盾构施工重难点.doc

盾构施工重难点 2.2.1本标段盾构在粗砂、砾砂地层中始发、到达是本标段区间施工的重点 本标段何坊西路站~十字街站区间、江铃东路站~何坊西路站区间、京山站~江铃东路站区间始发、到达端头处地址主要为粗砂、砾砂层，该地质地下水丰富、地层渗透系数高依据地勘显示本标段3个区间松散岩类空隙潜水主要赋存于砾砂层中，地下水位微承压水 1、盾构始发、到达段穿越富水砂层的风险： 〔1〕易形成喷涌，导致地面塌方、建〔构〕筑物开裂损坏 由于富水砂层含水量丰富，渗透性好，且受扰动后易液化，因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象，一方面，必须用大量时间进行盾尾清理，严重影响盾构施工进度，另外，大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建〔构〕筑物沉降变形，甚至损坏 〔2〕地面沉降难以控制、洞门漏水、漏砂造成地面塌方、建〔构〕筑物开裂损坏 砂层稳定性差，一旦土体被扰动，发生沉降，大量的地下水和砂将从洞门溢出，导致洞门上方地面处出现大面积沉降 一旦发生喷涌现象，地面沉降肯定会很大，即使没有发生喷涌，控制地面沉降还是非常困难，主要原因是： 1〕砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这必须要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降； 2〕掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。

假设沉降控制不好，极易造成地面塌方、建〔构〕筑物损坏 2、盾构始发、到达段穿越富水砂层的施工措施： 〔1〕在始发、到达之前，对盾构机进行全面检查及修理保养一方面，防止泥水、砂浆从盾尾密封冒出，一旦泥水大量从盾尾冒出，易造成失水沉降，而砂浆从盾尾冒出，将无法及时对管片背后进行填充，亦导致沉降难以控制；另一方面，防止因故障长时间停机，而导致土仓大量积水，且盾体外壳与开挖隧道之间的空隙无法及时填充 〔2〕进行土体改良主要是采纳聚合物添加剂、膨润土等来改良渣土，以改善渣土的和易性，增加止水效果，避免喷涌的发生 〔3〕做好同步注浆和二次注浆工作一方面，防止隧道后方的水流入土仓；另一方面，及时填充管片背后空隙，防止沉降进一步扩展严格控制同步注浆保证浆液填充盾尾管片与土体间的建筑空隙，注浆压力和注浆量的控制应以推动时的监测数据来动态控制注浆量应依据沉降状况即时调整及时进行二次补压浆，控制后期沉降盾构始发、到达段范围内的管片增设预埋注浆孔，在盾构穿越后对该区段隧道四周土体进行注浆加固，使加固后的土体有优良的均匀性和较小的渗透系数，加固土体强度qu大于0.3MPa 〔4〕合理选择掘进模式和掘进参数。

一般采纳土压平衡模式，依据地下水位、地层条件、隧道埋深等合理选择土仓压力合理选择掘进参数，例如：螺旋输送器的转速、闸门开度，刀盘转速，推动千斤顶的推力等 〔5〕控制好盾构机的姿态假设盾构机姿态不好，必须要纠偏，这对控制沉降及其不利 〔6〕合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量，防止超挖和欠挖，依据地面及隧道内监测结果合理调整出土量，并依据数据进行不断的调整，以确保施工质量合理设定土压力平衡值，坚持土压压力波动值限制在10%以内施工设定值依据盾构埋深、所在位置的土层状况、前段隧道施工状况以及监测数据进行合理的调整 〔7〕尽量做到快速通过应该尽量提升掘进速度，避免刀盘转动对地层扰动时间过长，造成上部砂层松动，同时掘进速度加快能够及早为管片背后注浆创造条件，有利于隧道稳定和控制地表沉降 〔8〕严格控制管片拼装质量管片拼装时尽量用足千斤顶，决不同意可用千斤顶出现闲置状况在盾构推动结束后回缩的千斤顶应尽可能的少，以满足管片拼装即可，从而减少千斤顶回缩造成盾构机的后退、管片位置移动，而造成地面及建筑物的沉降及管片拼装误差偏大拼装后及时调整千斤顶的顶力，防止盾构姿态发生突变 做好监测工作，及时反馈监测信息。

