CN108868796A - 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 - Google Patents
用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108868796A CN108868796A CN201810655571.7A CN201810655571A CN108868796A CN 108868796 A CN108868796 A CN 108868796A CN 201810655571 A CN201810655571 A CN 201810655571A CN 108868796 A CN108868796 A CN 108868796A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grouting
- shield
- jurisdiction
- section
- soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 49
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 80
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 56
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 55
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 38
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims description 38
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 30
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 241000537371 Fraxinus caroliniana Species 0.000 claims description 3
- 235000010891 Ptelea trifoliata Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 11
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 3
- 210000004911 serous fluid Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/0607—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明涉及一种在富水中粗砂与少量粉纸黏土交替分布的地质条件下盾构机行进路线呈小曲率半径与大坡度下穿越高层建筑群的施工方法，主要包括：(1)开挖面土体改良(2)盾构掘进参数(3)同步注浆与二次注浆(4)钢花管注浆。本施工方法实现了在超前支护不可行的情况下，通过改进盾构施工工艺与调整施工参数实现控制地表上覆高层建筑的沉降要求。结合实际的施工过程中开挖面土体改良，掘进参数设定值的合理调整，注浆浆液配比的选择，掘进速度与刀盘扭矩的稳定和钢花管加固注浆可将地表高层建筑群累计沉降值控制在警报值(控制值70％)以内，保证了地表高层建筑群的安全与正常使用，同时满足整体施工的各方面要求与省去了超前支护造成的施工成本。
Description
技术领域
本发明属于盾构隧道工程建设范畴，属于一种富水中粗砂兼少量粉质黏土地层盾构机行进呈小曲率半径曲线与大坡度下穿越高层建筑群的施工方法。
背景技术
盾构作为机械化程度较高的隧道施工方法成为城市地下空间开发的重要手段，其应用之广泛性不言而喻，然而随着城市的快速发展，盾构施工期间穿越地上既有高层建筑也是经常发生。虽然盾构穿越高层建筑的工程实践屡见不鲜，但是在富水条件下大部分中粗砂加少量粉质黏土的地层，大部分工程都做了超前支护，并且都是采用近似直线型的盾构行进路线穿越高层建筑，在某种程度上近似直线型的行进路线可能会削弱隧道的辐射范围，降低其功效，超前支护即便是土体的稳固程度得到了提高，其在砂层条件下的施工难度高，施工成本很大，尤其遇到一系列高层建筑群，施工难度也会进一步加大。
