨化池。在ZJ-400高速制浆机内注入清水制备水解羧甲基纤维素(CMC)和水解聚丙烯酰胺(PHP),配好的化学浆液送入药池。膨化池内的泥浆静置15~20小时,经过充分钠化处理后由泵送入储浆池。药池内的CMC根据水解品中药剂量占膨润土量的1~2%由泵送入储浆池,PHP水解品按照土量的3~5‰由泵送入储浆池(在特殊情况下药池内的水解品可通过阀门转换直接泵入调浆池)。储浆池内的新制泥浆由泵送入调浆池,再经供浆泵送入井下。
2、泥水输送
在泥水处理场调制好的泥浆通过进浆泵压入泥水管路,供应到盾构机开挖仓内,用于稳定开挖面,并将开挖下的碴土通过管路带出开挖仓,输送到泥水处理厂进行泥水分离。盾构进排泥浆都通过管道输送。进、排泥浆管均选用Φ500的钢管。在盾构机排泥浆管路口设置排浆泵,当盾构掘进到一定距离,泵的输送能力便会达不到正常施工要求,需要在管路上增设接力泵,以维持正常的泥水输送。
(3)泥水管路延伸
泥水、排污管路随着盾构掘进需要不断地接管向前延伸。进排泥管路在施工中是充满泥水的,在接管时首先关闭管路两端的闸阀,在特殊管处的分管与排污设备连接,打开气阀,将满
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管的泥水先排至蓄水箱,等管路接好后,再放回管路内,关闭气阀,打开两端闸阀,完成接管作业。
(4)泥水处理
盾构机排出的污浆由排泥泵经分配器送入6套ZX-500C泥浆处理系统,经过预筛分器的两层粗筛振动筛选后,将粒径在3mm以上的渣料分离出来;筛余的泥浆同时进入2台ZX-250A泥浆净化装置的储浆槽,由ZX-250A泥浆净化装置的渣浆泵从储浆槽内抽吸泥浆;在泵的出口具有一定储能的泥浆沿输浆软管从旋流除砂器进浆口切向射入,经过旋流除砂器分选,粒径微细的泥砂由下端的沉砂嘴排除落入细筛;细筛脱水筛选后,干燥的细渣料分离出来;经过第二道筛选的泥浆循环返回储浆槽内,处理后的干净泥浆从旋流器溢流管进入中储箱,然后沿出浆管自流入沉淀池或调浆池或二次除泥系统。
5、同步注浆
盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透,是导致地表以及建筑物沉降的重要原因。为了减少和防止沉降,在盾构掘进过程中,要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。
管片衬砌背后注浆作为盾构施工中的一项十分重要的工序,其目的主要有以下三个方面: (1)及时填充盾尾建筑空隙,支撑管片周围岩体,有效地控制地表沉降; (2)凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障,增强隧道的防水能力; (3)为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化,有利于盾构掘进方向的控制,并能确保盾构隧道的最终稳定。
同步注浆采用盾构机自带的3台双活塞注浆泵在盾尾分6路同时注入,及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、稳定管片结构、控制盾构掘进方向,加强隧道结构自防水能力。 5.1浆液主要性能指标
胶凝时间:一般为12h,根据地层条件和掘进速度,通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段,可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂,进一步缩短胶凝时间,获得早期强度,保证良好的注浆效果。
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固结体强度:一天不小于0.2MPa(相当于软质岩层无侧限抗压强度),28天不小于2.5MPa(略大于强风化岩天然抗压强度)。
浆液结石率:>95%,即固结收缩率<5%。 浆液稠度: 9.0
浆液稳定性:倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。 5.2同步注浆管理 (1)注浆模式
注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式,自动控制方式即预先设定注浆压力,由控制程序自动调整注浆速度,当注浆压力达到设定值时,自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量,以防注浆速度过快,而影响注浆效果。一般不从预留注浆孔注浆,以大大降低从管片渗漏水的可能。
(2)注浆设备配制
砂浆由砂浆拌合站制备,使用管片运输车特制砂浆罐运至盾构机处。每条线配备两个特制移动砂浆罐,单罐容积12.5m3,盾构机设有两个固定砂浆罐,容积25m3。
(3)主要参数 ①注浆压力
同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和,做到尽量填补而不宜劈裂。注浆压力过大,隧道将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降,并易造成跑浆;而注浆压力过小,浆液填充速度过慢,填充不充足,会使地表变形增大,且同步注浆压力要基本和土仓泥水压力基本平衡,避免泥水后窜或泥浆前窜。本工程同步注浆压力设定为0.3~0.4MPa,并根据水文地质条件和监控量测结果作适当调整。
②注浆量
同步注浆量为建筑间隙的130%~200%,即为25.8m3~39.7/环。 ③注浆时间及速度
盾构机向前掘进的同时,进行同步注浆,同步注浆的速度与盾构机推进速度相匹配,掘进与注浆同时结束。
④ 注浆顺序
采用6个注浆孔同时压注,在每个注浆孔出口设置压力检测器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而实现对管片背后的对称均匀压注。
(4)注浆结束标准和注浆效果检查
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采用注浆压力标准,即注浆压力达到设计压力时可认为注浆达到设计要求,该位置可停止注入。注浆量作为参考。
注浆效果检查主要采用分析法,即根据P-Q-t曲线,结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。必要时采用无损探测法进行效果检查。
(5)由于盾构隧道洞身地层主要为粉细砂层和土层,粉细砂层渗透系数大,透水性强,为适应盾构通过该段地层时的需要,必要时可由管片预留注浆孔进行注双液浆的注入。
6.管片和箱涵拼装
管片及箱涵拼装是盾构法隧道施工的一个重要工序,管片拼装是用环、纵向螺栓逐块将高精度预制钢筋混凝土管片组装而成。箱涵拼装既包涵了预制的中箱涵拼装,又包涵了边箱涵的现浇制作。本工程管片按转角楔形量分为Z型和Y型,以适应盾构掘进线型,按配筋分为[R1]、[R2]、[R3]三种形式,适用于不同的地层,并根据功用设置了负环、首环、末环、变形缝前环、变形缝后环和普通环,施工时需根据需要选择合适的管片。箱涵也分为A、B、C、D、E、F六类,施工时需按设计要求选取合适的箱涵形式。
6.1拼装前的准备
(1)管片、箱涵拼装前,用灰刀清除管片、箱涵上的浮灰、浮砂,并进行清洁。 (2)管片清理干净后,在地面上按拼装顺序排列堆放,按设计图要求,按规定进行防水密封条、传力衬垫、防水涂料检查,经质检人员检查合格并填写《管片防水材料贴付检查表》; (3)将检查合格后已粘贴防水材料的管片及管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等,用龙门吊运送到井下,装入管片车,由隧道内运输列车运送至工作面。
(4)操作人员应全面检查管片拼装机的动力及液压设备是否正常,是否灵活、安全可靠。 (5)施工前须根据计算选择合适的管片衬砌环和箱涵,了解管片、箱涵的设计类型、偏转角度、排列位置、拼装顺序和配筋要求。 (6)施工前需对上一环的环面质量进行检查和确认,并了解盾构机的姿态和盾尾间隙,以选择合适的管片拼装点位。
6.2管片选型原则
图8.6-1管片拼装器
根据隧道的线路特点(直线和不同曲率的曲线选择不同点位的转弯环)。
根据特殊要求选型。比如靠近洞门位置考虑的0环,[R#]S-B;变形缝位置使用变形缝环。
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