42-浅谈地面出入式盾构隧道(GPST)施工技术

浅谈地面接入盾构隧道(GPST)施工技术停学广州轨道交通建设监理有限公司本文主要是对南京机场线右隧道超浅埋盾构试验段施工的探讨、分析，主要是浅埋盾构掘进参数、0.1D(开挖直径)盖层厚度下的隧道、管道成型后的稳定性(即浮和椭偏)以及盾构贯通后暴露段的回填和抗浮措施。【关键词】超浅埋盾构特殊段浮动设计盾构机改造全言南京机场线延长段浅埋盾构区间是全国第一个无工作井盾构法隧道施工技术的试验段。盾构机从地表出发，然后在浅覆盖条件下挖掘(不埋)，最终到达目的地。该方法是将隧道进近段和隧道段一起完成盾构结构，实现高效快速施工的技术。这项工程技术具有多种特点，包括减少土地收购、拆迁及影响的范围，有效利用土地和能源，减少建设资金投入，减少工程风险，缩短工程建设工期等，对城市建设具有广泛而广泛的意义。该项目位于高架区间向地下的过渡区间，场地周边比较开放，但是地面上空500KV EHV国家电网和船桥着陆线，建设限制为12米，常规公法安全风险较大，因此模拟GPST试验区间(斜坡开始或模拟零覆盖工作时)正在完成超高掩埋区间达成的工程任务。1测试项目概述浅埋盾构隧道位于南京市江宁区现有普通大道上，右侧盾构管片长度约为123.659m，左侧盾构管片长度约为124.591m。利用土压平衡盾构的这一段盾构起始井南端头轴的右侧线为起点，沿普通公路向南挖掘，在火山口接收。屏蔽头，从左线开始，屏蔽工作井接收，拆卸，提升，屏蔽隧道工作完成。浅屏蔽起始顺序图1-01:测试部分左右区段总计204环，桩号里程右侧YDK22 794.732至YDK22 918.391；右侧直线左侧直线：zdk22796.408到zdk22920.999。左侧直线平面曲线半径R950m；右侧直线平坦曲线半径r 1000m坡度-28。施工屏蔽帽4.7米，屏蔽推进到77环82环为超浅保护层段，隧道复土厚度小于0.3D(D为隧道直径6 .2米，长7.3米，包含盖渐变段1.3米)隧道断面的主要土层是1b1粉土黏土。2地质水文概况2.1浅屏蔽段的地质条件浅埋盾构隧道断面主要为：-2素充填，-3C2粉土，-1b2实际粘土，-1b1实际粘土，部分J31-1完全风化的安山岩，J31-2大风安山岩层的土体分布见下图场地地区的地下水主要是孔隙潜水和岩裂水，其中孔隙潜水主要储存在-2索菲尔、粉土中。-2充填层和松散层，分布不均，厚度不均匀，富水一般，透水性弱。本工作点岩岩性是暗岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩体，其风化不均匀性，其本身的生结构裂缝和风化裂缝都很发达，这种基岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩岩石是深风化裂缝减弱的，是以磁性生结构热液孔隙为基础的。2.2地下水补给、径流、排泄条件地下水咸阳有大气降水入渗、地表水入渗及区域外侧径流补给，其中大气降水入渗是主要补给来源。在风水手的短时间内，地表水也有一定的补给作用。地下水的主要排泄途径地表水以下的含水层从当地蒸发进入。岩体裂隙数，大部分是-1b1层硬质塑料粉质粘土，相对水障，侧径流补给的主要接受，4期厚度薄时，侧径流排泄占主导地位。三秒浅埋地面接入盾构隧道生命周期问题分析及对策该方法与传统的盾构法相同，主要是在浅土覆盖的施工方法中，因此应用常规工法会导致开挖面失稳、盾构机底土、浆体外部通道、管道稳定性和隧道上浮等危险“浅”结果。在确定规划案之前，监理单位和施工师共同对工程中可能发生的风险和对策进行了多次分析论证，并提出了专家对多个设计、建设、监督和屏蔽制造商等的意见。主要从管材设计选择、盾构机改造、施工技术、后期使用阶段四个方面进行了专门讨论。3.1选择设计管用直螺纹代替3.1.1弯曲螺栓工艺，加强管预紧效果。GPST屏蔽段每个环片使用斜螺钉(28个/环)、定位杆(6个/环)、通螺钉(4个/环)。