2.1.3渣土改良
1)加水 由于隧道断面多为粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粘土渗透系数比较小,向刀盘前面加水不能过多,加水过多会导致螺旋机向外喷水、皮带输送机打滑影响进度,加水量控制标准为螺旋机出土不干,从螺旋机扭矩判断,扭矩在30 KN·m左右说明加水量已经不足,反之当螺旋机出土在皮带上打滑,土块上水比较明显可以判断为加水过多;但如果上述情况在停机或交接班时间过长后恢复掘进中出现,应多观察后再进行判断是否加水过多或过少;
停机过长会出现螺旋机土体较干有两种原因:a、当停机时间长螺旋机里水一部分被土体吸收;b、一部分水回流到土仓中,上述原因会导致恢复掘进现刚出土时土体比较干,螺旋机扭矩比较大现象;
停机时间过长螺旋机出土较湿原因:因为当土仓内有较大气压,土仓内水会积在土仓下部,当打开闸门时只要螺旋机有通路水就会通过螺旋机被压出;所以加水过少或过多要正确判断,有时候会导致判断进会入误区,变动参数过频将很难找到合适的土体改良参数。
2)气泡
当掘进断面粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粘土含量比较多应向刀盘前面加气泡进行土体改良,以降低土体粘性防止结泥饼和大扭矩;加气泡主要控制有三部分分别为:气体阀位设定、流量设定和混合比设定。
a 气体阀位设定:向刀盘前面加气一方面可以使气泡形成雾状喷洒,喷洒范围广和土气接触面大,另一方面当气体进入土仓后会在土仓上部积存会不断置换土仓中土体,这部气压还可以作为推力传递到掌子面的介质,使刀盘和掌子面接触面积减少,都会相应降低刀盘扭矩,所以气体阀位设定要合理,阀位大到以螺旋机闸门口不大量喷气,小到气量能保证气泡在刀盘处雾状喷洒为原则,实验阀位设定为50~200;
b流量设定:流量包含水、气、泡沫,因为注入到刀盘的水总量应该是相同的,调整流量水量也会相应的改变,所通过加泥系统加水量也应改适当的调整;泡沫用量是泡沫混合比和流量一起决定的,相同的土质泡沫用量应该相同,所以调整流量的同时应对混合比进行调整,避免造成浪费。掘进时流量设定在80~200L/min;
c混合比设定:根据渣土改良效果判断泡沫混合比是否合适,降低土的粘性是否满足施工要求进行判断,掘进阶段混合比设定在3%~6%之间。 2.1.4掘进速度
盾构掘进的速度主要受盾构设备进、出土速度的限制,若进出土速度不协调,极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。因此应均衡连续
5
组织掘进作业,当出现异常情况时(如遇到阻碍、遇到不良地质、盾构姿态偏离较大等),应及时停止掘进,封闭正面土体,查明原因后采取相应的措施处理。
2.1.5千斤顶推力
盾构是依靠安装在支撑环周围的千斤顶推力向前推进的,推力的大小与盾构掘进所遇到的阻力有关,正确的使用千斤顶是盾构是否能沿设计轴线(标高)方向准确前进的关键。因此,在每环推进前,应根据前面几环承包方申报的盾构推进的现状报表,分析盾构趋势,正确的选择千斤顶的编组,合理地进行纠偏。
2.2盾构掘进姿态控制
盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置(包括高程和平面位置)。盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在与设计允许偏差范围内。盾构姿态控制的好坏,不仅关系到盾构轴线是否能在已定的空间内在设计轴线允许偏差内推进,而且还影响到后续工序管片拼装的质量。因此,在盾构掘进阶段对盾构姿态的控制始终应做为重中之重。根据《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)8.4.4条(2003版)规定“盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程,其允许偏差均为±50mm,发现偏离应逐步纠正,不得猛纠硬调”。隧道平面曲线和竖曲线的线型情况应重点监控以下内容:
2.2.1盾构姿态测量数据
盾构姿态测量数据包括自动测量数据和人工测量复核数据,动态掌握数据变化情况,正确指导盾构正确、安全地推进。根据地质情况当掘进断面粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粘土含量比较多,土体自稳性比较强,盾构水平姿态可以按照正常控制,在小半径曲线上掘进施工时宜向内弧方向偏移20~30mm,以防掘进时盾构机向曲线外弧方向外漂。由于隧道覆土自稳性比较强管片拖出盾尾后土体填充空隙比较缓慢或荷载不足导致竖向合力小于隧道管片浮力,使管片整体上浮,这时盾构垂直控制姿态一定要结合管片上浮量进行调整,保证成型管片姿态与设计线路偏差在规范内。
2.2.2盾构纠偏量
盾构在推进过程中不可能一直处于理想状况(尤其是在曲线段),会产生不同程度的偏向。影响盾构的偏向的因素很多,也很复杂(如地质条件的因素、机械设备的因素、施工操作的因素等等),施工中一般可通过拼装转弯环管片进行纠偏。
2.3管片拼装控制
根据盾构法施工工艺管片成环的特点:管片是盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。它是盾构法施工的关键工序,管片拼装的质量好坏直
6
接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此,为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求,应重点抓好以下环节:
2.3.1管片制作监控
管片制作质量好坏是确保管片拼装质量的首要环节,一般管片制作均由预制构件厂提前生产,以满足现场盾构掘进施工的需要。管片制作过程中应严把质量关,在满足以下条件的前提下才能允许管片出厂。
⑴制作管片模具的精度符合规范要求。 ⑵管片钢筋笼的制作和安装满足要求。
