浅覆土河床地段盾构施工工法

1、浅覆盖层河床段盾构施工方法中铁四局集团有限公司GZSJGF04-10-30一、导言在盾构隧道施工中，由于隧道走向的限制，会遇到穿越河流或湖底的情况，隧道顶部会到达河流或湖底，而隧道顶部到河流或湖底的距离非常近，远小于盾构机的直径，即浅覆土。盾构机在浅覆盖层中掘进时，一方面，最小极限土压力和最大土压力之间的变化范围较小，使得开挖面的支护压力难以控制。另一方面，由于衬砌受周围地下水的浮力和盾构尾部注浆浆液的影响，当管片上部的土压力和管片的重量不能抵抗管片的浮力时，管片会上浮，从而导致工程事故。天津地铁2号线曹庄站至延安西路站区间隧道工程，区间隧道工程需穿越外环河进入曹庄站盾构竖井接收。最小覆土厚度

2、仅为3.818米，小于6.340米的盾构直径，因此，我们对浅覆土段的土体进行了加固，有效防止了饱和含水土层的涌水下沉导致上部下沉时出现涌水裂缝，避免了因盾构尾部或开挖面缺陷导致大量河水涌入隧道而造成的工程事故。该方法是通过工程实践形成的。二、施工方法的特点1.制定合理的外环河土质加固方案，确定搅拌桩施工参数，增加导流管，确保河流畅通。通过监测数据，合理制定盾构掘进的土压力、速度、注浆量等施工参数，确保管片拼装和盾尾密封符合设计规范要求。3.它能有效防止盾构挤压导致前方土体膨胀过大，盾构位于饱和含水层，造成涌水和突然下沉，造成涌水裂缝，导致大量河水从盾构尾部或开挖面的缺陷淹没隧道。三。适用范围该

3、方法适用于浅覆盖层河床的盾构施工。四.技术原理盾构穿越浅埋河流时，很难克服隧道管片的上浮，过程控制和调整尤为重要。增加了抗浮板、导流管、河床回填、盾构掘进参数优化等措施，确保土压平衡盾构机在穿越浅覆土和河流地段时，能够建立土压平衡，不会出现喷涌现象，并通过盾尾同步注浆系统对管片壁厚进行注浆，保持地表稳定。五、工艺流程和操作要点(a)流程如图1所示图1工艺流程图(2)操作要点1.设置围堰并抽水盾构穿越浅覆盖层河床时，首先设置围堰。围堰与盾构区间线之间的距离有直接关系。围堰的距离不小于区间隧道边缘向外延伸的隧道底部深度的1倍。围堰沿河段布置。两围堰宽度为区间隧道边宽的3.5-4倍，合拢坡度为1:

4、1。围堰顶面宽5m，底面宽1.5m，高出水面约1.5m。围堰直接用粘土填充和碾压。围堰建成后，抽水并清除淤泥。如图2围堰剖面图和图3围堰横截面图所示。图2围堰剖面图图3围堰平面图土壤加固详细了解地质勘察报告，了解土层结构，了解周围环境，做好相关准备工作，并制定相应的施工方案，确保地基加固工作的顺利进行，以免影响总工期。在盾构施工中，t搅拌桩加固完成后，根据具体情况，将原河底挖至400 600 mm，待垫层和混凝土浇筑完成后，其标高将达到原河床标高，然后浇筑100mm厚垫层，垫层材料为素混凝土，有C10标记。垫层的宽度为河流的宽度，垫层的长度为围堰区域的长度，钢筋混凝土底板施工在垫层的上方，钢筋

5、采用直径为14毫米的钢筋，间距为0.2米-0.2米.混凝土标号为C30S10，厚度为200 300毫米，保证混凝土表面与原河底表面标高齐平，保证河道修复后河底标高不变。(2)导流管混凝土防渗抗浮板强度达到80%后，沿河流方向插入混凝土管道。管涵长度是隧道中心之间距离的两倍。砾石用作管涵下的垫层。混凝土管道的尺寸和数量根据河水流量和流速确定。如果河水上方或下方有桥，管道和桥孔必须对齐。管涵断面见图6:图6导流管布置剖视图(3)、河床回填引水管道设施完工后。填筑过程中必须随时进行分层(400毫米)填筑和碾压，压实度必须达到86%以上。根据原始覆土厚度，粘土填充高度与盾构机直径有关。回填覆土厚度和原