相比传统施工方法，本施工方法实现了在无超前支护情况下，通过改进：土舱压力，顶推力，盾构掘进速度，相关注浆压力及注浆量等的盾构掘进参数，合理选择开挖面土体改良剂与注浆浆液的配比和钢花管注浆加固的办法实现了盾构机行进路线呈小曲率半径与大坡度下穿越高层建筑群，将上覆高层建筑累计沉降值控制在警报值(实际控制值为20mm，警报值为控制值70％)以内，确保多种复杂条件下盾构施工的安全性。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是克服盾构行进路线呈小曲率半径与大坡度条件下盾构于穿越高层建筑群时出现较大沉降导致上部高层建筑出现损害的情况，提供一种富水情形下中粗砂与粉纸黏土交替分布的地质条件下盾构机穿越高层建筑群的施工方法，该方法将沉降控制在20mm范围内并有效保证上部高层建筑群的安全。
为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案为：用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于，其步骤为：
1)开挖面土体的改良：掘进采用刀盘和土舱内注入泡沫和膨润土共同改良的方法，具体如下：
1.1)在刀盘前方采用泡沫，保证泡沫经充分膨胀后扩散到整个，面板全方位的增加刀盘、刀具与碴土之间的润滑效果；
1.2)为防止涌水和喷涌，降低刀盘扭矩，向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土，各地层掘进注入膨润土浆液；
2)盾构掘进：通过步骤1)进行土体改良完毕后，针对不同土层含量实施盾构掘进，盾构机推力为1400～1800t，刀盘扭矩为3000～3500kN·m，土舱压力设定值为1.3～1.6bar；
3)注浆：
3.1)同步注浆：盾构施工过程中，通过盾构机内设一整套同步注浆设施进行同步注浆，掘进过程每环注浆量为6.8～7.3m3，注浆压力为2～4bar；由此避免由于盾壳的厚度或超挖等原因导致盾尾脱离管片后，形成盾尾间隙而使周围土体出现无支护状态；
3.2)二次注浆：完成同步注浆后，采用注浆阀，通过管片上的注浆孔对管片壁后同步注浆空隙处实施二次注浆，二次注浆是通过四个注浆孔注浆，能够确保管片壁后空隙填充均匀、密实，同步注浆浆液快速凝固，每环注浆量为2.3～2.8m3，注浆压力为2～3bar；
3.3)钢花管注浆：完成二次注浆后使用钢花管向土体补浆加固，浆液采用同步注浆配比，注浆压力为4～6bar，钢花管注浆具体步骤如下：
3.3.1)管片邻块(I、II)和管片标准块(I、II、III)吊装孔两侧各增加一个注浆孔，每环注浆孔数量为10个；在管片倒数第四环位置根据管片各个注浆孔位置与连接桥、螺旋机不冲突的位置进行管片开孔，开孔以上部为主，使用钢花管将注浆孔依次打通；
3.3.2)依次用带镐尖的风镐将单根1m长的φ42×3.5mm的钢花管打入管片注浆孔内，长度要求伸出管片3m，钢花管之间采用插入式连接，并用电焊进行加固连接；打入过程中若遇到障碍物打不进去时或渗漏水，及时采用角磨机将钢花管割断；快速将钢花管打入管片壁后，将钢花管尾端打入注浆孔内15cm～20cm，最后在注浆孔安装注浆球阀；
3.3.3)拌制壁后注浆的浆液和封孔浆液，连接注浆管路并检查注浆管路是否畅通，确保满足注浆施工的要求；
3.3.4)通过安装在注浆孔上的球阀进行壁后深孔注浆，注浆材料采用水泥水玻璃双浆液；
3.3.5)注浆完成后，采用水泥水玻璃双液浆对注浆孔进行封孔处理，注浆结束。
所述的小半径为半径小于350m，所述的大坡度为坡度大于28‰。
步骤1)中所述的泡沫的组成：90-95％的压缩空气和5-10％的泡沫溶液按照体积比混合而成；
泡沫溶液的组成：3％的泡沫添加剂和97％的水按照体积比混合而成；
所述的步骤1.2)各地层掘进注入的膨润土浆液组成比例如下：
a)中砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I；此膨润土泥浆I与中砂按照体积比2:10进行混合，得到中砂混合物，此中砂混合物每环注入量8m3；
b)粗砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I：此膨润土泥浆I与粗砂按照体积比2:10进行混合，得到粗砂混合物，此粗砂混合物每环注入量8m3；
c)砂砾混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与砂砾按照体积比3:10进行混合，得到砂砾混合物，此砂砾混合物每环注入量12m3；
d)中砂加部分粉质粘土混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与开挖原状土按照体积比2:10进行混合，得到中砂加部分粉质粘土混合物，此中砂加部分粉质粘土混合物每环注入量8m3。
所述的步骤2)中，掘进速度为30～50mm/min。
所述的步骤3.3.4)中，所述水泥水玻璃双浆液由水泥浆液和水玻璃浆液按照质量比1：5～1:10组成，单孔每延的注浆量为0.65m3，注浆压力为0.4～0.8Mpa；其中水泥浆液的水灰质量比为0.8～1.1。
本发明创造的有益效果为：
