盾构到达接收施工工艺及技术要求[详细]

1、盾构到达接收施工工艺及技术要求,汇报人： 2014年01月,三、盾构进站施工工艺,二、工程概况,一、引言,四、施工技术要点,五、进洞监测措施,六、盾构进洞水土流失原因分析与处理措施,七、结束语,一、引言,目前我国城市地铁修建中大多采用盾构法施工,以确保安全、如期、优质地完成工程任务,盾构到达接收(即盾构进洞)是盾构法隧道施工的最后一个关键环节,是盾构法施工的重点和难点之一,更是盾构施工过程中的一个最大风险点, 盾构能否顺利进洞关系到整个隧道施工的成败,在盾构进洞前后需做好充分的盾构接收的准备工作,严格按照预定方案技术控制,确保盾构以良好的姿态进洞,准确就位在盾构接收基座上,一、引言,盾构到达,

2、是指盾构沿着设计线路,在区间隧道贯通前100m至接收井并被推上盾构接收基座的整个施工过程, 盾构到达施工主要内容包括：到达端头地层加固、盾构姿态人工复核测量、到达洞门位置及轮廓复核测量、盾构姿态调整、洞门凿除、盾构接收架准备、靠近洞门最后1015环管片拉紧、刀盘渣土清理、接收架就位固定、洞门防水装置安装、盾构推出隧道、洞门注浆堵水处理等,二、工程概况,区间由左、右线两条隧道构成,左线887.428m,右线909.303m,曲线半径最小为357m,左、右线线间距为13.2m,最大纵坡为16.85,最小纵坡为1.93,竖曲线半径最大为5075m,最小为4990m, 该区间盾构隧道通过地段的地层主要

3、是砾砂、砂砾、砾(砂)质粘土,地下水丰富,工程地质条件相当复杂,对隧道施工影响较大,二、工程概况,工程由两台6280海瑞克复合式土压平衡盾构进行施工,两台盾构先后施工左、右线隧道,盾构从湾厦站南端头井下井,掘进至东角头站东端头井,左线先行已经施工完毕, 盾构衬砌采用C50S12钢筋混凝土预制管片拼装而成,每环管片由3块标准块、2块邻接块及1块封顶块组成,管片采用错缝拼装,管片内径为5400mm,厚度300mm,每环管片宽度1.5m,三、盾构进站施工工艺,3.1 盾构进站施工工艺流程,盾构进洞施工工艺流程图,三、盾构进站施工工艺,3.2 盾构到达加固区地层加固 当洞口段土体不能满足盾构始发和接收

4、对反防水、防坍等安全要求时,必须采取加固措施,常用的加固方法有注浆、旋喷桩、搅拌桩、玻璃纤维桩、SMW桩、冻结法、降水法等, 根据设计要求,考虑到本工程的地质条件,盾构接收井地基加固采用高压旋喷桩工法施工,同时增加降水的施工措施,盾构直径为6280,洞门直径为6700,加固垂直方向高度为12.5m、水平方向宽度为25.70m,沿隧道轴线方向长度为4.0m,加固深度至洞门圈底部以下3.0m,三、盾构进站施工工艺,3.2 盾构到达加固区地层加固 盾构接收井加固采用1000mm旋喷桩,桩间搭接300mm,采用三重管旋喷桩施工工艺,按照梅花型布孔、跳孔施工,加固完毕后,应对加固体进行检验,不合格者应进

5、行补钻孔注浆, 在每个加固区两侧各布置一口600mm降水井,降水井的底标高位于盾构底标以下3m处,同时,降水井内全长度范围内布置滤网,三、盾构进站施工工艺,3.3 盾构定位及洞门位置复测 由于盾构在加固区中很难进行纠偏,因此必须保证盾构以良好的姿态进入加固区, 在盾构推进至接收工作井前100m和50m时,必须对盾构机的位置进行准确的测量,明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系,同时对接收洞门位置进行复核测量,确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划,在考虑盾构机的贯通姿态时须注意两点：一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差,二是接收洞门位置的偏差,综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上