适当加密监测频率，依据地表沉降和建筑物沉降的监测数据，结合地质状况，及时调整土仓压力、千斤顶推力等施工参数 〔9〕盾构始发、到达段前后9环范围内采纳管片拉紧装置 3、优化盾构进、出洞土体加固措施 端头加固目的： 〔1〕控制地表沉降、端头不坍塌 始发、到达前往往必须要凿除洞口井壁的混凝土，割除钢筋，以满足盾构顺利进出洞，而洞口的井壁混凝土有时要达到800mm或更厚，凿除时间长，要避免凿除过程发生坍塌，更要避免因开挖面暴露时间过长而坍塌或造成过大地表沉降 〔2〕控制水土流失 本次盾构始发、到达段穿越含水砂层、含水量较高、水平渗透系数大，盾构始发、到达段容易造成水土流失，地下水涌入隧道 〔3〕重型机械作用时土体的承载力 盾构吊装或拆卸时，重型吊机往往作用在端头位置，为防止重型机械作用在软弱土体上起吊时发生失稳、坍塌，对地表的软弱地层进行加固 本标段三个区间进出洞段均采纳Φ850@600三轴搅拌桩加固，搅拌桩与围护间500mm空隙采纳Φ800@600双管旋喷桩加固加固体纵向长度始发端为10m、接收端为12m横向加固范围为盾构管片外缘向上、下、左、右各3m的范围〔强加固区〕，隧道顶部以上3m至地面为弱加固区。

加固示意图如图2.2-1、2.2-2所示： 图2.2-1 始发、到达段加固平面示意图 图2.2-2 始发、到达段加固剖面示意图 在加固区外侧打设6口应急降水井，作为盾构始发、到达的应急措施，开启降水井时，应强化对周边环境、建筑物的监测，保证结构及施工安全 2.2.2盾构下穿、侧穿建筑物是本工程的重点 本标段3个区间共必须穿越江西采矿机械地下人防、沿街商铺房屋、五金厂宿舍、省一建集资房、加油站、立雀麻将机商铺、老地方烧菜馆、近恒鑫汽车商行、玉带明珠住宅小区、土地局安排房小区等众多建筑物具体详见表2.2-1区间穿越建筑物一览表： 　　　　　　　　　　 区间穿越建筑物一览表　　　　　　　　　 表2.2-1 区间名称 里程 穿越建筑物 位置关系 地质状况 京山站~江铃东路站区间 ZCK31+793.77 ~ZCK31+807.249 江西采矿机械地下人防 下穿 ③5砾砂层 ZCK31+760~ ZCK31+790 1~2层沿街商铺 侧穿 江铃东路站~何坊西路站区间 ZCK33+858~ ZCK33+935 五金厂宿舍 侧穿 ③5砾砂层 ZCK33+923~ ZCK34+002 省一建集资房 侧穿 ③4粗砂 ③5砾砂层 ZCK32+713.664~ ZCK32+743.854 中石化迎宾加油站 侧穿 ③5砾砂层、 ⑤1-2强风化泥质粉砂岩 何坊西路站~十字街站区间 ZCK34+269.426~ZCK34+331.094 立雀麻将机商铺、老地方烧菜馆等临街商铺、恒鑫汽车商行， 侧穿 ③4粗砂、 ③5砾砂层 ZCK34+321.884~ ZCK34+405.659 玉带明珠住宅小区 侧穿 ③5砾砂层 ZCK34+458.087~ ZCK34+585.127 沿街商铺 侧穿 ZCK34+697.254~ ZCK34+825.904 土地局安排房小区 侧穿 ③5砾砂层、 ⑤1-2强风化泥质粉砂岩、⑤4钙质泥岩 对策： 为保证构筑物安全，在盾构推动过程中，必须要通过放慢施工速度、优化施工参数、控制土体损失量、针对风险点的风险等级采纳提前地层预注浆、强化盾尾注浆及二次注浆并强化地面建筑监测等施工措施来控制地面隆沉。

