CN110374617A - 一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法 - Google Patents

一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法 Download PDF

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李冬
黄志良
付小畅
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Abstract

本发明涉及隧道施工技术领域,尤其为一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,包括如下步骤:在盾构机穿越锚索前进行施工准备,准备完毕后预设开仓点;然后在锚索区域采用旋喷桩进行加固;对旋喷加固的加固土体进行检测,加固达到要求后进行盾构掘进、穿越锚索施工,在施工过程中对盾构掘进参数控制及分析;根据掘进参数合理选择开仓点开场作业,清除刀盘上缠绕的锚索或更换刀具;开仓作业完成后,恢复盾构掘进施工,最终完成盾构机穿越锚索。本发明,工艺简单,且旋喷桩加固技术、盾构开仓技术均比较成熟,实施效率高,确保是施工安全;为后续盾构穿越锚索提供依据及施工经验,提高锚索处理成功率,降低施工难度。

Description

一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域,具体为一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法。
背景技术
随着城市轨道交通的迅速发展,地下铁路的开发建设处于热潮期。盾构法现作为区间隧道的主要施工手段,施工技术日益成熟,但盾构掘进过程中穿越建(构)筑物的情形却越来越复杂。近年来,基坑预应力锚索侵入盾构隧道的情形越来越多,对锚索的处理依然没有一种合理且成熟的施工方法,采用人工开挖竖井+穿心千斤顶拔除方案或人工开挖竖井+套管钻机拔除方案不仅功效低,更重要的是成功案例相当少,基本上达不到对锚索拔除处理的效果。因此,在没有提前拔除锚索的情况下,如何保证盾构机安全、快捷的穿越锚索一直是研究的课题与追求的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,包括如下步骤:
步骤1:在盾构机穿越锚索前进行施工准备,准备完毕后预设开仓点;
步骤2:然后在锚索区域采用旋喷桩进行加固;
步骤3:对旋喷加固的加固土体进行检测,在盾构穿越锚索前进行条件验收,加固达到要求后进行盾构掘进、穿越锚索施工,在施工过程中对盾构掘进参数控制及分析;
步骤4:根据掘进参数合理选择开仓点开场作业,清除刀盘上缠绕的锚索或更换刀具;
步骤5:开仓作业完成后,恢复盾构掘进施工,最终完成盾构机穿越锚索。
进一步的,步骤1的开仓点设置包括如下步骤:进入锚索区段后每10m设置一开仓点;另外在通过锚索区段后再设置一个开仓点,最后做一次土仓、刀具检查,确保后续施工顺利。
进一步的,步骤2中开仓点加固:
(31)加固方式为:
三重管旋喷桩注浆加固,浆液采用水泥水玻璃双液浆加固;
(32)加固范围为:
纵断面:隧道上5米,隧道底部3米,共14米,平面:刀盘左右各3米,前后各3米,即12m(长)×6m(宽)×14m(厚)加固范围;
(33)桩位布置为:
根据线路实际位置合理布置钻孔,φ800@650mm;
(34)加固要求为:
旋喷桩采用Φ800@650三重管,水泥水灰比为1:1,采用42.5级普硅水泥,先初步选定技术参数,各停机点按此参数施工3~5颗桩体,对其质量、均质性及强度进行检测后,调整技术参数至最合理值,指导后续施工。
进一步的,步骤3中加固土体效果检测:采用钻孔取芯结合地下水位观测孔对地下水位进行量测观察旋喷加固的止水效果。
