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(4)加强盾构与衬砌管片背后建筑空隙的注浆填充措施,保证同步注浆的及时性,控制砂浆稠度和注浆量。
(5)减少盾构机在地下停机时间,尤其是长时间停搁。 (6)减小纠偏掘进时,对土层的扰动,限制每环的纠偏量。
在盾构法施工中,地表沉降控制方法有两种,一种方法是根据反馈信息进行施工参数的优化,另一种方法是对地表重要建筑及危旧建筑进行注浆加固。依据本工程实际情况,使用第一种方法对地表沉降进行控制为宜。如有必要,二者可以结合使用。
盾构掘进时不同程度地对地层产生挤压搅动及开挖面土体的松动,此外盾构推进时遇曲线及水平和高低纠偏时,也会使周围土体受到挤压扰动,这些扰动都会导致地表下沉。
盾构尾部建筑空隙充填不实,是导致地面下沉的重要因素,因此施工中必须及时予以填充,在这种淤泥质地层中尤为重要,盾构推进中的纠偏及弯道掘进时局部超挖,均会造成盾构尾部与管片间建筑空隙的不规则扩大,这个扩大量因有时难以估计或无法及时充填时对地表沉降影响严重。
盾构推进速度较慢,经常推推停停,则由于盾构后退导致开挖面土体松动而造成地表下沉。
隧道结构下沉也会导致地表微量下沉。
综上所述导致地表下沉的因素较多,施工中要综合考虑,并应采用如下措施:
地表沉降的控制可分为正常掘进施工时和停机期间的地表沉降控制措施。 2、正常情况下地表沉降的控制措施
(1)为减小开挖土体的移动必需按要求设定土压力大小,施工中严格管理,使土压略大于在计算值(一般大于计算值0.02-0.04Mpa)。
(2)严格控制开挖面的出土量,防止超挖。
(3)减小盾构纠偏推进时对土层的扰动,应限制挤进时每环的纠偏量,以减小盾构在地层中的摆动,纠偏时也要减少开挖面的局部超挖。
(4)尽量减小盾构推进方向的改变
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在盾构机推进过程中严格执行“勤纠,少纠”的原则,严禁大幅度纠偏,尽量减少因施工原因生产的盾构推进方向的改变;当盾构机在曲线段行进或仰头、低头推进过程中必须严格控制超挖方向,保证出土量在合理的范围之内。盾构机的行进方向与盾构操作手的作业水平有直接关系,当盾构操作手熟练程度较高时,能够很好的按照“勤纠偏,小纠偏”的原则进行掘进,否则不能正确实施这一原则,当这种情况出现后,大纠偏将造成较大超挖。因此,在通过重要建(构)筑物及危旧建筑施工时,应由熟练的盾构操作手完成。
(5)提高盾构施工速度,减少停机时间,尤其避免长时间停机。如遇检修或排除故障非停机不可时,应做好防止盾构后退的措施。
(6)加强盾构和衬砌背面间建筑空隙的充填措施,是减小地表下沉的关键环节。因此要保证注浆工作的及时性,做到衬砌环脱出盾尾后就立即压注充填材料,减小盾尾后地层的暴露时间,以减小地层空隙的暴露与坍塌。
(7)严格控制注浆量
在施工过程中对注浆应加强管理,注浆操作是盾构施工中的一个关键工序。对注浆量一定要确保在理论计算值的150-200%,并且在实际平均注浆量的合理范围内波动。注浆操作必须有专人完成,在每环掘进完成后必须对注浆量进行记录,当发现注浆量变化较大时,应进行认真分析其原因,通过加大注浆压力等方法补注,当补注不能进行时必须及时进行二次补浆。
(8)严密观察土质状况
地下水位变化是盾构施工必然要遇到的,施工中监理工程师对挖掘出的土体应当经常观察。施工过程中应杜绝水土分离现象的出现,当挖出的土体反映出地层中含水量较大时,应建议施工单位提高设定土压力,增大加气量,这样在平衡土压力提高的同时,可以疏干开挖面的地下水,保证挖掘出土的质量,监理工程师要注意加强对泡沫质量的检查。
(9)保证拼装质量,减小管片变形
隧道管片的变形量与管片拼装的质量有紧密联系,所以在施工过程中,一定要强化拼装施工的管理,保证一次紧固结实,在每环掘进过程中,适时对螺栓进行二次紧固。
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3、停机期间的地表沉降控制措施
施工期间盾构机因为各种原因需要停止施工,为控制停机期间的地表沉降,必须采取一定的措施。
(1)停机前采取措施
在盾构机停机前,为加强开挖面的气密性,减少因土舱内漏气而造成的土压力降低,必须对开挖面进行改良处理。在停机前半环至一环时不得使用泡沫,必须全部加注膨润土浆液。并提高掘进时的土压,使膨润土浆液能较深地渗入地层中,在开挖面形成一层比较厚的优质泥皮,提高开挖面的稳定性,改善开挖面的密封性。同时停机前所建立的土压应比正常工作时高0.05Mpa。
另外,为保证壁后注浆充填密实,在最后一环施工时必须保证注浆用量,在推进完成后,应维持注浆压力5小时以上,才能确保注浆效果。
(2)停机期间采取措施
