特殊地段的盾構(gòu)施工技術(shù)措施

1、特殊地段的盾構(gòu)施工技術(shù)措施摘要 :盾構(gòu)在地鐵區(qū)間的特殊地段施工,必須作好充足的施工準(zhǔn)備和施工技術(shù)措施。 關(guān)鍵詞 :地鐵區(qū)間 ;盾構(gòu)施工 ;技術(shù)措 施廣州西場站 西村站地鐵區(qū)間施工標(biāo)段 ,沿線兩側(cè)為密集 民居、酒店、辦公樓、 商店等 ,交通繁忙 ,上部地面為環(huán)市西路 , 區(qū)間線路穿越廣茂鐵路,地形平坦 ,略有起伏 ,其中有巖溶和溶蝕空洞、 內(nèi)環(huán)高架橋樁、 基巖球狀風(fēng)化體地段 （風(fēng)化深槽 ）、泥 質(zhì)粉砂巖、上軟下硬巖段等特殊地段。其中廣州火車站 草暖公園區(qū)間段下穿過廣州火車站廣場,到達(dá)草暖公園 ,施工難度大。根據(jù)現(xiàn)場實際情況 ,做出相應(yīng)的盾構(gòu)施工技術(shù)措施。1 盾構(gòu)通過巖溶和溶蝕空洞本工程隧道左右線

2、均存在巖溶和溶蝕空洞,左線溶蝕空洞約為0.8 m高，右線在YCK 7+522 和YCK 7+576 處存在溶 蝕空洞，其中較大的溶蝕空洞為2.7 m高,對盾構(gòu)掘進(jìn)造成極為不利的影響 ,極有可能發(fā)生突泥、突水、地面沉陷、盾構(gòu)機被 卡等嚴(yán)重事故。為保證盾構(gòu)掘進(jìn)順利通過 ,必須提前探明隧道穿過的巖溶 裂隙的位置、形狀、尺寸大小、充填物性質(zhì)等,并及時處理。施工采取以下措施探測和處理 :(1) 開工前 ,進(jìn)行補充地質(zhì)勘探 ,在左右線溶蝕空洞地段加 密勘探，在勘探場地允許的前提下，使部分鉆孔間距達(dá)到10 m ,進(jìn)一步查明該段條件地層地質(zhì)條件,對可能出現(xiàn)巖溶裂隙的段落、巖溶裂隙的規(guī)模、 充填物等情況 ,提前

3、作出盾構(gòu)掘進(jìn)方案。(2) 對盾構(gòu)機適當(dāng)改造 ,針對地質(zhì)情況 ,盾構(gòu)機增設(shè)超聲波探測系統(tǒng)。盾構(gòu)掘進(jìn)施工時通過發(fā)射超聲波 ,可對刀盤前方 30 m范圍內(nèi)的巖溶裂隙、砂土層中的孤石等分布情況進(jìn)行探測，利用專業(yè)軟件對接收到的反射波分析,即可精確查明巖溶裂隙或孤石的位置、形狀、尺寸大小、充填物性質(zhì)等。(3) 根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報的資料 ,對分布于盾構(gòu)周邊的巖溶裂隙 ,通過地面注漿的辦法進(jìn)行超前注漿加固或回填。對巖溶 裂隙要提前確定注漿方案 ,根據(jù)其位置、形狀、充填物性質(zhì),確定實施超前注漿的里程位置、注漿品種及配合比、注漿壓力、注漿量等參數(shù)(4) 盾構(gòu)通過巖溶空洞位置時 ,要制定嚴(yán)格的盾構(gòu)施工計 劃和實際可行

4、的掘進(jìn)參數(shù) ,調(diào)整合理的泡沫添加參數(shù) , 使所注 入的泡沫能在開挖面形成良好的泥膜 ,保持其充填物的穩(wěn)定。(5) 掘進(jìn)通過后 ,在管片背襯及時施作二次補強注漿 ,控制 巖溶裂隙內(nèi)充填物的變形 ,使圍巖保持穩(wěn)定。2 盾構(gòu)通過環(huán)市內(nèi)環(huán)高架橋樁基本區(qū)間段在西村站 廣州火車站段下穿內(nèi)環(huán)高架橋樁基 礎(chǔ)。其中有 3 處 4 根樁基侵入隧道 ,需要進(jìn)行樁基托換 ,其余樁 基大多在隧道左、右線之間。盾構(gòu)機通過樁基礎(chǔ)除采取一般 措施外并進(jìn)行特殊處理。(1) 合理控制推進(jìn)速度 ,保證連續(xù)均衡施工 ,避免較長時間 的擱置 ;(2) 嚴(yán)格控制出土量 ,防止不合理的超挖和欠挖 ;(3) 盾構(gòu)在穿越這些建 (構(gòu))筑物的過

5、程中 ,變化不可過大、過頻 ,每次縱坡變化不得超過 0.2%;(4) 同步注漿要及時、適量 ,以有效控制地層沉降 ;(5) 根據(jù)地面沉降情況 ,必要時可針對性地進(jìn)行二次補壓 注漿 ;(6) 配備必要的機動設(shè)備 ,一旦發(fā)生意外情況則迅速投入 搶險 ;(7) 通過預(yù)先設(shè)置的觀測點對建 (構(gòu) )筑物進(jìn)行監(jiān)測 ,如果發(fā) 現(xiàn)異常變形 ,必須立即停止施工 ,根據(jù)實際情況采取調(diào)整施工 參數(shù)或?qū)?(構(gòu) )筑物進(jìn)行適當(dāng)處理。3 盾構(gòu)通過球狀風(fēng)化體地段 ( 風(fēng)化深槽 )地質(zhì)剖面圖顯示本區(qū)間內(nèi)中風(fēng)化巖層中有存在微風(fēng)化的 情況 ,強風(fēng)化地層中存在部分中風(fēng)化地層。詳勘報告認(rèn)為該巖 區(qū)全、強風(fēng)化帶內(nèi)可能還存在未被揭露的