进一步的,钻孔取芯:在已施工好的固结体中钻取岩芯,并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验,检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力;根据所取芯样外观质量,桩身强度、桩长,喷粉(浆)是否均匀,有无断粉现象,芯样的完整性,所取芯样的柱状取芯率情况,判断高压旋喷桩完整性和质量情况;通过对旋喷部位的水位观测孔的观测,检查旋喷桩加固的止水效果是否满足要求。
进一步的,步骤3中盾构掘进施工:
(61)掘进速度:
盾构在穿越锚索段掘进时,速度不宜过快,控制在10mm/min左右,综合刀盘扭矩及掘进速度判断是否应进行开仓处理锚索施工;
(62)掘进推力:
随着盾构机掘进锚索段,盾构掘进锚索段施工时,掘进推力应适当提高,但不应过高,总体上与正常段掘进相差不应过大;
(63)刀盘扭矩:
扭矩不易过大,控制在2000~2500Kn.m;刀盘扭矩变化及掘进速度能反映出锚索对刀盘的缠绕程度,及时开仓检查,避免锚索在刀盘上过度缠绕;
(64)刀盘转速:
由上述可知,刀盘转速与扭矩、推进速度之间存在以下关系,当刀盘推力一定时,刀盘扭矩与刀盘转速成反比,刀盘转速作为另一个的可控参数,应根据地层合理选择刀盘转速n,本次盾构穿越锚索设定在1.0r/min,刀盘转速不宜过快,且不得频繁转换刀盘旋转方向;
(65)土仓压力:
由上述可知,土仓压力和扭矩呈正比关系,因此锚索段掘进时,根据掘进地层,判断是否可降低土仓压力来降低掘进扭矩,锚索段地层为硬塑状砾质粘性土,锚索段掘进时较正常段低0.2bar,在保证掘进安全的前提下尽可能降低扭矩;
(66)同步注浆:
盾构机切割锚索时,每环掘进时必须保证足够的同步注浆量及合理的注浆压力,注浆量7m3/环,注浆压力2.5~3bar,同时加密地表加测点及监测频率。
进一步的,步骤4中开仓作业:
(71)确定开仓位置里程:
盾构掘进至加固体后,开仓位置选择在刀盘前端距离加固体边缘3米位置,即加固体的中间位置;
(72)清仓及常压闭水试验:
开仓申请上报监理审批后,进行清仓工作,确保土仓内渣土清空后,进行常压闭水试验;
(73)仓内空气置换及打开仓门:
常压闭水试验完成后,进行仓内空气置换,采用送排气体,对气仓和土仓进行换气半小时以上,并用毒气检测仪检测仓内排出气体是否符合要求,直达气体满足开仓要求,然后各相关责任人签字确认后可打开仓门;
(74)检查仓内工况及开仓降温:
打开仓门后,土建工程师进仓鉴定仓内的工作状况,判断安全后,由于仓内温度过高,使用冰块进行降温处理;
(75)冲洗刀盘,检查仓内情况:
降温后,用高压水枪对刀盘进行冲洗,冲洗完成后,进仓检查结泥饼、锚索缠绕及刀具磨损情况,并做好记录;
(76)清除泥饼:
开仓刀盘开口处结泥饼情况均较严重,刀盘四周开口处用高压水枪清除泥饼,中心开口位置用铁钎进行清除;
(77)锚索处理:
先将刀盘转到合适位置,暴露锚索,对锚索进行处理,取出已截断的锚索,并做好记录,清除完该位置锚索后,人员退出土仓,转动刀盘,处理下个位置的锚索;
(78)开仓刀具磨损检查及刀具更换:
锚索处理完成后,进行刀具进行检查更换;
(79)仓内检查及仓门关闭:
处理完毕后,对土仓及刀盘前方进行全面的检查,避免工具、杂物遗留在内,确认没有问题后关闭仓门。
进一步的,刀具更换标准:(81)发生偏磨的滚刀全部更换;(82)中心双刃滚刀磨损超过20mm更换,正面滚刀磨损超过15mm更换,边缘滚刀磨损量超过10mm更换;(83)切刀和边缘刮刀出现严重崩齿或刀具合金堆焊层磨损较严重时更换。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本工法的工艺原理为对侵入盾构法隧道的预应力锚索直接通过盾构机的自身能力进行切割处理,即在盾构机穿越锚索前对该区段采用旋喷桩进行加固,加固达到要求后进行盾构掘进施工,掘进过程中严格把控速度、推力、刀盘扭矩、同步注浆量等参数,认真分析、统计并及时调整,根据掘进参数合理选择开仓点清除刀盘上缠绕的锚索,同时加强地面监控量测及巡视巡查,最终完成盾构机穿越锚索。