6、进行适当调整,纠偏要逐步完成,每环纠偏不大于4mm,三、盾构进站施工工艺,3.4 接收井内盾构基座安装 盾构基座为钢结构预制成榀,接收基座的中心轴线与隧道设计轴线一致,同时还需要兼顾盾构机出洞姿态,接收基座的轨面标高除适应于线路情况外,为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力,可考虑将接收基座以盾构进洞方向+5的坡度进行安装,基座就位后,必须从四面进行支撑,确保施工过程盾构基座不产生位移及变形, 轨道面应尽量平直,并在上面涂抹适量油脂,便于盾构顺利滑到基座轨道上,接收基座安装,三、盾构进站施工工艺,3.5 洞门凿除 首先在洞圈内搭设扣件式脚手架吊架,在洞门上、中、下均布五个探孔,采用水钻穿透洞

7、门范围内围护结构,对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察,当进洞区域土体的实际加固效果满足盾构安全进洞要求时,方可凿除洞门混凝土,如不满足应采取补救措施, 凿除前先清理桩面松动之物,凿除外层混凝土至表面钢筋,然后将洞门分为9块,按1-9依次割去表层钢筋,并随时查看桩是否有断裂现象；然后再按照1-9分块的顺序依次凿除中间混凝土至露出所有钢筋,洞门支架搭设,洞门分块图,三、盾构进站施工工艺,3.5 洞门凿除 在盾构到头靠上洞门后,进站之前再按照1-9顺序割去所有剩余的钢筋,并同时依次顺序凿除所剩混凝土,及时清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块, 洞门凿除要连续施工,尽量缩短作业时间,以减少正面土体的流失

8、量,整个作业过程中,由专职安全员进行全过程监督,杜绝安全事故隐患,确保人身安全,同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查,起到保护作用,三、盾构进站施工工艺,3.6 洞圈内焊接弧形钢板圈 待洞门混凝土凿除至满足要求后时,开始洞圈内止水钢板焊接, 由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙,盾构进洞前,为了缩小盾壳与洞圈的间隙、便于塞填海绵条以防止盾构进洞时洞圈产生漏水、漏泥等问题,在洞圈内焊接一整环钢板,下部采用3道1cm厚10cm高的弧形板,上部采用2道0.5cm厚30cm高的花纹钢板,钢板之间填充150mm150mm的海绵条,为确保盾构机靠上钢板时,钢板顺利外翻,在钢板一圈以10cm间距开

9、缝,缝深约10cm,三、盾构进站施工工艺,3.6 洞圈内焊接弧形钢板圈 洞圈下部是盾构进洞的薄弱点,是最容易出现险情的部位,因此在洞圈底部钢板内、外层各加焊一道挡泥板,加焊在洞圈底部6m弧度范围,1cm厚,高10cm,内弧弦长2m钢板三道,间距20cm,用于盾构进洞时清理盾构底部的泥土便于盾构顺利骑上基座,洞圈内弧形钢板、注浆孔、导向轨实物图,三、盾构进站施工工艺,3.7 盾构二次进洞 洞门混凝土凿除完毕且洞圈内清理干净后,盾构应尽快推进并拼装管片,尽量缩短盾构进站时间,在进站过程中,在盾尾进入加固区之前都要进行同步注浆,由于可硬性浆液硬化速度慢,为了防止浆液从洞门圈冒出,同步注浆量减少为3m

10、3/环, 盾构进站施工采用二次进站,从盾构刀盘进入井内开始到盾尾端面离槽壁约20cm左右期间,进行洞圈封堵注浆,此为第一次进站,在该过程中,若洞圈渗漏较严重,可在槽壁钢圈上与盾壳之间采用段焊方式焊接一整圈弧形钢板,并用聚氨酯进行封堵,然后再进行洞圈注浆,三、盾构进站施工工艺,3.7 盾构二次进洞 洞圈封堵完毕后,隧道内利用管片吊装孔进行壁后注浆,同时考虑到浆液有可能顺着盾壳和管片间的间隙流出,所以在钢板上、下、左、右4个位置开设注浆孔,在洞圈外进行补压浆, 等注浆完成后,在弧形钢板上开孔观察,在注浆效果良好的情况下,割除弧形钢板,开始第二次进站施工,等进站环管片脱出盾尾后,立即用弧形钢板将管片