1、本盾构施工工艺实现了在超前支护无法实现的条件下采用改进盾构掘进参数与注浆配比实现盾构机穿越高层建筑群，为复杂地质条件下的盾构施工提供了新思路。
2、本盾构施工掘进断面主要为富水条件下的中粗砂与粉纸黏土混合土层，且中粗砂占主要成分，通过实现改进的渣土改良方式与掘进参数设定，有效维护了盾构开挖面稳定与低水平的刀盘损耗。
3、采用新式布设注浆点方法与钢花管尺寸的钢花管注浆加固方法代替超前加固注浆方法。
3、本盾构施工方法实现了高层建筑在盾构穿越施工结束后最大沉降值为警报值(控制值的70％)以内，确保了上覆高层建筑的安全与正常使用。
附图说明
图1：本发明创造中钢花管结构示意图。
图2：实施例1下穿段示意图。
其中：1—管片封顶块；2—管片邻块I；3—管片邻块II；4—管片标准块I；5—管片标准块II；6—管片标准块III；7—注浆孔；8—管片吊装孔。
具体实施方式
用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，本发明创造中，小半径具体指半径小于350m的情况，大坡度具体指坡度大于28‰的情况，其步骤为：
1)开挖面土体的改良：掘进采用刀盘和土舱内注入泡沫和膨润土共同改良的方法，具体如下：
1.1)在刀盘前方采用泡沫，保证泡沫经充分膨胀后扩散到整个，面板全方位的增加刀盘、刀具与碴土之间的润滑效果；
所述的泡沫的组成：90-95％的压缩空气和5-10％的泡沫溶液按照体积比混合而成；
泡沫溶液的组成：3％的泡沫添加剂和97％的水按照体积比混合而成；
所述的泡沫添加剂是由多种表面活性剂、稳定剂、强化剂和渗透剂等复配而成，载体为水。在工作过程中，泡沫剂与水混合，在盾构机刀盘、压力舱和排土器的发泡装置内，经压缩空气的作用，发出无数直径为30－400微米的气泡，同时被注入到盾构机内与开挖土混合，对开挖土进行改良，使开挖土呈“塑性流动状态”，保证盾构的顺利进行。
1.2)为防止涌水和喷涌，降低刀盘扭矩，向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土，各地层掘进注入膨润土浆液。
各地层掘进注入的膨润土浆液组成比例如下：
a)中砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I；此膨润土泥浆I与中砂按照体积比2:10进行混合，得到中砂混合物，此中砂混合物每环注入量8m3。
b)粗砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I：此膨润土泥浆I与粗砂按照体积比2:10进行混合，得到粗砂混合物，此粗砂混合物每环注入量8m3。
c)砂砾混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与砂砾按照体积比3:10进行混合，得到砂砾混合物，此砂砾混合物每环注入量12m3。
d)中砂加部分粉质粘土混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与开挖原状土按照体积比2:10进行混合，得到中砂加部分粉质粘土混合物，此中砂加部分粉质粘土混合物每环注入量8m3。
2)盾构掘进：通过步骤1)进行土体改良完毕后，针对不同土层含量实施盾构掘进，盾构机推力为1400～1800t，刀盘扭矩为3000～3500kN·m，土舱压力设定值为1.3～1.6bar，掘进速度为30～50mm/min。
3)注浆：
3.1)同步注浆：盾构施工过程中，通过盾构机内设一整套同步注浆设施进行同步注浆，掘进过程每环注浆量为6.8～7.3m3，注浆压力为2～4bar；由此避免由于盾壳的厚度或超挖等原因导致盾尾脱离管片后，形成盾尾间隙而使周围土体出现无支护状态。
3.2)二次注浆：完成同步注浆后，采用注浆阀，通过管片上的注浆孔对管片壁后同步注浆空隙处实施二次注浆，现有注浆一般通过一个注浆孔进行注浆，但二次注浆是通过四个注浆孔注浆，能够确保管片壁后空隙填充均匀、密实，同步注浆浆液快速凝固，每环注浆量为2.3～2.8m3，注浆压力为2～3bar；
3.3)钢花管注浆：完成二次注浆后使用钢花管向土体补浆加固，浆液采用同步注浆配比，注浆压力为4～6bar，钢花管注浆具体步骤如下：
3.3.1)管片要求邻块(L1、L2)和标准块(B1、B2、B3)吊装孔两侧各增加一个注浆孔，每环注浆孔数量为10个；在管片倒数第四环位置根据管片各个注浆孔位置与连接桥、螺旋机不冲突的位置进行管片开孔，开孔以上部为主，使用钢花管将注浆孔依次打通。
3.3.2)依次用带镐尖的风镐将单根1m长的φ42×3.5mm的钢花管打入管片注浆孔内，长度要求伸出管片3m，钢花管之间采用插入式连接，并用电焊进行加固连接；打入过程中若遇到障碍物打不进去时或渗漏水，及时采用角磨机将钢花管割断；快速将钢花管打入管片壁后，将钢花管尾端打入注浆孔内15cm～20cm，最后在注浆孔安装注浆球阀。