定位销图斜螺钉孔图3.1.2通过在末端增加定位销的方式增加块和块之间的咬合效果。3.1.3增加垂直拉杆，加强垂直管件前的预紧效果。3.1.4在隧道底管上添加螺栓孔，在隧道成型后注入锚，增加抗浮效果。3.1.5增加管外连接；3.2盾构机和支撑设备的转换3.2.1使用小型设计；试发井体积小(长30米)，将原67米的盾牌总长转换为35米，将盾身长度7.4米，分段稳定装置10米的框架从原5部分压缩为2节，原循环水箱、空气压缩装置放置在地面上，灌浆系统和添加剂匹配，长度压缩，电气系统使用两个大功率电动机和三维布置节省空间润滑脂、润滑系统位置为节省空间而转换为中央盾，螺旋输送机和双轨梁套的分段稳定性装置的中间与普通盾的最大区别是，该盾机不使用铰链装置，前盾、中间盾、盾尾由于短124米的浅埋屏蔽段和直线段而焊接，如上图所示。3.2.2添加管稳定器：由于这部分盖子比较浅，在负复土厚度和超浅盖子下，管子容易成为垂直鸭蛋，因此设计了座椅稳定装置；该装置的外径5400mm和8个支撑环分别支持1环片，每个环板两侧都有可扩展的半圆顶，由圆柱驱动，顶部圆周上设有轮子，可以支持管，可以用圆柱调整顶部块的扩展量，圆柱的扩展行程在特殊情况下为0-50mm，可以手动调整每个辊的扩展量。神盾行进时拖动装置一起前进，气缸内装有压力和行程传感器，可以检测并实时控制每个支撑环的实际状态，从而有效地保证段的稳定性。在施工过程中，工程在推进和组装过程中，要观察支撑板的弹性，适当调整支撑装置的圆度。3.2.3优化刀具设计通过大开口速度的刀具设计，盾构机在0盖或低土压力下的刀具开口率为60%，3360切削刀具134的高度为105毫米，壳刀51的高度为135毫米，角度刀8的高度为115毫米，中心刀1的高度为345毫米，平滑切削。3.3盾构施工技术改进措施3.3.1调整屏蔽参数盾构推进参数根据地质情况严格计算，建立合适的土压力，以小扭矩缓慢推进的模式推进参数在下表中具体列出。3.3.2使用小渣桶始发井很小，启动时出土必须在框架中间出土，因此只能使用2m1m的小土头搬运残渣。将浆料改善到3.3.3利用低坍落度、高比例活性浆料改善同步灌浆厚浆的特性如下表所示。坍落度cm密度g/cm分泌率%流动性cm屈服强度/pa使用时间/h14-18厘米2.021248h20008-12灌浆量和灌浆点取决于灌浆的压力值、复土厚度情况和地层变形监测数据。3.4浅层土壤和零土壤段土壤稳定性处理在3.4.1斜坡上喷射50mm厚的M5水泥砂浆。3.4.2斜面梅花形布局( 3000 x 3000) 60 PVC出风口，插入水管长度1.1米，斜面76厘米。3.4.3距斜坡4.6米的喷射灌浆桩止水帷幕600 400；3.4.4感应坑外部2个降水井，感应坑内部靠近倾斜表面的2个隧道之间1个降水井；3.4.5从左右隧道中心分离钢筋桩行，钻孔灌注桩直径600mm加固，桩的有效长度为11m，钢筋范围为65.4m，放置范围为65.4m，放置范围的前半部分桩的中心为1.6m，共14个。后面的中心距离为2.1米，有9个桩，钻孔灌注桩冠梁为800*600，长度为40.9米。3.5后期使用阶段的抗浮措施3.5.1管道底部的附加螺栓隧道垂直中心线下段左侧和右侧各有5.63和28.13位置的管座，分别有浮动锚的嵌入零件、螺栓为HRB335级钢棒、光圈为109 32;90 mm水泥42.5新鲜普通硅酸盐水泥高压灌浆、0.6MPa以下的灌浆压力、左侧螺栓接头水平长度右侧图所示的自导向坑末端8环管片的螺栓范围。3.5.2增加浮动板的压力重量。左右线0复土厚度对称压缩回填后，在地面上添加了25m23m0.4m的钢筋混凝土压板，在压板上创建了道路绿化带，绿化带两侧行驶，进一步最小化了分段上升率。4盾构超浅土覆盖推进试验段第一阶段结果4.1优化施工参数前后和控制过程调整后总结根据浅覆盖对盾构姿态控制的影响，初步优化了施工前相关参数，通过施工过程中相关参数的统计分析，对以下数据进行了比较分析。