CN102094650A - 复杂工况条件下的盾构进洞施工方法 - Google Patents

复杂工况条件下的盾构进洞施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，具体步骤是：1.加固盾构进洞口，2.盾构穿墙，3.盾构进洞：盾构机进入加固区时放慢掘进速度，由原来的4cm/min调整为1.0～1.5cm/min，当盾构机进入加固区0～2.0m，土仓压力降为2kg/cm2；进入加固区2.0～4.0m，土仓压力降为1.5kg/cm2；进入加固区4.0～5.0m，土仓压力降为1kg/cm2；进入加固区5.0m以后，土仓压力降为0kg/cm2；当盾构机进入风井底部掘进时，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔补注水泥浆液，确保风井安全。本发明能保证盾构顺利进洞，确保周边建筑物及地下管线安全。

Description

复杂工况条件下的盾构进洞施工方法
技术领域
本发明涉及一种盾构施工方法，尤其是一种周围有商厦，高架，周边有信息光缆、供水管、燃气管、雨水管、给水管等众多地下管线工况条件下盾构进洞施工方法。
背景技术
电力隧道一标工程二号工作井和三号工作井盾构区间北起上海重庆南路合肥路，二号工作井，沿南北高架途经建国中路、徐家汇路、丽园路，南至斜土路鲁班路，三号工作井，隧道外径Φ6200mm，内径Φ5500mm，装配式衬砌管片通缝拼装；衬砌块宽度1200mm，厚350mm，隧道全长1130米。盾构于三号工作井进洞，进洞中心标高为-9.83米，隧道覆土厚度约14.0m，直线平坡进洞。进洞口周边环境，二号工作井和三号工作井区间隧道进洞口西侧有一幢5层楼商厦，东侧为南北高架。周边有信息光缆、DN500供水管、DN300燃气管、DN600雨水管、DN1000给水管等众多地下管线。隧道进洞口正上方为3#工作井配套风井，该风井采用SMW工法桩围护结构，且围护结构型钢尚未拔除。进洞口地质条件表层大部分由道路地坪等杂填土组成，结构松散，表层下面依次向下含氧化铁斑点，饱和，土质由上至下逐渐变软；韧性中等，干强度高，夹薄层粉土，干强度中等，含有机质和贝壳碎片；含泥质结核及腐植物；夹薄层粘性土；土质不均，夹薄层状粉土，饱和，含有机质，韧性低。由于该施工工况条件复杂和特殊性，采用常规的盾构进洞施工方法已不能完成。
发明内容
本发明是要提供一种复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，该方法能保证盾构顺利进洞，确保周边建筑物及地下管线安全。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，具体步骤是：
1.加固盾构进洞口
采用三重管高压旋喷桩施工对进洞口进行土体加固，盾构洞门加固区靠近地墙的一排桩径为800mm，其余部位设计桩径为1200mm，采用梅花形布置，相邻桩搭接300mm，并结合风井基坑坑底加固实施，加固范围：高度为洞圈向下3m、向上3.5m的范围，宽度为洞圈向左延伸3.827m、洞圈向右2.688m的距离延伸加固厚度为5.518m，加固土体强度为≥1.2MPa，渗透系数≤1×10-7cm/sec，加固土体至地表范围喷浆，保持该部分土体强度≥原状土；加固水泥采用P.C 32.5复合硅酸盐水泥，旋喷加固水泥掺入量为550kg/m3，水灰比为0.8；
2.盾构穿墙
(1)盾构机切口距风井还剩余二十环时，放慢盾构掘进速度，待风井的围护结构SMW桩型钢拔除并压密注水泥浆填充空隙后，继续盾构掘进；
(2)二次进洞，盾构机端面在碰到接收井地墙外壁之前，在进洞穿墙套管外侧安装第一道进洞止水环，止水环采用厚δ＝10mm钢板焊成，止水环板内径大于盾构机外径；
(3)当盾构机端面碰到加固区时，在穿墙套管观察加固区土体的水平探孔内无渗漏情况下先凿除内壁钢筋砼，留下外壁钢筋及20cm厚混凝土；
(4)打开预留在风井底板的注浆孔，做好补注水泥浆液准备；
3.盾构进洞
(1)根据盾构机与穿墙口四周间隙，穿墙口安装焊接导向段，避开四块乌龟壳；安装接收架：根据盾构机与穿墙口的偏差，在穿墙口底部焊接盾构机穿墙导向钢轨，同时安装接收架，接收架面比盾构机低1.5～2.0cm；