本工法有以下特点及优点:
1、工艺简单,且旋喷桩加固技术、盾构开仓技术均比较成熟,实施效率高。
2、预加固能减小盾构机切割锚索时对地层的扰动及周围环境的影响,确保是施工安全。
3、提供一种新型的盾构穿越锚索处理方法,为后续盾构穿越锚索提供依据及施工经验,提高锚索处理成功率,降低施工难度。
附图说明
图1为本发明结盾构法隧道穿越锚索施工工艺流程图。
图2为本发明开仓点加固示意图。
图3为本发明桩位布置示意图。
图4为本发明应用实例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上/下端”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置/套设有”、“套接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:
1.一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,本工法以深圳地铁9号线西延线9112-3标南深区间盾构穿越芒果网大厦及怡化金融科技大厦基坑锚索为背景,介绍一种新型的盾构穿越锚索处理方法,即通过地面预加固采用盾构机直接切割并辅以开仓作业的新技术、新工艺,随着盾构机构造及掘进控制技术的不断发展和提高,本工法在各地区城市地铁施工中必得到越来越广泛的应用。研究成果对类似工程具有一定的借鉴意义和参考价值。该工法在深圳地铁9号线西延线南深区间的成功应用不仅满足现场施工安全及进度要求,同时带来可观的经济效益和社会效益。
2.工法特点
盾构机穿越锚索前对该区段采用旋喷桩进行加固,掘进过程中对速度、推力、刀盘扭矩等参数进行分析及调整,根据掘进参数合理选择开仓点清除刀盘上缠绕的锚索,保证盾构机安全顺利地穿越锚索区段。较采用人工开挖竖井+穿心千斤顶拔除方法或人工开挖竖井+套管钻机拔除方法来处理锚索,本工法有以下特点及优点:
1、工艺简单,且旋喷桩加固技术、盾构开仓技术均比较成熟,实施效率高。
2、预加固能减小盾构机切割锚索时对地层的扰动及周围环境的影响,确保是施工安全。
3、提供一种新型的盾构穿越锚索处理方法,为后续盾构穿越锚索提供依据及施工经验,提高锚索处理成功率,降低施工难度。
3.适用范围
适用于地铁盾构法隧道穿越锚索区段施工。
4.工艺原理及关键技术
本工法的工艺原理为对侵入盾构法隧道的预应力锚索直接通过盾构机的自身能力进行切割处理,即在盾构机穿越锚索前对该区段采用旋喷桩进行加固,加固达到要求后进行盾构掘进施工,掘进过程中严格把控速度、推力、刀盘扭矩、同步注浆量等参数,认真分析、统计并及时调整,根据掘进参数合理选择开仓点清除刀盘上缠绕的锚索,同时加强地面监控量测及巡视巡查,最终完成盾构机穿越锚索。
关键技术:旋喷加固技术,盾构掘进控制技术,盾构开仓作业技术,监控量测技术。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程如图1
5.2施工操作要点
5.2.1开仓点设置
进入锚索区段后每10m设置一开仓点;另外在通过锚索区段后再设置一个开仓点,最后做一次土仓、刀具检查,确保后续施工顺利。
5.2.2开仓点加固
1)加固方式
三重管旋喷桩注浆加固,浆液采用水泥水玻璃双液浆加固;
2)加固范围
纵断面:隧道上5米,隧道底部3米,共14米。平面:刀盘左右各3米,前后各3米,即12m(长)×6m(宽)×14m(厚)加固范围,如图2。
3)桩位布置
根据线路实际位置合理布置钻孔,φ800@650mm,如图3;
4)加固目的
①提高停机开仓点处土体强度及承载力,增强整体稳定性,防止盾构停机开仓换刀时发生坍塌以及因开挖面暴露时间过长而造成过大的地表沉降,确保盾构机顺利地掘进。
②经加固的土体应有很好的均质性、自立性,确保盾构安全停机开仓换刀。
③减小盾构机切割锚索时对地层的扰动及周围环境的影响,确保是施工安全。
5)加固要求