6、覆土厚度增加后，盾构机直径必须大于1倍，以满足盾构机安全施工的要求。最终效果如图7所示。图7河床覆土最终剖面效果图上述工作完成后，将拆除现有围堰，恢复河水循环。4.盾构隧道施工(1)、土压力的设定和控制EPB盾构机的工作原理是将前方土体切割成刀盘后方的密封腔，使腔内有适当的压力来平衡开挖面的水土，从而减少盾构推进对地层土体的扰动，保持开挖施工时地表的稳定。在盾构穿越加固区时，严格控制土压力对控制地表沉降至关重要。土室压力理论值的计算步骤如下：由于开挖施工在浅埋段进行，因此采用水土分离计算的原则来计算此类土层的水土压力。通常，它是根据朗肯主动土压力和被动土压力计算的。主动土压力其中：z-地层厚度

7、；伽玛-计算土壤层的重力；I计算土层的内摩擦角。其中：K0侧向压力系数(2)被动土压力(3)水压其中：Q-根据土壤渗透系数确定的经验值，在砂土中q=0.8 1.0，在粘性土中q=0.3 0.5H-隧道埋深；s水的严重性。土室压力的理论值范围如下：为了提高施工速度，一般土压力的理论值是主动土压力的1.2倍。施工前，根据地层变化，一般每隔5圈计算一次理论土压力值作为备用。(2)、同步灌浆和二次灌浆(1)由于管片的外径小于开挖直径，当管片从盾构壳体中拔出时，必须及时在管片壁厚内填充砂浆，以控制地表沉降和管片变形沉降。同步注浆压力和注浆量的理论计算步骤如下。根据管片外径与刀盘开挖直径之间的间隙v，计算

8、理论灌浆量q，淤泥层一般理论灌浆量为理论间隙的180% 240%。其中：d-刀头的最大挖掘直径；d-管段外径V-盾构施工引起的间隙L-每个环段的长度伽马灌浆速率(天津南部注入双液浆时，先注入纯水泥浆1分钟，然后打开水玻璃阀进行混合注入，增加最终孔的水玻璃浓度。钻孔灌浆完成后，等待5 10分钟。打开注浆头进行疏通，检查注浆效果。如果水很大，再注射一次，直到流出的水变少。双液浆灌浆压力控制在0.3 0.5兆帕。(3)刀头速度控制刀头的转速需要与地层地质相匹配。浅覆土粉质粘土层一般选择1.0 1.5 rpm。3.劳动组织安排表1劳动组织安排(每班)序列号工种的数量责任评论1技术和测量人员1技术控制、

9、结算和电线监控所有建筑2班长1负责人工组织和协调工作班次盾构施工法3屏蔽驱动器2盾构操作和工作状态记录盾构施工法4表面人7泥浆分配、吊车司机、分段吊装盾构施工法5地下工作者7同步灌浆、分段组装、机车司机、分流器盾构施工法6电工1隧道内的照明、电路和电器维修盾构施工法7维护员1设备故障及排除盾构施工法8船长1负责搅拌桩施工及工作状态记录土壤加固9混合纸浆3负责泥浆搅拌和打杂工作土壤加固10班长1负责整体协调围堰、浮板、导流管、回填11普通的15司机、钢铁工人和普通工人总数40六、材料和设备这种施工方法不需要特殊材料。主要机械设备见表2。表2主要机械设备表序列号机械设备的名称模型设定单位量评论1开