(2)盾构机进入加固区时放慢掘进速度，由原来的4cm/min调整为1.0～1.5cm/min，当盾构机进入加固区0～2.0m，土仓压力降为2kg/cm2；进入加固区2.0～4.0m，土仓压力降为1.5kg/cm2；进入加固区4.0～5.0m，土仓压力降为1kg/cm2；进入加固区5.0m以后，土仓压力降为0kg/cm2；
(3)当盾构机进入风井底部掘进时，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔补注水泥浆液，确保风井安全；
(4)当盾构机刀盘距离洞口还有50～55cm时，测量出盾构机刀盘中心位置，割除穿墙中心部分外排钢筋，再顶进40～50cm，使刀盘紧贴外壁，然后割除外排钢筋正面部分，使盾构机再次向井内推进，最后割除两边折角外排钢筋，使盾构机刀盘全部进入地墙，此时刀盘距穿墙内壁约0.8米左右；
(5)一旦盾构机碰到地墙外壁时，对盾尾后三环进行注入可硬性快凝水泥浆，形成环向水泥浆双箍；
(6)为保证盾构安全进洞，采用盾构机二次进洞方法，即：当盾构机机头出止水环板50cm时，停止推进，用快硬水泥密封盾壳与止水环板间隙，随后通过止水环板预留阀门注入水泥浆填实盾构机与洞圈的间隙，停12小时后，待盾构机与洞圈间隙完全密实后再次将盾构机完全顶出；
(7)一旦盾构机出穿墙洞口后，立即用第二道环形钢板将穿墙口与进洞环焊接密封，割除第一道止水环板，通过第二道环形钢板的注浆阀门及风井底部上的注浆孔进行补注水泥浆，将管片外间隙完全填实密封。
上述盾构机在穿墙过程中，沿已布置好的接收架推进，盾构机外壁与接收架的间隙≤2cm。
当盾构机完全进洞后，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔进行后期补浆，控制风井沉降变形。
当盾构进洞过程中对盾构轴线进行控制：
(1)当盾构机距接收井100m时，应对盾构施工轴线和标高进行精确复测，通过复测制订修正轴线掘进方案。
(2)当盾构机距接收井还有30～50米时，再次对盾构施工轴线和标高进行复测，做到精确无误。
本发明的有益效果是：采用本发明的复杂工况条件下的盾构进洞施工方法能保证盾构顺利进洞，确保周边建筑物及地下管线安全。
附图说明
图1是洞口加固平面布置图；
图2是洞口加固剖面布置图；
图3是进洞口第一道止水钢板封堵示意图；
图4是进洞口第二道环形钢板封堵示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的复杂工况条件下的盾构进洞施工方法：
1.为保证盾构顺利进洞，确保周边建筑物及地下管线安全，对进洞口进行土体加固。如图1，2所示，盾构进洞洞门土体加固采用三重管高压旋喷桩施工(减少对周边环境的影响)，盾构洞门加固区靠近地墙7的一排桩设计桩径为800mm，其余部位设计桩径为1200mm，采用梅花形布置，相邻桩搭接300mm。洞口加固将结合风井基坑坑底加固实施，加固范围：高度为洞圈向下3m、向上3.5m的范围，宽度为洞圈向左延伸3.827m、洞圈向右2.688m的距离延伸加固厚度为5.518m，加固土体强度为不小于1.2MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/sec，加固土体6至地表范围适当喷浆，保持该部分土体强度不小于原状土。加固用水泥采用P.C 32.5复合硅酸盐水泥，旋喷加固水泥掺入量为550kg/m3，水灰比为0.8。
2.盾构穿墙准备工作
(1)盾构机切口距3#风井还剩余20环时，放慢盾构掘进速度，必须待风井的围护结构SMW桩型钢拔除并压密注水泥浆填充空隙后，继续盾构掘进。
(2)为确保盾构安全进洞，采用二次进洞。如图3所示，盾构机端面在碰到接收井地墙外壁之前，需要在进洞穿墙套管外侧安装第一道进洞止水环1，止水环1采用厚δ＝10mm钢板焊成，止水环板1内径略大于盾构机3外径。
(3)当盾构机端面碰到加固区时，在穿墙套管观察加固区土体的水平探孔内无渗漏情况下先凿除内壁钢筋砼，留下外壁钢筋及20cm厚混凝土。
(4)打开预留在风井底板的注浆孔4，做好补注水泥浆液准备。
3.盾构进洞技术要求