序号控制项目单位一般屏蔽控制参数值浅埋控制参数值实际参数控制局势非州1推进速度Mm/min30-40从10到205-202土压力酒吧0-30-1.50-1.13灌浆压力酒吧2-52-4个2-4个4预计富裕量毫米从20到50-10-30-14-165推力t800-2000300-1000200-10006转矩mm2.7-4.51.0至3.01.07-2.784.2流程控制措施：4.2.1土壤改良根据以前的施工经验，选择合适的土体改良方法。泡沫剂压力大，泡沫中含有大量气体，容易发生屋顶跌落现象，因此在这项工程中选择膨润土。压力注入量在实际施工中根据需要进行调整。在挤压过程中，要观察胃土体的情况，控制不发生斜塔，上部压力要根据地面情况降低，确保土体的稳定。4.2.2以上土壤状况观测在推进过程中，如果盾牌刀具切割土体，则刀具上下的力不统一，周边土体很可能沿盾移动或崩塌，因此，需要派遣人观察土体的变化，适当调整推进速度、灌浆量、膨润土的注入压力等。4.2.3螺旋机器发掘因刀具头盖浅土，盾构持续切割推进，前土高度越来越低，土仓压力设定低，螺旋机达到不可发掘的临界高度，以保证膨润土的正面渗漏，充分满足螺旋机挖掘，从而增加土壤流动性；4.2.4推进轴控制施工中，轴线校准要“勤奋测量，少修改”，防止轴线校准引起的土体过冲，防止过度挖掘引起的土体损失和移动，使盾牌以均匀的速度制作。4.2.5防止屋顶跌落的技术措施A.严格控制出体积，原则上，理论上出土的数量可以适当地减少，保持土体的密度。B.如果因机械故障或其他原因导致屏蔽停止，请采取相应措施防止屏蔽后退。C.灌浆压力太高，严格控制灌浆压力，防止复土厚度破裂。根据地面沉降及管道浮动控制，达到一定的平衡量。4.2.6隧道上浮应急措施a、地面上的堆土：使用现场集土坑的土壤快速装载到隧道施工区，增加复土厚度和重量。b，隧道内部压力重量：盾构装配工作面之间的区域可以作为段压力，段可以堆叠为两层，段悬挂装配后，后续段将被运输到工作面补充。在不影响分段加载区域两侧盾构正常掘进的情况下，在隧道两侧制作支架，使用压力表施加压力。c，降水井：在隧道两侧建立降水井，在盾到达之前进行降水工作，将地下水位降低到隧道底部1米。D.用焊接机及时焊接预埋钢板的管道，加强管间的总应力。E.管螺栓推进前后拧紧和二次拧紧；4.3盾构入口和出口坑施工(右线到达)有土层的地方2小笔和1b1实质性土，盾牌进去，坑出来后，采取适当的技术措施。3.2.1神盾进入导引坑之前右侧钢丝盾构在进入导坑之前，通过84环88环负复土厚度，隧道复土厚度为0，刀具盘暴露地面1.86米左右，此段长度为6米。如果神盾局推出零罩段至89环至91环，神盾将面临60的倾斜段，长度为3.5米。这条街隧道断面土层是2索菲尔和1b1淤泥粘土。如图所示：在此条件下，可能会出现出土困难、浆液外窜、正面土壤改良剂喷射泄漏、隧道变形增加、隧道浮动增加、倾斜表面塌陷等问题。4.3.1管支持管子从盾构末端流出，包裹隧道的土落在隧道中心线以下，必须在每个环形板两侧使用4英寸钢管，以减少隧道横向变形量，保证成型隧道的质量。4.3.2边坡稳定性措施A.严格控制土压力，防止过大压力，影响推进过程中积极土体的稳定性。B.严格控制土壤改良注入压力和注入量，防止全面喷发；C.推进速度的严格控制5mm/min；D.观察积极的土壤状况，并派遣人及时调整推进参数。4.3.3倾斜表面推进段装配措施A.根据管排版严格执行起重装配。B.严格分段组装质量，明确空推分段环质量重要性；C.复杂管螺栓和拉伸螺栓；D.及时焊接嵌入管座的钢板(加强嵌入管座内外弧面的钢板、环形方向和纵向应力连接)；专门设计的管道防水材料，满足隧道止水；4.3.4严格的屏蔽挖掘前姿态控制：盾构进入导向英尺前的测量审核工作，确定屏蔽位置，确认屏蔽姿势，评估进入英尺的屏蔽姿势，开发进入英尺的屏蔽结构的轴，推进坡度，以确保在此阶段的施工中始终按照预期的情况，屏蔽进入导向英尺，准确地放置在屏蔽转向基座上。4.3.5空