⑶制作管片类型、管片脱模后成品外观质量及尺寸偏差满足设计和规范要求。 ⑷管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计要求。 ⑸管片的检漏检测和三环试拼装检验符合规范要求。 2.3.2管片进场检查
管片制作合格后需根据现场施工需要分批由预制厂运输至现场。对进场管片的检查是对管片制作质量的第二次复查。检查的重点包括: ⑴根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施工需要。 ⑵审查进场管片出厂质量合格证明文件。
⑶复查进场管片外观质量,若发现缺陷应及时督促承包单位进行修补。 2.3.3管片拼装前检查
根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫,在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。 2.3.4管片成环后检查
管片成环后的质量是衡量和判断盾构法隧道质量合格与否的主要依据。在进行检查中应重点检查以下内容: ⑴高程和平面偏差。
⑵纵、环向相邻管片高差和纵、环向缝隙宽度。 ⑶纵、环向相邻管片螺栓连接。
7
2.3注浆作业监控
盾构法工艺施工隧道,由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”,如不及时填充,势必产生土层扰动变形,造成地面变形或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一,通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。施工中的注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆,无论采用哪种工艺,应通过分析监测资料、审查拌制和注浆施工记录等手段来综合分析注浆作业的效果,判断注浆作业是否达到控制变形的成效。
在盾构施工中,由于刀盘开挖直径与盾构管片外径间存在空隙,同时因为地质条件、地下水、隧道埋深、掘进模式等因素的影响,易造成地层变形、管片错台、隧道漏水等不良现象,所以必须要对管片背后的空隙选择合理的注浆材料进行充填。
注浆量的确定是以盾尾建筑空隙量为基础并结合地层、线路及掘进方式等。考虑适当的饱满系数,以保证达到充填密实的目的,根据施工实际,这里的饱满系数包括由注浆压力产生的压密系数,取决于地质情况的土质系数,施工消耗系数,由掘进方式产生的超挖系数等。一般主要考虑压密系数和超挖系数。以上饱满系数在考虑时须累计。
注浆压力主要取决于地层阻力,但与浆液特性,土仓压力,设备性能,管片强度也有关系。注浆压力通常为0.1~0.3 Mpa,一般计算是不准确,必须结合现场实际情况和地面沉降监测分析数据来确定。
注将过程有注浆压力、注浆量两个控制标准,以注浆压力控制注浆过程为主;如果地层自稳性好,地下水压小时,以注浆量控制为主。结合地面监测情况调整注浆量和浆液配合比,由于土体渗透系数比较小所以浆液分散率也很小,注浆量在2.5~3.5m3。
若注浆压力突然很小或注浆量超过常规30%时,需要引起高度重视,加强地面观察是否有漏浆现象,隧道范围内是否有通道或孔隙,查明原因后方可恢复正常掘进。 3盾构接收阶段
盾构接收(接收)阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利接收关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构接收前后监理需监督承包单位做好充分的盾构接收的准备工作,确保盾构以良好的姿态接收,就位在盾构接收基座上。
3.1盾构接收土体加固
盾构接收区域土体加固一般与始发区域土体加固是同时进行,对盾构接收土体加固效果的检验可参照对盾构始发土体加固。
8
3.2盾构接收基座设置
盾构接收基座用于接收后的盾构机,由于盾构接收姿态是未知的。在盾构接收前监理仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞圈面为原则),确保盾构机接收后能平稳、安全推上基座。
3.3接收前盾构姿态监控
在盾构接收前100环,对已贯通隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做贯通前复核测量,是准确评估盾构接收前的姿态和拟定接收段掘进轴线的重要依据。
3.4洞门围护结构凿除
盾构接收前需对接收井内围护结构背水面钢筋进行割除及砼凿除,通过打探孔实际验证盾构接收区域土体加固的效果。在洞门围护结构凿除后同样需对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察,判断接收区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全接收的要求。
3.5盾构接收接收
盾构接收(接收)准备工作就续后,盾构机向前推进,在前端刀盘露出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座的过程称为“盾构接收接收”。该关键环节应重点做好以下工作:
⑴观察接收洞口有无渗漏的状况,发现洞口渗漏及时封堵。 ⑵及时安装洞口拉紧装置,并检查其牢固性。
盾构法隧道工程是一项综合性施工技术(如包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、盾构施工安全技术等),通过多年来前人的不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术,尤其是近年来在全国地铁建设中得到了广泛的应用,盾构法施工技术也在原有的基础上不断的发展(单元、小直径逐步向多元、大直径),而且国产盾构的制造及施工技术也取得了可喜的成绩。盾构施工在地铁施工中也将得到更广泛的使用。
附件一:盾构施工工序管理和工艺标准参考图片
9