(1)盾构机进入加固区时放慢掘进速度，由原来的4cm/min调整为1.0～1.5cm/min。当盾构机进入加固区0～2.0m，土仓压力降为2kg/cm2；进入加固区2.0～4.0m，土仓压力降为1.5kg/cm2；进入加固区4.0～5.0m，土仓压力降为1kg/cm2；进入加固区5.0m以后，土仓压力降为0kg/cm2。
(2)当盾构机进入风井底部掘进时，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔补注水泥浆液，确保风井安全。
(3)当盾构机刀盘距离洞口还有50～55cm时，测量出盾构机刀盘中心位置，割除穿墙中心部分外排钢筋，再顶进40～50cm，使刀盘紧贴外壁，然后割除外排钢筋正面部分，使盾构机再次向井内推进，最后割除两边折角外排钢筋，使盾构机刀盘全部进入地墙，此时刀盘距穿墙内壁约0.8米左右。
(4)一旦盾构机碰到地墙外壁时，应对盾尾后3环进行注入可硬性快凝水泥浆，尽可能采取多点注入方式形成环向水泥浆双箍。
(5)根据盾构机与穿墙口四周间隙，要求做好以下工作：
(A)穿墙口安装焊接导向段，但要避开4块乌龟壳；
(B)安装接收架：根据盾构机与穿墙口的偏差，在穿墙口底部焊接盾构机穿墙导向钢轨，同时安装接收架。接收架面要求比盾构机低1.5～2.0cm。
(6)为保证盾构安全进洞，采用盾构机二次进洞方法，即：当盾构机机头出止水环板50cm时，停止推进，用快硬水泥密封盾壳与止水环板间隙，随后通过止水环板预留阀门注入水泥浆(掺加少量水玻璃)填实盾构机与洞圈的间隙，停12小时后，待盾构机与洞圈间隙完全密实后再次将盾构机完全顶出。
(7)盾构机在穿墙过程中，必须沿已布置好的接收架推进，盾构机外壁与接收架的间隙不准超过2cm。
(8)如图4所示，一旦盾构机出穿墙洞口后，立即用第二道环形钢板5将穿墙口与进洞环焊接密封，割除第一道止水环板1，通过第二道环形钢板的注浆阀门及风井底部上的注浆孔4进行补注水泥浆，将管片外间隙完全填实密封。
(9)当盾构机完全进洞后，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔进行后期补浆，控制风井沉降变形。
4.盾构轴线控制
(1)当盾构机距接收井100m时，应对盾构施工轴线和标高进行精确复测，通过复测制订修正轴线掘进方案。
(2)当盾构机距接收井还有30～50米时，再次对盾构施工轴线和标高进行复测，做到精确无误。
5.盾构穿墙进洞过程中的注意事项：
(1)当盾构机进入洞圈后，正面顶力减小，安装管片时，环纵向螺栓必须使用加力棒拧紧，防止管片与管片间留有间隙，从而出现漏浆、漏水。每拼装完一环，由值班技术人员检查达到要求后才能再次推进。
(2)盾构机刀盘进入洞圈后，刀盘停止转动。盾构机上接收架后，盾构机姿态不能变动，必须沿接收架推进。
(3)安装密封环板
①管片端面的弹性密封垫必须完好无损；
②密封环板与弹性密封垫要求紧贴；
③环板全部焊好后必须注水泥浆，必要时掺加水玻璃。浆液从底部压入，上部放气和水，当气和水放完后关闭闸阀，压密至不渗水为止。
6.应急措施
6.1应急措施
进洞是盾构施工中最为关键的工序，故制定以下应急措施。
(1)盾构在进洞时，应在现场准备足够的抢险设备和材料，以期快速、安全的控制险情。
(2)当进洞发生渗漏时，应组织人员进行堵漏，并将预先准备好的弧形钢板将洞圈与盾构壳体焊接为一体。通过预制于弧形钢板上的注浆球阀，利用压浆泵将聚乙脂压入，从而起到防水作用，再对土体压注双液浆，以起到加固土体的作用。同时在地面上根据沉降情况，进行压密注浆，确保地表的稳定。
(3)首先向有关部门汇报，组织抢修人员，由领导统一步骤进行抢修。
6.2应急材料
1、聚乙脂压浆泵        二台
2、聚乙脂              500kg
3、双快水泥            2t
4、普通水泥            30t
5、压浆泵              1台
6、抽水设备            2台
7、海绵                若干条
6.3机械设备配备
相应的配备足够的机械设备，一旦发生意外，可在第一时间投入工作。
具体设备如下：
  序号   设备名称   规格   数量   单位   性能   用途
  1   压浆泵   4   台   良好   压浆用
  2   电焊机   2   台   良好   焊接
  3   排污泵   2   台   良好   排污排水