3.3.3)拌制壁后注浆的浆液和封孔浆液，连接注浆管路并检查注浆管路是否畅通，确保满足注浆施工的要求。
3.3.4)通过安装在注浆孔上的球阀进行壁后深孔注浆，注浆材料采用水泥水玻璃双浆液；所述水泥水玻璃双浆液由水泥浆液和水玻璃浆液按照质量比1：5～1:10组成，单孔每延的注浆量为0.65m3，注浆压力为0.4～0.8Mpa；其中水泥浆液的水灰质量比为0.8～1.1。
3.3.5)注浆完成后，采用水泥水玻璃双液浆对注浆孔进行封孔处理，注浆结束。
钢花管接结构如图1所示。
具体施工时，技术方案如下：
1、开挖面土体改良：掘进采用刀盘和土舱内注入泡沫和膨润土共同改良的方法。
(1)泡沫改良剂作用及配比：
刀盘前方采用泡沫，通过对刀盘、刀具与碴土之间增加全方位的润滑作用泡沫经充分膨胀后扩散到整个面板。泡沫的组成比例(体积比)如下：
①泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3％，水97％。
②泡沫组成：90-95％压缩空气和5-10％泡沫溶液混合而成。
每环注入量2.8m3。
(2)膨润土浆液作用及配比：
为防止涌水和喷涌，降低刀盘扭矩，拟向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土。
各地层掘进注入膨润土浆液组成比例如下：
①中砂：膨润土：水＝1:5(质量比)，改良后膨润土泥浆：中砂＝2:10(体积比)。每环注入量8m3。
②粗砂：膨润土：水＝1:5(质量比)，改良后膨润土泥浆：粗砂＝2:10(体积比)。每环注入量8m3。
③砂砾：膨润土：水＝1:6(质量比)，改良后膨润土泥浆：砂砾＝3:10(体积比)。每环注入量12m3。
④中砂加部分粉质粘土：膨润土：水＝1:6(质量比)，改良后膨润土泥浆：开挖原状土＝2:10(体积比)。每环注入量8m3。
2、盾构掘进参数：
针对不同土层含量进行土体改良完毕后实施盾构掘进，盾构机推力为1400～1800t，刀盘扭矩为3000～3500kN·m，土舱压力设定值为1.3～1.6bar，掘进速度为30～50mm/min。
3、同步注浆与二次注浆：
盾构施工过程中，由于盾壳的厚度或超挖等原因导致盾尾脱离管片后，立即形成盾尾间隙而使周围土体出现无支护状态，通过盾构机内设一整套同步注浆设施进行同步注浆，掘进过程每环注浆量为6.8～7.3m3，注浆压力为2～4bar。二次注浆针对管片与土体间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下实施，每环注浆量为2.3～2.8m3，注浆压力为2～3bar。
4、钢花管注浆：
针对上覆高层建筑产生的巨大附加荷载，在管片预制过程预留钢花管注浆孔，向孔内打入3m钢花管深入土体，一旦地表高层建筑出现沉降较大时，立即使用钢花管向土体补浆加固，浆液采用同步注浆配比，注浆压力为4～6bar，注浆浆液采用水泥水玻璃双浆液，配比水泥浆液:水玻璃浆液为1:6，具体步骤如下：
(1)管片邻块I2、管片邻块II3、管片标准块I4、管片标准块II5，管片标准块III6的管片吊装孔8两侧各增加一个注浆孔7，每环注浆孔数量为10个。在管片倒数第四环位置根据管片各个注浆孔位置与连接桥、螺旋机不冲突的位置进行管片开孔，开孔以上部为主，使用钢花管将注浆孔依次打通。
(2)依次用带特制镐尖的风镐将单根1m长的φ42×3.5mm的钢花管打入管片注浆孔内，长度要求伸出管片3m，钢花管之间采用插入式连接，并用电焊进行加固连接。打入过程中若遇到障碍物打不进去时或渗漏水，及时采用角磨机将钢花管割断。要快速将钢花管打入管片壁后，将钢花管尾端打入注浆孔内15cm～20cm，最后在注浆孔安装注浆球阀。
(3)拌制壁后注浆的浆液和封孔浆液，连接注浆管路并检查注浆管路是否畅通，确保满足注浆施工的要求。
(4)通过安装在注浆孔上的球阀进行壁后深孔注浆，注浆材料采用水泥水玻璃双浆液；初拟为水泥浆水灰比0.8:1～1:1；水泥浆液：水玻璃浆液为1:5～1:10，浆液浓度应根据地层情况调整，单孔每延米注浆量0.65m3(可根据超挖情况调整)，以压力控制为主，注浆压力0.4～0.8Mpa。在注浆施工过程中根据监测反馈信息进行优化注浆参数。
(5)注浆完成后，采用水泥水玻璃双液浆对注浆孔进行封孔处理，注浆结束。
上述施工方法是在无法实施超前支护条件下，采用小曲率半径与大坡度的行进路线穿越高层建筑群，上述选取的土体改良相关材料配比满足实际盾构施工过程削弱土体扰动的程度与控制上覆高层建筑沉降，保证盾构掘进过程掘进速度的稳定与较小的刀盘扭矩。
步骤3中为了适应盾构下穿区间出现全断面中粗砂与大部分中粗砂加少部分粉质黏土的情况，优化出两种同步注浆配比如表1、2所示。
表1全断面中粗砂同步注浆配合比
表2上部2/3中粗砂+下部1/3粉质黏土同步注浆配合比
步骤3中为了及时封堵地下水以获得最佳充填效果，优化出二次注浆可采用水泥+水玻璃双液浆，双液浆配比如表3所示。