必要时将相关区域的管片螺栓强化至8.8级，管片注浆孔增至16个 1、盾构穿越前措施 〔1〕为保证盾构顺利穿越，在有条件的状况下，设置一定长度的试掘进段，提供试掘进来反馈制定盾构施工参数，以及掌握地面的沉降规律来指导穿越施工 〔2〕在盾构穿越前对盾构机主机和后配套设备进行全面检查、保养和修理，并对易损件配备足量的备品备件 〔3〕在被穿越结构周边设置地面监测横断面和结构监测点，用来分析单点地面沉降值和用来分析同断面的不均匀沉降因素，为以后盾构穿越结构施工时做好铺垫同时，建立完善的变位监测系统，对被穿越结构和地面进行系统、全面的跟踪测量，执行信息化反馈施工监测频率天天5~7次左右，具体按风险等级监测频率强化 〔4〕按风险等级采用预注浆措施，因为南昌的富水砂层是极易在盾构刀盘切削后发生塌落的地层，提前的加固注浆可以使砂层得到一定的固结性，即便被刀盘扰动也能坚持一按时间的自稳性，为后续的同步及二次注浆提供条件预注浆可以通过被穿越结构基础所在的地面，采纳旋喷或袖阀管注浆方法实施 〔5〕依据房屋的结构型式及与隧道的关系，制定房屋最大沉降和沉降差的警界值 2、盾构穿越过程中的措施 〔1〕通过控制土仓压力、刀盘转速、推动速度、出土量等措施，强化掘进参数的控制。

在盾构掘进时，降低推力和掘进速度，做好碴土改良，严格控制出碴量，减少掘进过程中四周土体的扰动，从而减少对地表建筑物等的影响 〔2〕严格控制掘进过程中姿态，为了避免管片上浮造成的管片超限，盾构机姿态在掘进时依据管片上浮状况进行适当下调在盾构进入加固区前将盾构机姿态调整至低于制定20～30 mm，同步注浆和二次注浆时利用上部的注浆孔 〔3〕强化同步注浆将是和浆液质量控制，将同步注浆量增幅20％~30％，同步注浆采纳初凝时间较短的浆液，及早封堵渗漏通道；严格控制注浆压力和注浆量，使四周空隙充填密实盾构推动过程中，依据地面沉降观测点的具体数据，调整同步注浆的参数 〔4〕坚持管片外壁与盾构机内壁的间隙四周均匀，以确保盾尾密封刷处于优良工作状态同时在盾构掘进过程中强化盾尾密封油脂的压注，以确保盾尾密封刷的密封性能 〔5〕严格控制盾构纠偏量，在保证盾构正面沉降控制优良的状况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态变化不可过大、过频控制每环纠偏量不大于10 mm(高程、平面)，控制盾构变坡不大于1‰ ，以减少盾构施工对地层的扰动影响，从而尽可能减少地表沉降 〔6〕及时进行纠偏，但应限制每次纠偏量，以减少因纠偏造成的土体损失。

〔7〕选择质量较好的盾尾油脂，并在施工过程中注入饱满；做好管片选型和盾构姿态的控制，确保优良的盾尾间隙 〔8〕紧跟二次注浆，依据监测结果，对脱出盾尾5环后的管片背部进行二次注浆，使沉降及早稳定在管片脱出盾尾5环后，依据后期沉降状况，采用对管片后的建筑空隙进行二次注浆的方法来填充，采纳水泥～水玻璃双液注浆，每环压注双液浆0.3～0.4m3，注浆压力在0.3 MPa左右壁后二次注浆依据地面监测状况随时调整，从而使地层变形量减至最小 3、盾构后期施工的措施 待盾构穿越后，必须对建筑物持续进行跟踪监测直至变形趋于稳定同时依据监测报表在隧道内对该区域进行壁后二次注浆，如假设发现后期沉降通过壁后二次注浆不能得到很好的控制可以合计采用进行地面加固措施，如旋喷、袖阀管注浆或分层注浆等 2.2.3盾构下穿玉带河暗涵施工是本工程的重点 本标段何坊西路站~十字街站区间在里程CK34+660~885段下穿玉带河暗涵，暗涵为框架结构，垂直净距10.5~12.3m隧道与玉带河暗涵位置关系图如图2.2-3所示： 图2.2-3 隧道与玉带河暗涵平面、剖面位置关系图 1、穿越措施 〔1〕施工准备 盾构通过玉带河暗涵之前，项目部领导组织成员对其进行全面调查，收集相关资料，了解玉带河暗涵的所处位置、地质、埋深、结构、四周状况等。