旋喷桩采用Φ800@650三重管,水泥水灰比为1:1,采用42.5级普硅水泥,先初步选定技术参数,各停机点按此参数施工3~5颗桩体,对其质量、均质性及强度进行检测后,调整技术参数至最合理值,指导后续施工。
6)加固效果检测
本旋喷桩加固的主要目的是对开仓点进行加固,主要作用是形成止水帷幕,避免开仓时受地下水影响,为此,旋喷桩的检验可采用钻孔取芯结合地下水位观测孔对地下水位进行量测观察旋喷加固的止水效果。
钻孔取芯:在已施工好的固结体中钻取岩芯,并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验,检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力。
根据所取芯样外观质量,桩身强度、桩长,喷粉(浆)是否均匀,有无断粉现象,芯样的完整性,所取芯样的柱状取芯率等情况,判断高压旋喷桩完整性和质量情况。
通过对旋喷部位的水位观测孔的观测,检查旋喷桩加固的止水效果是否满足要求。
5.2.3盾构掘进施工
盾构穿越锚索区段掘进中,刀具切割下来的的锚索将会缠绕在刀盘上,使刀盘开口率逐渐减小,进而使盾构掘进参数发生变化,导致盾构掘进困难,甚至难以掘进,并对地表及地表建筑物带来安全隐患。盾构穿越锚索掘进时需严格把控各项参数并加以分析,做出正确的判断和调整。
(1)掘进速度
盾构在穿越锚索段掘进时,速度不宜过快,控制在10mm/min左右。速度过快可能导致一处锚索没有通过,又与下处锚索重叠,增大刀盘扭矩。随着锚索段掘进的深入,刀盘扭矩逐渐上升,掘进速度随之逐渐下降。综合刀盘扭矩及掘进速度判断是否应进行开仓处理锚索施工。
(2)掘进推力
盾构掘进推力作为最主要的可控参数,将直接影响到其他参数,随着盾构掘进锚索段的深入,刀盘缠绕的锚索逐渐增多,刀盘开口率逐渐降低,如按照正常段既定参数进行掘进,盾构掘进将变得困难,为尽可能使盾构掘进顺利,提高掘进速度,由于速度与推力成正比的关系,应适当增加盾构掘进推力,但为保护盾构机及刀具、刀盘,降低刀盘扭矩,盾构掘进推力不应过高。
因此,随着盾构机掘进锚索段,盾构掘进锚索段施工时,掘进推力应适当提高,但不应过高,总体上与正常段掘进相差不应过大。
(3)刀盘扭矩
刀盘扭矩直接影响到刀具磨损情况,且过大的刀盘扭矩对盾构带来极为不利的影响,因此掘进过程中应尽可能降低刀盘扭矩。
扭矩不易过大,控制在2000~2500Kn.m;刀盘扭矩变化及掘进速度能反映出锚索对刀盘的缠绕程度,及时开仓检查,避免锚索在刀盘上过度缠绕。
(4)刀盘转速
由上述可知,刀盘转速与扭矩、推进速度之间存在以下关系,
当刀盘推力一定时,刀盘扭矩与刀盘转速成反比。
推进速度与刀盘转速之比的物理意义就是刀盘每转一圈后刀具的切土深度,因此,合理的选定推进速度与刀盘转速对于确保施工的顺利进行和机器的正常使用具有重要的影响。
刀盘转速作为另一个的可控参数,应合理选择刀盘转速,提高刀盘转速可降低扭矩,但将增大对土体的扰动,且遇到锚索时极易引起速度、土压波动。因此应根据地层合理选择刀盘转速n,本次盾构穿越锚索设定在1.0r/min,刀盘转速不宜过快,且不得频繁转换刀盘旋转方向。
(5)土仓压力
土仓压力受土仓进土量及出土量控制,可视为可控参数,由上述可知,土仓压力和扭矩呈正比关系,因此锚索段掘进时,根据掘进地层,判断是否可降低土仓压力来降低掘进扭矩。锚索段地层为硬塑状砾质粘性土,锚索段掘进时较正常段低0.2bar,在保证掘进安全的前提下尽可能降低扭矩。
(6)同步注浆
盾构机切割锚索时,势必造成对土层的扰动,因此每环掘进时必须保证足够的同步注浆量及合理的注浆压力,注浆量7m3/环,注浆压力2.5~3bar,同时加密地表加测点及监测频率。
5.2.4开仓作业
该区间在锚索段在掘进过程中由于锚索的存在,致使推力和扭矩增大,掘进速度减小,无法正常掘进,故需进行开仓作业。
(1)确定开仓位置里程
盾构掘进至加固体后,开仓位置选择在刀盘前端距离加固体边缘3米位置,即加固体的中间位置。