表3双液浆浆液配比表
为了更好的控制地表上覆高层建筑的沉降变形情况，优化出表4施工监测频率：
表4穿越建筑群期间监测频率
每日沉降超过报警值(2mm)以及累计沉降超过控制值的70％时进行钢花管补充加强注浆，直到地表沉降处于控制值以内。
上述方法中由于是实现盾构采用小曲率半径转弯，涉及到盾构管片姿态控制，盾构机的水平姿态根据左转曲线偏差控制在-50mm以内，垂直姿态根据成型管片上浮量为10～30mm控制在-30～-40mm之间，倾角控制在±3°以内，特殊情况下，倾角不宜超过±5°，否则会引起盾尾间隙过小和管片的错台、破裂等问题。掘进过程中时刻关注上部千斤顶和下部千斤顶的行程差，两者不能相差过大，一般宜保持在±50mm内；滚动角控制在±3o以内；盾尾间隙在行程达到1500mm时不小于50mm。
结合实际施工的效果来累计最大沉降处于警报值(沉降控制值70％)以内。
实施例1：
以某富水中粗砂与粉质粘土混合地层盾构施工为例
区间隧道采用盾构法施工，盾构区间右线全长969.25m，左线全长990.133m(含长链20.883m)，管片环数共计1307环，左线和右线分别为660环和647环，线路最小半径为350m，纵向最大坡度28‰，最小坡度2‰。区间隧道洞顶覆土9.9～18.1m，线间距13.5m。
盾构隧道于右线在285环～305环侧穿1#楼(水平最近距离2m，垂直距离3.78m)、右线在305环～325环、左线在315环～340环正穿临街商铺(基础底距隧道顶15.823m)，右线在325环～355环、左线在345环～355环正穿地下车库(基础底距隧道顶12.518m)，右线在355环～385环、左线在355环～385环正穿2#楼(垂直距离4.5m)，右线在385环～395环侧穿5#楼(最近水平距离5.75m，垂直距离4.5m)。洞顶覆土16.0～18.1m，地下水位为拱顶上6.0～6.7m，最大纵坡-5.5‰，其中右线最小转弯半径为350m，左线最小转弯半径为364m。下穿段如图2所示。
盾构具体施工方法与参数：
1、隧道穿越期间开挖面土体改良
掘进采用刀盘和土舱内注入泡沫和膨润土共同改良的方法。
(1)泡沫改良
①泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3％，水97％。
②泡沫组成：90-95％压缩空气和5-10％泡沫溶液混合而成。
每环注入量2.8m3。
(2)膨润土改良
中砂加部分粉质粘土：膨润土:水＝1:6(质量比)，改良后膨润土泥浆：开挖原状土＝2:10(体积比)。每环注入量8m3。
2、盾构实际掘进参数
表5穿越段右线实际掘进参数
表6穿越段左线实际掘进参数
从地表沉降来看，左右线施工过程中1#楼最大累计沉降值2.96mm，商铺最大累计沉降值6.15mm，地下车库最大累计沉降值5.29mm，2#楼最大累计沉降值7.79mm，5#楼最大累计沉降值0.61mm，建筑物所有沉降监测点的沉降值均在警报值14mm以内，均小于控制值且实际土舱压力监测值要小于理论计算值，满足施工需求。
Claims (6)
1.用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于，其步骤为：
1)开挖面土体的改良：掘进采用刀盘和土舱内注入泡沫和膨润土共同改良的方法，具体如下：
1.1)在刀盘前方采用泡沫，保证泡沫经充分膨胀后扩散到整个，面板全方位的增加刀盘、刀具与碴土之间的润滑效果；
1.2)为防止涌水和喷涌，降低刀盘扭矩，向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土，各地层掘进注入膨润土浆液；
2)盾构掘进：通过步骤1)进行土体改良完毕后，针对不同土层含量实施盾构掘进，盾构机推力为1400～1800t，刀盘扭矩为3000～3500kN·m，土舱压力设定值为1.3～1.6bar；
3)注浆：
3.1)同步注浆：盾构施工过程中，通过盾构机内设一整套同步注浆设施进行同步注浆，掘进过程每环注浆量为6.8～7.3m3，注浆压力为2～4bar；由此避免由于盾壳的厚度或超挖等原因导致盾尾脱离管片后，形成盾尾间隙而使周围土体出现无支护状态；
3.2)二次注浆：完成同步注浆后，采用注浆阀，通过管片上的注浆孔对管片壁后同步注浆空隙处实施二次注浆，二次注浆通过四个注浆孔注浆，能够确保管片壁后空隙填充均匀、密实，同步注浆浆液快速凝固，每环注浆量为2.3～2.8m3，注浆压力为2～3bar；
3.3)钢花管注浆：完成二次注浆后使用钢花管向土体补浆加固，浆液采用同步注浆配比，注浆压力为4～6bar，钢花管注浆具体步骤如下：
3.3.1)管片邻块(I、II)和管片标准块(I、II、III)吊装孔两侧各增加一个注浆孔，每环注浆孔数量为10个；在管片倒数第四环位置根据管片各个注浆孔位置与连接桥、螺旋机不冲突的位置进行管片开孔，开孔以上部为主，使用钢花管将注浆孔依次打通；