在停机期间,土压力会随时间的推移而降低,因此,施工单位必须有专职人员对盾构机前方的土压力值进行记录,保证土压力在计算土压力上,当土压力低于计算值时可将盾构机少量前进重新建立土压力,但推进过程中必须进行注浆,或者向土仓内注入膨润土浆液。这两种方法各有优缺点,前者一种方法实施较困难,土压维持更为有效;后一种方法较易实施,但建立的土压力容易消散较快。因此,可根据实际需要选择不同的方案,进行土压力的恢复。一般长时间的停机可采取前者,而短时间,则应当先择后一种方案。
另外,长时间的停机在许多方面对盾构法施工是不利的,过长时间的停机将造成卡机、启动困难等危害。因此,施工中应尽量避免,合理安排工期,保证盾构施工的连续性。
(七)盾构特殊地段施工监理控制措施
1、曲线段掘进施工监理控制
曲线段盾构掘进施工在施工控制方面和直线段有较大差别,需要注意的环节多,控制较复杂。在本监理标段中,曲线段施工是本工程的一个重点及难点,因此需要在技术上采用一定的措施,保证隧道中心线与设计轴线偏差在合理范围内,必须特别注意以下事项:
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(1)盾构掘进时,应尽量将盾构机的位置控制在施工设计曲线的内侧,这样有利用盾构机方向的控制和纠偏。
(2)在进入曲线之前不可通过在外侧超挖的手段来实现转弯施工,这样往往造成盾构机偏离出外侧曲线。
(3)在曲线段施工时,为保证设计曲线线形,要合理分区地使用千斤顶,在掘进时要尽量维持施工参数的平稳,要尽量利用盾构机本身的超挖能力进行纠偏。
(4)曲线段顶进时,衬砌结构单侧偏压受力,因而容易造成衬砌结构变形,此时要及时进行壁后充填注浆,使用早强快凝的浆液。
(5)仿形刀一般在小半径曲线施工的时候才使用,使用仿形刀的目的是减小土抗力,使盾构姿态容易得到控制。通常情况下刀盘周边刀具的超挖即可满足一般的曲线施工的要求,仿形刀伸出长度的大小取值以能顺利实现转弯施工和不造成大的单侧顶力为原则。在利用仿形刀进行施工时,一定要注意控制好推进速度,使单位时间内推进的距离和仿形刀的工作能力相配。
(6)曲线段施工时,由于对地层及结构衬砌的扰动较大,因此施工单位需加强地表及洞内的监测工作,并及时根据监测的结果优化施工参数。 2、盾构穿越地下管线的监理控制
盾构穿越地下管线地段,监理要督促施工方,采取相应的措施,并检查落实。一般来说,在穿越管线地段,应督促施工方做好如下工作:
(1)在施工前,先了解盾构推进沿线道路及地下管线情况,包括管线口径、埋深、走向等,然后根据管线情况制定相应的保护措施。
(2)对与轴线正交或斜交的管线,每隔5米设置一个变形观测点,测点应能真实反映地下土体和管线的变形;对于与轴线走向平行的管线,还需设几道断面观测点,从整体上控制地表变形。可能的情况下,在管线的每一接缝两侧各布设两测点,测点布置尽可能接近管线接缝,这样尽可能将管线的差异沉降控制在要求范围内。
(3)在推进试验段施工时尽可能采集详尽的施工参数,掌握在土层中推进的适宜的参数,同时控制好轴线,为以后推进创造一个良好的导向。
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(4)穿越地下管线和道路、构筑物时,应严格控制正面平衡土压力,保证出土量与推进速度相匹配。同时尽量少做纠偏动作,即使做纠偏动作,幅度也不宜过大,必要时进行注浆保护。
(5)在盾构穿越期间由专职人员昼夜对需控制的管线进行沉降监测,及时观察地面的变形情况。采用先进的通讯手段,将每一次测量成果,包括监测数据及时、准确地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管路变形情况,确定新的施工参数和注浆量等信息和指令,并传递给盾构推进面,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,确保管线安全和隧道施工质量。
(6)盾构机穿越后,会存在一定的后期沉降,必须继续进行沉降监测,必要时采取补压浆措施,支护土体。
(7)对沿线地下管线,经和管线单位、业主、监理单位协商后,采取各方都认可的保护措施。
(八)盾构施工测量监理控制措施
1、测量监理要求
(1)本工程测量施测环境复杂,精度要求高。测量采用三维坐标法进行测量。
(2)因各标段的施工时间和施工方法不同,为避免差错,工作中不仅要做好本标段的测量,监理工程师还要要求施工单位与临近标段进行贯通联测,做好工程测量的相互衔接。
(3)本工程盾构隧道限界要求严格,净空断面尺寸测量采用解析法测量。 (4)布设足够的控制点,并精心做好标记,加强对控制点的保护和检查。为保证测量精度,监理要配备先进的测量仪器,使用先进的测量技术。
(5)要求施工单位要保存好本合同段内全部的三角网点、水准网点和控制点,防止移动和损坏,一旦发生损坏,及时报告监理,并协商补救措施,及时处理。
(6)全部的测量数据和放样经监理工程师检查合格后,才能开展后序工作。
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