(2)清仓及常压闭水试验
开仓申请上报监理审批后,进行清仓工作,确保土仓内渣土清空后,进行常压闭水试验。
(3)仓内空气置换及打开仓门
常压闭水试验完成后,进行仓内空气置换,采用送排气体,对气仓和土仓进行换气半小时以上,并用毒气检测仪检测仓内排出气体是否符合要求,直达气体满足开仓要求。然后各相关责任人签字确认后可打开仓门。
(4)检查仓内工况及开仓降温
打开仓门后,土建工程师进仓鉴定仓内的工作状况。判断安全后,由于仓内温度过高,使用冰块进行降温处理。
(5)冲洗刀盘,检查仓内情况
降温后,用高压水枪对刀盘进行冲洗。冲洗完成后,进仓检查结泥饼、锚索缠绕及刀具磨损情况,并做好记录。
(6)清除泥饼
开仓刀盘开口处结泥饼情况均较严重,刀盘四周开口处用高压水枪清除泥饼,中心开口位置用铁钎进行清除。
(7)锚索处理
先将刀盘转到合适位置,暴露锚索,对锚索进行处理,取出已截断的锚索,并做好记录。清除完该位置锚索后,人员退出土仓,转动刀盘,处理下个位置的锚索。
(8)开仓刀具磨损检查及刀具更换
锚索处理完成后,进行刀具进行检查更换。刀具更换标准:①发生偏磨的滚刀全部更换;②中心双刃滚刀磨损超过20mm更换,正面滚刀磨损超过15mm更换,边缘滚刀磨损量超过10mm更换;③切刀和边缘刮刀出现严重崩齿或刀具合金堆焊层磨损较严重时更换。
(9)仓内检查及仓门关闭
处理完毕后,对土仓及刀盘前方进行全面的检查,避免工具、杂物遗留在内,确认没有问题后关闭仓门。
6.人员、材料与设备
6.1劳动力配置如下表:
劳动力统计表
6.2机具设备参考设备见下表
施工所需机具设备统计表
7.质量控制
旋喷加固质量控制
1)指派专业技术人员负责旋喷桩施工的工程质量控制,现场跟进各工序进行技术指导和质量监督。
2)做好各项施工记录,并及时进行整理分析,以便判断喷射处理效果。
3)工程中所用水泥等主要材料应具有出厂合格证,并抽样送试验室检验。经检验不合格的材料不允许用于工程项目中。
4)当注浆管不能一次提升完成而需分数次卸管时,卸管后喷射的搭接长度不得小于50cm,以保证固结体的整体性。
5)旋喷桩孔位按设计位置,误差不大于5cm;终孔需经当班技术人员签字认可,不得擅自终孔。
6)下喷射管时,要求按一次喷射的参数下至设计深度。
7)当喷射完毕,应及时用清水将注浆系统冲洗干净,以免残留浆液凝结堵塞管路。
8)为解决好凝结体顶部因浆液析水而出现凹陷现象,喷射结束后3~5小时内,对旋喷孔顶部进行回填灌浆,直至孔口浆面不再下降为止。
9)严把“冒浆”关口,冒浆不正常或者不冒浆时,不能提升。如冒浆过大,则可视情况采取如下措施:
a.提高喷射压力;b.适当缩小喷嘴口径;c.加快提升速度。
10)为防止因浆液凝固收缩,采取回灌冒浆措施。
8.安全措施
1、开仓换刀安全保证措施
(1)加强对开人员的安全教育和技术交底,异常情况施工需对作业人员进行重新安全培训。
(2)开仓程序必须经项目经理与项目总工程师审核,报监理部审批许可后方可启动开仓程序。
(3)开仓时项目部的项目经理或总工程师必须有人在位,负责现场的组织指挥。
(4)开仓前,通知监理对开仓全过程进行旁站、监理。
(5)必须提前做好开仓作业的准备工作,一旦开仓,必须保作业立即开始。确保开仓作业的安全、有序、快速实施。
(6)开仓后观察掌子面的稳定情况,经判断稳定后,再进入土仓作业。
(7)由气体检测人员利用气体检测仪器检测施工环境的空气质量,如果空气质量不达标,应暂缓进入工作面,继续通风换气,直至环境空气质量达安全要求。
(8)在作业过程中必须有1名工程师值班,对掌子面稳定情况经常进行观察。如有异常情况应及时通知并要求作业人员撤至安全地点,采取处理措施。
(9)进入隧道作业的施工人员严禁在隧道内吸烟。
(10)盾构机内如需进行动火作业,必须由第三方气体检测人员对动火区域内的气体进行检测,达到安全要求后,由安质部部长批准后,方可动火。
(11)在刀具更换过程中,对土仓要持续通风,且不断对空气质量进行检测,一旦发现有害气体浓度超标时,应立即通知仓内作业人员撤出工作面,加强通风。