3.3.2)依次用带镐尖的风镐将单根1m长的φ42×3.5mm的钢花管打入管片注浆孔内，长度要求伸出管片3m，钢花管之间采用插入式连接，并用电焊进行加固连接；打入过程中若遇到障碍物打不进去时或渗漏水，及时采用角磨机将钢花管割断；快速将钢花管打入管片壁后，将钢花管尾端打入注浆孔内15cm～20cm，最后在注浆孔安装注浆球阀；
3.3.3)拌制壁后注浆的浆液和封孔浆液，连接注浆管路并检查注浆管路是否畅通，确保满足注浆施工的要求；
3.3.4)通过安装在注浆孔上的球阀进行壁后深孔注浆，注浆材料采用水泥水玻璃双浆液；
3.3.5)注浆完成后，采用水泥水玻璃双液浆对注浆孔进行封孔处理，注浆结束。
2.根据权利要求1所述的用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于：所述的小半径为半径小于350m，所述的大坡度为坡度大于28‰。
3.根据权利要求1所述的用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于：步骤1)中所述的泡沫的组成：90-95％的压缩空气和5-10％的泡沫溶液按照体积比混合而成；
泡沫溶液的组成：3％的泡沫添加剂和97％的水按照体积比混合而成。
4.根据权利要求1所述的用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于：所述的步骤1.2)各地层掘进注入的膨润土浆液组成比例如下：
a)中砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I；此膨润土泥浆I与中砂按照体积比2:10进行混合，得到中砂混合物，此中砂混合物每环注入量8m3；
b)粗砂混合物：膨润土与水按照质量比1:5的比例进行混合，得到膨润土泥浆I：此膨润土泥浆I与粗砂按照体积比2:10进行混合，得到粗砂混合物，此粗砂混合物每环注入量8m3；
c)砂砾混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与砂砾按照体积比3:10进行混合，得到砂砾混合物，此砂砾混合物每环注入量12m3；
d)中砂加部分粉质粘土混合物：膨润土与水按照质量比1:6的比例进行混合，得到膨润土泥浆II；此膨润土泥浆II与开挖原状土按照体积比2:10进行混合，得到中砂加部分粉质粘土混合物，此中砂加部分粉质粘土混合物每环注入量8m3。
5.根据权利要求1所述的用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于：所述的步骤2)中，掘进速度为30～50mm/min。
6.根据权利要求1所述的用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法，其特征在于：步骤3.3.4)中，所述水泥水玻璃双浆液由水泥浆液和水玻璃浆液按照质量比1：5～1:10组成，单孔每延的注浆量为0.65m3，注浆压力为0.4～0.8Mpa；其中水泥浆液的水灰质量比为0.8～1.1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810655571.7A CN108868796A (zh) | 2018-06-23 | 2018-06-23 | 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810655571.7A CN108868796A (zh) | 2018-06-23 | 2018-06-23 | 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108868796A true CN108868796A (zh) | 2018-11-23 |
Family
ID=64294679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810655571.7A Pending CN108868796A (zh) | 2018-06-23 | 2018-06-23 | 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108868796A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109681236A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-26 | 中铁二十三局集团有限公司 | 大断面富水砂层盾构掘进同步注浆方法 |
| CN111980718A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 中铁二十局集团第五工程有限公司 | 一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法 |