Claims (4)

1.一种复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，其特征在于，具体步骤是：
(一)加固盾构进洞口
采用三重管高压旋喷桩施工对进洞口进行土体加固，盾构洞门加固区靠近地墙的一排桩径为800mm，其余部位设计桩径为1200mm，采用梅花形布置，相邻桩搭接300mm，并结合风井基坑坑底加固实施，加固范围：高度为洞圈向下3m、向上3.5m的范围，宽度为洞圈向左延伸3.827m、洞圈向右2.688m的距离延伸加固厚度为5.518m，加固土体强度为≥1.2MPa，渗透系数≤1×10-7cm/sec，加固土体至地表范围喷浆，保持该部分土体强度≥原状土；加固水泥采用P.C 32.5复合硅酸盐水泥，旋喷加固水泥掺入量为550kg/m3，水灰比为0.8；
(二)盾构穿墙
(1)盾构机切口距风井还剩余二十环时，放慢盾构掘进速度，待风井的围护结构SMW桩型钢拔除并压密注水泥浆填充空隙后，继续盾构掘进；
(2)二次进洞，盾构机端面在碰到接收井地墙外壁之前，在进洞穿墙套管外侧安装第一道进洞止水环，止水环采用厚δ＝10mm钢板焊成，止水环板内径大于盾构机外径；
(3)当盾构机端面碰到加固区时，在穿墙套管观察加固区土体的水平探孔内无渗漏情况下先凿除内壁钢筋砼，留下外壁钢筋及20cm厚混凝土；
(4)打开预留在风井底板的注浆孔，做好补注水泥浆液准备；
(三)盾构进洞
(1)根据盾构机与穿墙口四周间隙，穿墙口安装焊接导向段，避开4块乌龟壳；安装接收架：根据盾构机与穿墙口的偏差，在穿墙口底部焊接盾构机穿墙导向钢轨，同时安装接收架，接收架面比盾构机低1.5～2.0cm；
(2)盾构机进入加固区时放慢掘进速度，由原来的4cm/min调整为1.0～1.5cm/min，当盾构机进入加固区0～2.0m，土仓压力降为2kg/cm2；进入加固区2.0～4.0m，土仓压力降为1.5kg/cm2；进入加固区4.0～5.0m，土仓压力降为1kg/cm2；进入加固区5.0m以后，土仓压力降为0kg/cm2；
(3)当盾构机进入风井底部掘进时，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔补注水泥浆液，确保风井安全；
(4)当盾构机刀盘距离洞口还有50～55cm时，测量出盾构机刀盘中心位置，割除穿墙中心部分外排钢筋，再顶进40～50cm，使刀盘紧贴外壁，然后割除外排钢筋正面部分，使盾构机再次向井内推进，最后割除两边折角外排钢筋，使盾构机刀盘全部进入地墙，此时刀盘距穿墙内壁约0.8米左右；
(5)一旦盾构机碰到地墙外壁时，对盾尾后三环进行注入可硬性快凝水泥浆，形成环向水泥浆双箍；
(6)为保证盾构安全进洞，采用盾构机二次进洞方法，即：当盾构机机头出止水环板50cm时，停止推进，用快硬水泥密封盾壳与止水环板间隙，随后通过止水环板预留阀门注入水泥浆填实盾构机与洞圈的间隙，停12小时后，待盾构机与洞圈间隙完全密实后再次将盾构机完全顶出；
(7)一旦盾构机出穿墙洞口后，立即用第二道环形钢板将穿墙口与进洞环焊接密封，割除第一道止水环板，通过第二道环形钢板的注浆阀门及风井底部上的注浆孔进行补注水泥浆，将管片外间隙完全填实密封。
2.根据权利要求1所述的复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，其特征在于，所述盾构机在穿墙过程中，沿已布置好的接收架推进，盾构机外壁与接收架的间隙≤2cm。
3.根据权利要求1所述的复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，其特征在于，当盾构机完全进洞后，根据风井沉降监测情况，及时通过风井底板预留注浆孔进行后期补浆，控制风井沉降变形。
4.根据权利要求1所述的复杂工况条件下的盾构进洞施工方法，其特征在于，所述盾构进洞过程中对盾构轴线进行控制：
(1)当盾构机距接收井100m时，对盾构施工轴线和标高进行精确复测，通过复测制订修正轴线掘进方案。
(2)当盾构机距接收井还有30～50米时，再次对盾构施工轴线和标高进行复测。
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