(12)工作仓内用于照明的灯具必须使用安全电压和防爆电及防爆灯具。
(13)盾构机后配套的各部位必须按规定配足干粉灭火器,并在人仓外侧挂设干粉灭火器,安全员要定期检查灭火器是否保持规定压力和有效期内。
2、监控量测
1、地表监测
为确保施工安全,要加强开仓检查期间地表沉降的监测,提高监测频率。在停机后精确测量确定刀盘位置,在刀盘前方、刀盘上部,刀盘后方至少布置三排地表沉降监测点,并要对监测数据及时进行汇总,绘制地表沉降时间~位移曲线图。在换刀期间还应排专人对地面巡视观察。如发现异常现象需及时停止施工,并通报有关负责人对异常现象进行分析研究。在分析研究期间应及时建立土压力,并随时注意土压力的变化。
地表沉降监测频率为:12次/天。
测量时间间隔为:2小时。
测量结束后1小时内上报测量结果;
沉降观测持续至各监测点沉降稳定后7~10天。
监测报警值:累计控制值沉降30mm,隆起10mm,速率控制值3mm/d。
2、地下管线沉降监测
(1)、监测目的在基坑开挖及暗挖隧道、盾构机掘进过程中,地层中的应力扰动区延伸至地表,使地表产生沉降或隆起,同时致使地下管线产生沉降。为了地下管线的安全,在施工过程中应对地下管线进行监测。
(2)、监测仪器
徕卡NA2精密二等水准仪、铟钢尺等。
(3)、监测方法(同地表沉降)
测点埋设
地下管线测点重点布置在雨污水管线、给水管线上。测点布置在管线的接头处,或者对位移变化敏感的部位。测点可利用检查井值接布置在管线上,也可以在管线上方埋设测点进行间接或值接监测。
沉降测点埋设,用冲击钻在地下管线轴线上方的地表钻孔,然后放入直径20~30mm的半圆头钢筋,四周用细砂土填实。
观测方法:与地表沉降观测同。
(4)管线沉降计算
在条件许可的情况下,尽可能的布设导线网,以便进行平差处理,提高观测精度。施工前,由基点通过水准测量测出沉降观测点的初始高程H0,在施工过程中测出的高程为Hn,则高差△H=HnⅸH0即为地表沉降值。
根据地表沉降值,进行管线的安全检算。
(5)数据分析与处理
根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况对所测数据进行分析,评估管线的安全系数。
3、地下管线和其它设施安全的保障措施
(1)施工前资料收集
①按规定接受甲方、设计院及监理的交底,掌握地下管线基础资料。
②到相关单位收集掌握施工区地下管线及其它地下设施的资料;
(2)现场踏勘与验证
①派专人现场调查,核对管线图的准确性,查明是否具有资料遗漏未掌握的地下管线设施并做好记录,必要时辅助物探手段;
②井位测定后做出标识,与地下管线、地下设施产权单位巡查人员联系进行现场核对,确定其安全性,确保地下无管线或设施,方可进行下道工序;
③对情况不明没有把握的地下管线采用物探及人工排查的方法探明,不查清情况决不轻易开挖;
9.环境保护
1、环境保护目标
预防和消除施工造成的环境污染,做到控制排污、控制扬尘、降低噪音、减少大气污染,创环境保护达标工地。
2、环境保护措施
(1)施工产生的污水、泥浆严禁外流至马路上,必须经过沉淀,达标深圳市排污标准后方可排入城市污水管道。
(2)降低施工噪音
工程施工期间,应控制噪声对环境的影响,在选择施工设备及施工方法时,充分考虑由此产生的噪声对施工人员和周围居民的影响,选用低噪音设备,采取消音措施,同时合理安排施工作业时间,以防噪音扰民。
(3)施工期间严禁损坏周边的草木,并加强对其保护,做到施工前后均一致。
(4)人员及相关机具进出场地时,必须作好保洁和冲洗工作,严禁将泥土带入工地外。
(5)规范围挡的围蔽工作,按要求标准统一张贴相应的安全警示语,做好稳固整齐。
(6)周边行人较多,施工期间应礼让他人,严禁与他人发生争吵、斗殴等现象。
10.效益分析
10.1社会效益
本工法在深圳地铁9号线西延线工程南山书城站~深大南站盾构区间穿越芒果网大厦及怡化金融科技大厦基坑锚索的成功应用,对地铁盾构隧道穿越锚索施工具有一定的指导和借鉴作用,有一定的社会效益。
10.2经济效益