| CN112228116A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-15 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种富水地层盾构施工同步补浆的施工方法 |
-
2018
- 2018-06-23 CN CN201810655571.7A patent/CN108868796A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109681236A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-26 | 中铁二十三局集团有限公司 | 大断面富水砂层盾构掘进同步注浆方法 |
| CN111980718A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 中铁二十局集团第五工程有限公司 | 一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法 |
| CN112228116A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-15 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种富水地层盾构施工同步补浆的施工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100591866C (zh) | 流砂层及砂砾层动水双液高压注浆堵水施工方法 | |
| CN102425427B (zh) | 盾构空推过矿山法隧道施工方法 | |
| CN102146679B (zh) | 复杂地质地段土压平衡盾构通过中间风井施工方法 | |
| CN105804761B (zh) | 适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法 | |
| CN101967978B (zh) | 复合砂砾石地层中的盾构土体改良施工方法 | |
| CN103899323B (zh) | 一种盾构穿越铁路站场的施工方法 | |
| CN107842374B (zh) | 用于上软下硬富水地层的盾构新型惰性浆液及组合注浆工艺 | |
| CN108708743B (zh) | 一种采用灌浆处理隧洞塌方的方法 | |
| CN207377565U (zh) | 含复杂地质且无盾构始发场地的地铁隧道施工结构 | |
| CN106761782A (zh) | 一种在富水粉土地层中盾构下穿运营隧道的掘进施工方法 | |
| CN110863833B (zh) | 一种隧道盾构掘进始发端头孤石区盾构机的掘进参数的控制工艺 | |
| CN105351001B (zh) | 一种基于沿空留巷区域加固瓦斯抽采的方法 | |
| CN109594990B (zh) | 一种复杂地层大断面顶管施工方法 | |
| CN203961994U (zh) | 土压平衡盾构机下穿已运营盾构隧道的暗挖隧道结构 | |
| CN108868796A (zh) | 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 | |
| CN109681236A (zh) | 大断面富水砂层盾构掘进同步注浆方法 | |
| CN105569726A (zh) | Gfrp管混凝土墩柱及矸石混凝土墙沿空留巷的方法 | |
| CN109763828A (zh) | 顶管机掘进施工方法 | |
| CN102337732A (zh) | 顶管穿越块石海堤施工方法 | |
| CN105178285A (zh) | 一种扩大岩土注浆加固和防渗堵塞范围的方法 | |
| CN104481555A (zh) | 一种穿过软弱围岩进行钻注注浆施工的方法 | |
| CN110130909B (zh) | 一种在粉土地层中盾构下穿既有车站的施工方法 | |
| CN111997640A (zh) | 一种大直径盾构快速掘进施工方法 | |
| CN112682055B (zh) | 一种小净距并行隧道盾构掘进施工方法 | |
| CN105971638A (zh) | Wss工法在富水砂层盾构换刀加固中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181123 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |