CN110374610A - 一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，所述立交桥包括自上而下依次设置的连续粱、桥墩和桥桩，包括如下步骤：S1、查阅所述立交桥待侧穿区域的历史资料，核对桥桩坐标，确认有无废桩；S2、观测所述立交桥待侧穿区域的桥墩、桥桩是否产生裂缝，若产生裂缝；S3、在所述立交桥待侧穿区域内，地质条件突变或建筑物密集处设置实时监测桥桩沉降情况的沉降监测点；S4、在侧穿立交桥桥桩之前，使用测量仪器确定盾构隧道的中线及其两侧的边线，使用盾构机进行盾构掘进。本发明的有益效果是：本发明可以有效的降低侧穿桥桩、盾构风险，避免了盾构推进过程中的塌孔、隧道变形和桩基变形带来的危害。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法。
背景技术
我国城市发展迅速，城市人口急剧上升，客流增大，地铁发展势在必行。地铁开辟了城市的地下空间，减轻了地面上的拥挤，提升了城市整体形象，有效地解决了大城市的交通拥堵现象。但是为了地铁线路规划的整体性，综合社会、环境、经济和长远发展等多因素，导致盾构隧道穿越已建构筑物是不可避免的，便会遇到盾构机近距离穿越构筑物或构筑物基础等情况，如，立交桥桥桩、构筑物地下基础围护桩、筏板基础等。在侧穿的过程中，盾构机与桥桩距离很近，最小约为1m，相互之间很容易受到影响。
特别是在现有构筑物可调查的背景资料不是很多的情况下，对其稳定性、安全性、结构类型等情况的明确存在困难，在盾构机推进过程中近距离连续侧穿立交桥桥桩时存在较大安全风险，很容易因为桥桩的加固程度不明确，还有其它复杂地质条件，导致桥桩周边土体扰动，引起桩基础变形、盾构隧道塌孔甚至地面下陷等重大安全风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，该方法可以确保盾构机近距离安全、稳定侧穿桥桩。
本发明提供了如下的技术方案：
一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，所述立交桥包括自上而下依次设置的连续粱、桥墩和桥桩，包括如下步骤：
S1、查阅所述立交桥待侧穿区域的历史资料，核对桥桩坐标，确保桥桩与盾构隧道的位置关系与设计值一致，确认有无废桩，若有废桩，则在盾构机侧穿前，对废桩进行磨桩处理，若没有废桩，则转入S2；
S2、观测所述立交桥待侧穿区域的桥墩、桥桩是否产生裂缝，若产生裂缝，则进行修补后转入S3，没有产生裂缝，则直接转入S3；
S3、在所述立交桥待侧穿区域内，于地质条件突变或建筑物密集处设置实时监测桥桩沉降情况的沉降监测点；
S4、在侧穿立交桥桥桩之前，使用测量仪器确定盾构隧道的中线及其两侧的边线，使用盾构机进行盾构掘进，在掘进过程中，控制盾构机盾构中线与盾构隧道中线重叠使得盾构机沿着设定路线掘进，通过土仓压力表监测盾构隧道与桥桩之间土体变化情况，通过全站仪检测桥桩变形情况，通过沉降监测点检测桥桩沉降情况，保持土仓压力表显示压力范围为0.1-0.2Mpa，全站仪显示桥桩倾斜度小于1‰，沉降监测点显示桥桩沉降值或隆起值与设定值的差值在6mm以内，直至盾构机盾构掘进穿过立交桥待侧穿区域。
优选的，所述S4，在盾构机掘进过程中，对盾构管片外的环向间隙采用同步注浆的方式进行填充，其同步注浆量为环形间隙理论体积的1.1-1.3倍，同步注浆压力为0.2-0.3MPa。
优选的，在盾构机掘进后形成的盾构隧道内壁铺设配筋加强型管片,所述配筋加强型管片上设有若干个注浆孔，相邻注浆孔之间的径向角度均为22.5°。
优选的，盾构机掘进侧穿所述立交桥桩基区域时，盾构机的掘进速度为10-20mm/min，刀盘转速为0.8-1.0r/min，刀盘扭矩为1000-1500KN·m。
优选的，所述同步注浆速度和盾构机掘进速度保持同步，且在盾构机管片脱出盾尾5-6环后进行二次注浆，二次注浆采用水泥单液浆，二次注浆压力为0.3-0.4Mpa。
优选的，所述同步注浆的材料按重量份计包括，水泥100-150份、粉煤灰400-420份、膨润土100-120份、砂850-900份、水460-500份、减水剂1-10份和混凝剂1-10份。
优选的，所述减水剂由丙烯基醚共聚物、聚乙二醇单烷基醚按照质量比1:1配制而成，所述混凝剂由铝酸钠、碳酸钠、生石灰按质量比1：1.5：0.8配制而成。
优选的，所述桥桩直径为1-1.5m、长度为34-37m，桥桩底面位于盾构隧道底面下方，盾构隧道壁与桥桩外壁水平距离范围为1.07-7.96m,最小距离为1.07m。
优选的，所述地质条件突变包括土体性质发生变化、或者隧道掘进深度发生变化、或者隧道上部及地面负载变化；所述建筑物密集处为居民小区、或者商业广场、或者车站、或者厂区。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的施工方法在盾构推进过程中，首先查阅立交桥待侧穿区域的历史资料，核对桥桩坐标，确保桥桩与盾构隧道的位置关系与设计值一致，确认有无废桩，若有废桩，则在盾构机侧穿前，对废桩进行磨桩处理，观测所述立交桥待侧穿区域的桥墩、桥桩是否产生裂缝，若产生裂缝，则进行修补，这样可以有效地保护盾构隧道掘进过程中桥桩、桥墩的稳定。
2、在盾构隧道施工中，刚脱出盾尾的管片经常会出现错台、破损，甚至隧道局部或整体上浮。
现有技术中，同步注浆的材料由水泥、粉煤灰、膨润土、砂和水组成，为了控制上浮，通常是采取增加水泥、膨润土的用量，从而降低同步浆液的凝结时间，提高同步浆液的粘稠度，但随之可能出现注浆管堵塞等问题。
本发明的同步浆液中，不仅包含了由水泥、粉煤灰、膨润土、砂和水组成的A液，还包括了由减水剂和混凝剂组成的B液，尤其是当减水剂由丙烯基醚共聚物、聚乙二醇单烷基醚按照质量比1:1配制而成，混凝剂由铝酸钠、碳酸钠、生石灰按质量比1：1.5：0.8配制而成，在实际的施工中(合肥轨道交通3号线)，注浆前将A液、B液混合形成同步浆液，随着盾构的掘进，同步注入开挖面与管片之间间隙的浆液由流体形态在短时间内快速的转变为塑性体，可以极大的降低了浆液对管片的浮力。
2、本发明通过设置沉降监测点，可以实时监测桥桩是否产生沉降或隆起，有效的降低侧穿桥桩、盾构风险，避免了盾构推进过程中的塌孔、隧道变形和桩基变形的风险。
附图说明
图1是盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的示意图。
附图中标记的含义如下：
1-连续粱 2-桥墩 3-桥桩 4-盾构隧道
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，所述立交桥包括自上而下依次设置的连续粱1、桥墩2和桥桩3，包括如下步骤：
S1、查阅所述立交桥待侧穿区域的历史资料，核对桥桩3坐标，确保桥桩3与盾构隧道4的位置关系与设计值一致，确认有无废桩，若有废桩，则在盾构机侧穿前，对废桩进行磨桩处理，若没有废桩，则转入S2；
S2、观测所述立交桥待侧穿区域的桥墩、桥桩3是否产生裂缝，若产生裂缝，则进行修补后转入S3，没有产生裂缝，则直接转入S3；
S3、在所述立交桥待侧穿区域内，于地质条件突变或建筑物密集处设置实时监测桥桩沉降情况的沉降监测点；
S4、在侧穿立交桥桥桩之前，使用测量仪器确定盾构隧道4的中线及其两侧的边线，使用盾构机进行盾构掘进，在掘进过程中，控制盾构机盾构中线与盾构隧道4中线重叠使得盾构机沿着设定路线掘进，通过土仓压力表监测盾构隧道与桥桩之间土体变化情况，通过全站仪检测桥桩变形情况，通过沉降监测点检测桥桩沉降情况，保持土仓压力表显示盾构掘进压力小于0.1-0.2Mpa，全站仪显示桥桩倾斜度小于1‰，沉降监测点显示桥桩沉降值或隆起值与设定值的差值在6mm以内，直至盾构机盾构掘进穿过立交桥待侧穿区域。
进一步优化上述实施例，在盾构机掘进过程中，对盾构管片外的环向间隙采用同步注浆的方式进行填充，其同步注浆量为环形间隙理论体积的1.1-1.3倍，同步注浆压力为0.2-0.3MPa。
进一步优化上述实施例，在盾构机掘进后形成的盾构隧道内壁铺设配筋加强型管片,所述配筋加强型管片上设有若干个注浆孔，相邻注浆孔之间的径向角度均为22.5°。
进一步优化上述实施例，盾构机掘进侧穿所述立交桥桩基区域时，盾构机的掘进速度为10-20mm/min，刀盘转速为0.8-1.0r/min，刀盘扭矩为1000-1500KN·m。
进一步优化上述实施例，所述同步注浆速度和盾构机掘进速度保持同步，且在盾构机管片脱出盾尾5-6环后进行二次注浆，二次注浆采用水泥单液浆，二次注浆压力为0.3-0.4Mpa。
本发明的同步注浆的材料按重量份计包括，水泥100份、粉煤灰400份、膨润土100份、砂850份、水460份、减水剂3份和混凝剂5份。
其中，减水剂由丙烯基醚共聚物、聚乙二醇单烷基醚按照质量比1:1配制而成，所述混凝剂由铝酸钠、碳酸钠、生石灰按质量比1：1.5：0.8配制而成。
水泥、粉煤灰、膨润土、砂和水组成的A液，减水剂和混凝剂组成的B液，同步注浆前将A液、B液混合形成同步浆液。
本发明的同步浆液与现有的同步浆液对管片上浮的影响如下表所示，
| 浮力密度(g/mL) | |
| 现有的同步浆液 | 1.25 |
| 本发明的同步浆液 | 0.3 |
如上表所示，现有的同步浆液流动性好，对管片的浮力大，浮力密度大于管片的密度(0.5g/mL)，管片产生上浮现象，本发明的同步浆液在注入开挖面与管片之间间隙后可以快速的形成塑性体，无流动性，浮力密度小于管片密度,不会产生上浮。
进一步优化上述实施例，桥桩直径为1-1.5m、长度为34-37m，桥桩底面位于盾构隧道底面下方，盾构隧道壁与桥桩外壁水平距离范围为1.07-7.96m,最小距离为1.07m。
盾构机在侧穿立交桥桥桩施工段时，推力控制在7000-9000KN以内、推进速度控制在20-30mm/min，刀盘转速控制在0.8-1.0r/min土仓压力控制在上部1.1-1.5bar、刀盘扭矩控制在1000-1500KN·m。为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，同步注浆量取环形间隙理论体积的1.1-1.3倍，泵送出口处的压力一般控制在0.3MPa左右，实际施工压力还应视地面沉降进行调节和控制。
在进入侧穿区域前应适当放慢盾构的掘进速度，以尽量减少对土体的扰动。穿越过程中，盾构机的姿态变化不宜过大或过频，并且严格控制中线平面位置偏差、盾构切口与盾尾平面以及高程偏差均不超过±30mm。一旦出现盾构偏移轴线过大或地面变形偏大，应逐步纠正，并及时调整推进速度。姿态控制：水平偏差和垂直偏差调整量均不大于5mm每环，如果超出范围后操作手必须及时跟技术主管汇报，在得到新的掘进指令后再进行掘进。
进一步优化上述实施例，所述地质条件突变包括土体性质发生变化、或者隧道掘进深度发生变化、或者隧道上部及地面负载变化；所述建筑物密集处为居民小区、或者商业广场、或者车站、或者厂区。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，所述立交桥包括自上而下依次设置的连续粱(1)、桥墩(2)和桥桩(3)，其特征在于，包括如下步骤：
S1、查阅所述立交桥待侧穿区域的历史资料，核对桥桩(3)坐标，确保桥桩(3)与盾构隧道(4)的位置关系与设计值一致，确认有无废桩，若有废桩，则在盾构机侧穿前，对废桩进行磨桩处理，若没有废桩，则转入S2；
S2、观测所述立交桥待侧穿区域的桥墩(2)、桥桩(3)是否产生裂缝，若产生裂缝，则进行修补后转入S3，没有产生裂缝，则直接转入S3；
S3、在所述立交桥待侧穿区域内，于地质条件突变或建筑物密集处设置实时监测桥桩沉降情况的沉降监测点；
S4、在侧穿立交桥桥桩之前，使用测量仪器确定盾构隧道(4)的中线及其两侧的边线，使用盾构机进行盾构掘进，在掘进过程中，控制盾构机盾构中线与盾构隧道(4)中线重叠使得盾构机沿着设定路线掘进，通过土仓压力表监测盾构隧道与桥桩之间土体变化情况，通过全站仪检测桥桩变形情况，通过沉降监测点检测桥桩沉降情况，保持土仓压力表显示压力范围为0.1-0.2Mpa，全站仪显示桥桩倾斜度小于1‰，沉降监测点显示桥桩沉降值或隆起值与设定值的差值在6mm以内，直至盾构机盾构掘进穿过立交桥待侧穿区域。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述S4，在盾构机掘进过程中，对盾构管片外的环向间隙采用同步注浆的方式进行填充，其同步注浆量为环形间隙理论体积的1.1-1.3倍，同步注浆压力为0.2-0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，在盾构机掘进后形成的盾构隧道内壁铺设配筋加强型管片,所述配筋加强型管片上设有若干个注浆孔，相邻注浆孔之间的径向角度均为22.5°。
4.根据权利要求2所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，盾构机掘进侧穿所述立交桥桩基区域时，盾构机的掘进速度为10-20mm/min，刀盘转速为0.8-1.0r/min，刀盘扭矩为1000-1500KN·m。
5.根据权利要求2所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述同步注浆速度和盾构机掘进速度保持同步，且在盾构机管片脱出盾尾5-6环后进行二次注浆，二次注浆采用水泥单液浆，二次注浆压力为0.3-0.4Mpa。
6.根据权利要求2所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述同步注浆的材料按重量份计包括，水泥100-150份、粉煤灰400-420份、膨润土100-120份、砂850-900份、水460-500份、减水剂1-10份和混凝剂1-10份。
7.根据权利要求6所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述减水剂由丙烯基醚共聚物、聚乙二醇单烷基醚按照质量比1:1配制而成，所述混凝剂由铝酸钠、碳酸钠、生石灰按质量比1：1.5：0.8配制而成。
8.根据权利要求1所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述桥桩直径为1-1.5m、长度为34-37m，桥桩底面位于盾构隧道底面下方，盾构隧道壁与桥桩外壁水平距离范围为1.07-7.96m,最小距离为1.07m。
9.根据权利要求1所述的一种盾构机侧穿立交桥桥桩形成盾构隧道的方法，其特征在于，所述地质条件突变包括土体性质发生变化、或者隧道掘进深度发生变化、或者隧道上部及地面负载变化；所述建筑物密集处为居民小区、或者商业广场、或者车站、或者厂区。
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