(1)采用本工法与原设计(人工挖竖井+套取法)方案使用材料经济对比表
计(人工挖竖井+套取法)方案使用设备对比表
(3)采用本工法与原设计(人工挖竖井+套取法)方案开仓费用对比表
施工项目 常压开仓 带压开仓 合计
本工法 1 0
人工挖竖井+套取法 / /
经济效益差值(元) -200000 -200000
(4)采用本工法与原设计(人工挖竖井+套取法)方案施工周期对比
施工项目 工作日 起始时间 完成时间 备注
本工法 30个工作日 2017.2.20 2017.3.10 地面旋喷加固工期
人工挖竖井+套取法 60个工作日 / /
(5)采用本工法与原设计(人工挖竖井+套取法)方案施工人员表
综上,采用本工法合计产生经济效益为:
325397.07+315600-200000+462000=902997.07元。
11.应用实例
本工法成功应用在深圳地铁9号线西延线工程南山书城站~深大南站区间盾构穿越锚索施工,由中国建筑第四工程局有限公司珠海分公司承建。介绍一种新型的盾构穿越锚索处理方法,盾构机穿越锚索前对该区段采用旋喷桩进行加固,加固达到要求后进行盾构掘进施工,掘进过程中严格把控速度、推力、刀盘扭矩、同步注浆量等参数,认真分析、统计并及时调整,根据掘进参数合理选择开仓点清除刀盘上缠绕的锚索,同时加强地面监控量测及巡视巡查,最终完成盾构机穿越锚索。在施工中主要采取了以下技术措施:
1、旋喷加固技术;
2、盾构掘进控制技术;
3、盾构开仓作业技术;
4、监控量测技术。
南深区间于2018年1月28日开始盾构穿越锚索施工,在2018年3月19日顺利完成锚索区段的穿越。该工法在深圳地铁9号线西延线南深区间的成功应用不仅满足现场施工安全及进度要求,还带来可观的经济效益和社会效益。本工法以深圳地铁9号线西延线9112-3标南深区间盾构穿越芒果网大厦及怡化金融科技大厦基坑锚索为背景即图4所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:在盾构机穿越锚索前进行施工准备,准备完毕后预设开仓点;
步骤2:然后在锚索区域采用旋喷桩进行加固;
步骤3:对旋喷加固的加固土体进行检测,在盾构穿越锚索前进行条件验收,加固达到要求后进行盾构掘进、穿越锚索施工,在施工过程中对盾构掘进参数控制及分析;
步骤4:根据掘进参数合理选择开仓点开场作业,清除刀盘上缠绕的锚索或更换刀具;
步骤5:开仓作业完成后,恢复盾构掘进施工,最终完成盾构机穿越锚索。
2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,步骤1的开仓点设置包括如下步骤:进入锚索区段后每10m设置一开仓点;另外在通过锚索区段后再设置一个开仓点,最后做一次土仓、刀具检查,确保后续施工顺利。
3.根据权利要求1所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,步骤2中开仓点加固:
(31)加固方式为:
三重管旋喷桩注浆加固,浆液采用水泥水玻璃双液浆加固;
(32)加固范围为:
纵断面:隧道上5米,隧道底部3米,共14米,平面:刀盘左右各3米,前后各3米,即12m(长)×6m(宽)×14m(厚)加固范围;
(33)桩位布置为:
根据线路实际位置合理布置钻孔,φ800@650mm;
(34)加固要求为:
旋喷桩采用Φ800@650三重管,水泥水灰比为1:1,采用42.5级普硅水泥,先初步选定技术参数,各停机点按此参数施工3~5颗桩体,对其质量、均质性及强度进行检测后,调整技术参数至最合理值,指导后续施工。
4.根据权利要求1所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,步骤3中加固土体效果检测:采用钻孔取芯结合地下水位观测孔对地下水位进行量测观察旋喷加固的止水效果。