10、凿者EX200台湾1挖土2土方车20m3汽车5土壤运输3水泵40m3/h台湾4排水4深层搅拌机SJB-台湾2搅拌桩5卡车起重机25t汽车1进行吊装6全站仪莱卡照相机台湾1尺寸7水平DS3台湾1尺寸8盾构机小松6340台湾2盾构施工法9盾构施工配套设备设置2盾构施工法10龙门起重机32t台湾2垂直运输七.质量管理(a)质量控制标准地下工程防水技术规范 (GB50108-2001)、盾构法隧道施工与验收规范 (GB50446-2008)及其他相关规定。(2)质量保证措施1.搅拌桩施工时，确保严格按照交底施工，施工后取芯符合地层加固要求。盾构推进过程中，应加强轴线控制，推进过程中应定期测量和校正，校

11、正量应尽可能小，以保证管片的环面始终在曲线半径的径向垂直面内。3.盾构在河床段推进时，管片拼装过程中的螺栓加固和管片间的相互约束可以有效控制隧道的上浮。4.在盾构掘进过程中，必须不定期进行集中润滑注油，以免损坏轴承等设备，影响盾构推进施工。同时，做好盾尾润滑脂的压注工作，确保盾尾与管片之间的间隙在施工时充满盾尾润滑脂。根据制定的监控量测方案进行严格监控，根据地面沉降和隧道变形及时调整掘进参数和注浆量。如果不满足，应采用双液浆二次注入。灌浆过程中，应严格控制灌浆质量、灌浆量和灌浆压力。6.在每圈推进过程中，应严格控制平衡土压力，以保持切口前方的土体处于稳定状态，减少对土体的扰动。盾构推进工程采用

12、信息反馈的施工方法进行跟踪沉降观测，及时反馈沉降数据，为下一阶段调整施工参数提供依据。八。安全措施1.施工前组织相关施工人员熟悉方案，进行技术交底和安全交底。2.在前进的过程中，电瓶车驾驶员应严格执行安全驾驶规定，加强对汽车连接部位的检查。配有行驶闪光警示灯，运行中严禁带车，严格控制行驶速度。九、节能环保措施易产生噪声的机械设备应采用合理布局，加强设备润滑和维护，严格执行相应的操作规程和设备检查程序，以减少噪声对周围居民生活环境的影响，增强驾驶员的环保意识，减少噪声污染。2.固体废物根据不同的性质和类别分开储存。它们主要分为危险的、不可回收的固体废物、可回收的固体废物、生活和办公废物等。3.抗

13、浮板施工时，应使用泵车泵送混凝土，并及时清理泄漏的混凝土，防止对环境造成破坏。4.在土方施工过程中，应最大限度地保护河床、河岸和绿化带，不得损坏。土石方汽车运土的全过程均应覆盖。严禁在外环路和其他市政道路上抛掷泥土。6.水泥搅拌桩施工现场应保持整洁，合理设置排水沟，废泥浆从排水沟排放到指定位置，防止污染周围环境。X.经济效益分析1.技术效益：该施工方法施工过程中，形成的管片的漂浮状态在允许范围内，保证了隧道、附近桥梁和河岸的安全，不会造成环境危害。为城市地铁穿越浅埋河流提供了具体的指导和参考，为类似条件下未来城市地下工程的规划和建设提供了可靠的决策依据，进一步推动了盾构施工技术的发展。2.经济

14、效益：由于盾构穿越浅覆盖河流，施工难度大，风险高。采用该方法后，可以有效避免涌砂、涌水等危险，不仅可以避免工程事故的发生，而且改良土体可以保证盾构的正常掘进和浅埋河流下已形成隧道的稳定性。与以往旋喷桩加固相比，搅拌桩加固成本差异大，保证了工期，节省了人力和机械，经济效益显著。3.社会效益：曹庄站盾构竖井至延安西路站区间隧道的建成，为天津地铁2号线的高效快速发展做出了贡献，赢得了业主的好评，更有利于社会经济发展。十一、应用实例从天津地铁2号线曹庄站盾构竖井到延安西路站，分别于2010年3月23日和2010年4月10日使用两台单圆盾构机从延安路站开始掘进。他们穿过陈汤庄铁路、外环西路和外环河，最终到达曹庄站盾构井。区间起止里程为DK3 028.22DK2 150.7，其中右线为0.872米短链和876.648米长线。左线包含0.111米短链和877.409米长