11、与洞圈焊接成一个整体,并通过注浆孔压注单液浆,尽量减少水土流失,若第二次进站过程中洞圈渗漏仍较严重,再次封堵洞门,以确保周围环境安全,然后再进行洞圈注浆,三、盾构进站施工工艺,3.7 盾构二次进洞 另外,在刀盘进站后,由于刀盘前方阻力消失,盾构在推进过程中,推力也相应大大减小,为防止管片之间因缺乏足够的千斤顶推力而不能紧密连接、甚至错位变形,必须反复拧紧螺栓,确保洞门附近管片的整体稳定性,一次出洞后弧形钢板焊接图,二次进洞后密封弧形钢板,隧道内衬砌壁后二次注浆,洞圈外预留注浆孔,四、施工技术要点,4.1 穿越加固区 经过里程核算,盾构切口开始进入加固区,此时必须放慢推进速度,以控制刀盘油压和推

12、进油压在正常范围内, (1)控制好刀盘油压,刀盘油压严禁超过25MPa；总推力不得超过800T,以防止洞门混凝土裂缝, (2)适当降低刀盘转速,推进速度控制在1cm/min以内,土压力逐渐降低, (3)盾构在穿越加固区时,要密切注意刀盘油压、螺旋机油压等参数,可根据现场情况酌情加水或发泡剂来改良正面土体, (4)安排专人密切观察洞门变形和水土流失情况,加快信息反馈速度,如有异常情况立即停止推进,采取相应对策,四、施工技术要点,4.2 盾构靠上洞门 当盾构刀盘鼻尖靠上洞门混凝土后,准备凿除剩余的混凝土,考虑到进站加固区较短,盾构本体大部分仍在原状土内,而且同步注浆的浆液凝结速度较慢,在盾构进站过

13、程中,为解决盾壳与管片之间的间隙容易成为盾尾脱出管片后的渗漏通道问题,现场准备好聚氨酯、快速水泥等,以待封堵洞门,同时,在刀盘靠上槽壁后,在盾尾后第三环开始通过管片的注浆孔压注环箍,浆液为双液浆,环箍注浆为5孔/环,每孔注浆量为0.60.8m3,可根据注浆压力及时调整注浆量,压注顺序为从下到上,为防止浆液在土体中的流动路径过长,浆液的初凝时间不能过长,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (1)严格控制盾构正面平衡压力 在进洞段盾构施工过程中必须严格控制切口平衡土压力,使得盾构切口前的地层有微小的隆起量来弥补盾构背土时的地层沉降量,同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数,如

14、出土量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的差值等,防止超挖、欠挖,尽量减少平衡压力的波动,从而保证地面沉降量, 在盾构进入加固区后,土压和总推力适当减小,保证洞门安全, 进站处隧道中心轴线埋深为10.32m,根据本区间土的特性,土压力设定值暂定为0.20Mpa,实际施工过程中根据地面监测情况及时加以调整,当盾构即将进入加固区以后,根据刀盘油压情况及地面监测情况可逐步调低,当盾构刀盘前部靠上洞圈以后,土压力值降至0,以确保洞门安全,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (2)严格控制盾构推进速度 盾构进洞段施工时,推进速度应放慢,尽量做到均衡施工,以减少对周围土体的扰动

15、,避免在途中有较长时间耽搁,如推得过快则刀盘开口断面对地层的挤压作用相对明显,进入加固区前推进速度宜控制在34cm/min,进入加固区后推进速度控制在1cm/min,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (3)严格控制纠偏量 在确保盾构正面沉降控制良好的情况下,使盾构均衡、匀速施工,盾构姿态变化不可过大,每环检查管片的超前量,隧道轴线和折角变化不能超过0.3,推进时不急纠、不猛纠,多注意观察管片与盾壳的间隙,相对区域油压的变化量随出土量和千斤顶行程逐渐变化,采用稳坡法、缓坡法推进,以减少盾构施工对地面的影响,在盾构进入加固区前应根据洞门中心调整好盾构进洞位置与姿态,避免在进入加固区

16、以后再调整盾构姿态,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (4)严格控制同步注浆量和浆液质量 严格控制同步注浆量和浆液质量,务必做到：保证每环注浆总量；保证推进过程中均匀合理地压注；浆液的配比要符合施工需要,稠度必须符合质量标准, 通过同步注浆及时充填建筑空隙,减少施工过程中的土体变形,根据本区间的注浆量统计,每推进一环同步注浆量为6m3左右,泵送出口处的压力应控制在0.3MPa左右,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (5)严格控制盾尾油脂的压注 在同步注浆量充足的前提下,盾构机的盾尾密封功能就显得特别重要,为了顺利、安全的进洞,必须切实地做好盾尾油脂的压注工作,每

17、班上班时检查并保证储桶内有充足的油脂,推进时油脂开关用自动档根据压力情况自动补压(同时配备专人观察,需要时人工压注),杜绝因人为欠压造成的漏浆、漏水现象,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (6)动态信息传递 在盾构进洞段施工期间,对地面及管线进行沉降监测,及时观察变形情况,采用先进的通讯手段,将监测数据及时、准确地反馈给各相关人员和盾构司机,使得盾构司机能够根据地面所反映的情况,进行正确判断,及时调整施工参数、压浆量,四、施工技术要点,4.3 盾构进洞段掘进技术措施 (7)在隧道内进行二次衬砌壁后注浆 在盾构推进中,壁后补浆和同步注浆一样也是盾构推进施工中的一道重要工序,是减少

18、隧道和地层后期变形的主要手段,根据进洞段地面监测情况,在沉降量较大点实施壁后二次注浆,从而使地层变形量减至最小,注浆结束后,管片吊装孔应拧紧,四、施工技术要点,4.4 防止管片被拉开的措施 为防止盾构完全进洞后,千斤顶离开管片,管片反作用力的释放而拉开管片间的间隙,造成渗漏水现象,在管片的纵向螺栓上焊接4根拉杆(10号槽钢),上部焊接两根,左右腰部各焊接一根,把最后1015环管片连接一起, 为保险起见,每拼装一环管片立即将前后几环管片进行拉紧,防止因盾构前方反力小而造成管片环缝张开, 管片脱出盾尾后,螺栓有可能松动也会造成渗漏水现象,所以要加强对螺栓复紧、补紧,右腰部拉杆,拉杆连接处钢板,五、

19、进洞监控措施,5.1 沉降监测点布设 地表监测点布设：在隧道的盾构进出段30m范围内沿隧道中心线每5m布置一个深层沉降监测点；同时增加监测横断面,横断面距离洞口分别为5m,10米,30米,每断面布7点,距离轴线分别为1m、4m、7m,五、进洞监控措施,5.2 监测频度及隧道沉降测量 (1)在盾构推进至接收井前60环区域之前,须提前测量好该60环区域内各测点初始值,在盾构推进期间正常情况下2次/天； (2)在盾构进入接收井前60环范围内推进时,即进站段为3次/天,并根据沉降情况增加监测频度； (3)盾构在进站期间,根据监测变化量调整监测频度,待进站完成后1周之内为2次/天,1周后根据监测结果调整

20、监测频度,直至稳定停止监测, 若有较大的隧道沉降或隧道直径变形时可根据监理工程师意见增加测点,测量数据须及时提交监理工程师,如果变形值接近极限值时,监理工程师可要求施工单位及时处理, 隧道内沉降报警值：累计报警值30mm；单次沉降报警值5mm,五、进洞监控措施,5.3 信息反馈 每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门,以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域地面变形情况,确定新的施工参数和注浆量等信息和指令,并传递给盾构施工人员,使推进施工面及时作相应调整,最后通过监测确定效果,从而反复循环、验证、完善,确保工作井安全和隧道施工质量,六、盾构进洞水土流失原因分析与处理措施,6.2 原因分析 盾构进出洞时,水土流失一般有以下原因： (1)土体加固质量差,强度、稳定性不足