5.根据权利要求4所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,钻孔取芯:在已施工好的固结体中钻取岩芯,并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验,检查内部桩体的均匀程度及其抗渗能力;根据所取芯样外观质量,桩身强度、桩长,喷粉(浆)是否均匀,有无断粉现象,芯样的完整性,所取芯样的柱状取芯率情况,判断高压旋喷桩完整性和质量情况;通过对旋喷部位的水位观测孔的观测,检查旋喷桩加固的止水效果是否满足要求。
6.根据权利要求1所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,步骤3中盾构掘进施工:
(61)掘进速度:
盾构在穿越锚索段掘进时,速度不宜过快,控制在10mm/min左右,综合刀盘扭矩及掘进速度判断是否应进行开仓处理锚索施工;
(62)掘进推力:
随着盾构机掘进锚索段,盾构掘进锚索段施工时,掘进推力应适当提高,但不应过高,总体上与正常段掘进相差不应过大;
(63)刀盘扭矩:
扭矩不易过大,控制在2000~2500Kn.m;刀盘扭矩变化及掘进速度能反映出锚索对刀盘的缠绕程度,及时开仓检查,避免锚索在刀盘上过度缠绕;
(64)刀盘转速:
由上述可知,刀盘转速与扭矩、推进速度之间存在以下关系,当刀盘推力一定时,刀盘扭矩与刀盘转速成反比,刀盘转速作为另一个的可控参数,应根据地层合理选择刀盘转速n,本次盾构穿越锚索设定在1.0r/min,刀盘转速不宜过快,且不得频繁转换刀盘旋转方向;
(65)土仓压力:
由上述可知,土仓压力和扭矩呈正比关系,因此锚索段掘进时,根据掘进地层,判断是否可降低土仓压力来降低掘进扭矩,锚索段地层为硬塑状砾质粘性土,锚索段掘进时较正常段低0.2bar,在保证掘进安全的前提下尽可能降低扭矩;
(66)同步注浆:
盾构机切割锚索时,每环掘进时必须保证足够的同步注浆量及合理的注浆压力,注浆量7m³/环,注浆压力2.5~3bar,同时加密地表加测点及监测频率。
7.根据权利要求1所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,步骤4中开仓作业:
(71)确定开仓位置里程:
盾构掘进至加固体后,开仓位置选择在刀盘前端距离加固体边缘3米位置,即加固体的中间位置;
(72)清仓及常压闭水试验:
开仓申请上报监理审批后,进行清仓工作,确保土仓内渣土清空后,进行常压闭水试验;
(73)仓内空气置换及打开仓门:
常压闭水试验完成后,进行仓内空气置换,采用送排气体,对气仓和土仓进行换气半小时以上,并用毒气检测仪检测仓内排出气体是否符合要求,直达气体满足开仓要求,然后各相关责任人签字确认后可打开仓门;
(74)检查仓内工况及开仓降温:
打开仓门后,土建工程师进仓鉴定仓内的工作状况,判断安全后,由于仓内温度过高,使用冰块进行降温处理;
(75)冲洗刀盘,检查仓内情况:
降温后,用高压水枪对刀盘进行冲洗,冲洗完成后,进仓检查结泥饼、锚索缠绕及刀具磨损情况,并做好记录;
(76)清除泥饼:
开仓刀盘开口处结泥饼情况均较严重,刀盘四周开口处用高压水枪清除泥饼,中心开口位置用铁钎进行清除;
(77)锚索处理:
先将刀盘转到合适位置,暴露锚索,对锚索进行处理,取出已截断的锚索,并做好记录,清除完该位置锚索后,人员退出土仓,转动刀盘,处理下个位置的锚索;
(78)开仓刀具磨损检查及刀具更换:
锚索处理完成后,进行刀具进行检查更换;
(79)仓内检查及仓门关闭:
处理完毕后,对土仓及刀盘前方进行全面的检查,避免工具、杂物遗留在内,确认没有问题后关闭仓门。
8.根据权利要求7所述的一种地铁盾构法隧道穿越预应力锚索施工方法,其特征在于,刀具更换标准:(81)发生偏磨的滚刀全部更换;(82)中心双刃滚刀磨损超过20mm更换,正面滚刀磨损超过15mm更换,边缘滚刀磨损量超过10mm更换;(83)切刀和边缘刮刀出现严重崩齿或刀具合金堆焊层磨损较严重时更换。
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