6、中、微風(fēng)化巖球狀 風(fēng)化體。盾構(gòu)施工時要采取的主要技術(shù)措施如下 :(1) 盾構(gòu)進(jìn)入砂巖區(qū)段后 ,要嚴(yán)格監(jiān)測推進(jìn)油缸和盾構(gòu)機姿態(tài)的突然變化及土倉壓力和出碴量的變化,如發(fā)現(xiàn)異常 ,應(yīng)進(jìn)入土倉進(jìn)行檢查，以判斷是否存在球狀風(fēng)化體,并確定球狀風(fēng)化體與刀盤的位置關(guān)系。工作步驟如圖1。(2) 利用土倉內(nèi)安裝的超聲波探測系統(tǒng)時刻監(jiān)視掌子面前方的變化 ,提前發(fā)現(xiàn) 前方的孤石 ,根據(jù)情況采用提前加固孤石旁地層或用沖擊鉆提 前破碎的方法處理。(3) 掘進(jìn)過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤受力狀態(tài),確保其不超載并觀測刀盤是否受力不均 ,以防刀盤產(chǎn)生變形。(4) 針對球狀風(fēng)化體巖質(zhì)較硬的特點,刀具應(yīng)以盤形滾刀為主 ,掘進(jìn)時采用高轉(zhuǎn)

7、速將其切削成碎塊。若掘進(jìn)速度相當(dāng)慢 或球狀風(fēng)化體隨刀盤一起滾動時 ,應(yīng)進(jìn)入土倉進(jìn)行人工處理。(5) 在工作面穩(wěn)定性差的情況下 , 進(jìn)入土倉時必須建立一 定的氣壓 ,此時應(yīng)按相應(yīng)的規(guī)程進(jìn)行工作。(6) 在工作面穩(wěn)定性極差的情況下 ,如條件允許可從地表 采用注漿加固的方式進(jìn)行地層加固,然后再進(jìn)行處理 ;如條件不允許 ,可以應(yīng)用配備在盾構(gòu)機上的超前注漿孔對工作面進(jìn)行 注漿加固 ,然后再進(jìn)行處理。 4 泥質(zhì)粉砂巖段掘進(jìn)本標(biāo)段從始發(fā)到吊出 ,中間多段穿越泥質(zhì)粉砂巖。粉砂巖遇水易軟化崩解。盾構(gòu)掘進(jìn)時可能會在刀盤特別是刀盤的中 心部位產(chǎn)生 “泥餅 ”,當(dāng)產(chǎn)生泥餅時 ,掘進(jìn)速度急劇下降 ,刀盤 扭矩也會上升

8、,大大降低開挖效率 ,甚至無法掘進(jìn)。首先,利用WIRTH -NFM盾構(gòu)機具有防止泥餅產(chǎn)生 的特點如圖 2 所示。(1) 刀盤面板與后部土倉密封隔板共同組成土倉 , 隔板上 的中心圓餅和周圍圓環(huán)都是靜止不轉(zhuǎn)并設(shè)攪拌棒。掘進(jìn)時,刀盤面板與隔板之間存在相對運動,攪拌棒可充分?jǐn)嚢璨晖?,從而可減少在土倉中產(chǎn)生泥餅的可能。(2) 中心開口率大 ,且中心刀可及時更換成片式刮刀,使開口率進(jìn)一步增大。中心刀盤面板和中心隔板之間存在相對運 動,借助于攪拌棒充分?jǐn)嚢璨晖?,不易產(chǎn)生泥餅。(3) 通過面板上的泡沫注入口,向刀盤面板和土倉中注入泡沫劑 ,一方面清刷刀具上糊的粘土 ,降低刀具溫度 ,也可以改 善土倉內(nèi)的

9、碴土性能 ,增加碴土的流塑性 ,防止形成泥餅 ,堵塞 土倉及螺旋輸送機。其次 ,施工中采取以下技術(shù)措施(1) 在到達(dá)這種地層之前把刀盤上的中心滾刀更換為片 式刮刀 ,進(jìn)一步增加刀盤的開口率。(2) 加強盾構(gòu)掘進(jìn)時的地質(zhì)預(yù)測和泥土管理,特別是在粘性土中掘進(jìn)時 ,要更加密切注意開挖面的地質(zhì)情況和刀盤的工 作狀態(tài)。(3) 在這種地層掘進(jìn)時應(yīng)適量增加泡沫的注入量和選擇 比較大的泡沫加入比例 ,減小碴土的粘附性 ,降低泥餅產(chǎn)生的 機率。(4) 一旦產(chǎn)生泥餅 ,及時采取對策 ,必要時采用人工處理的 方式清除泥餅。(5) 必要時螺旋輸送機內(nèi)也要加入泡沫,以增加碴土的流動性 ,利于碴土的排出。5 盾構(gòu)在上軟下

10、硬段巖層掘進(jìn)在軟巖和硬巖分界處 ,部分區(qū)段內(nèi)堅硬巖層僅在隧道開挖面下半部分出露 (半軟半硬 )。本區(qū)間大部分地層均上軟下硬。 盾構(gòu)在穿越上軟下硬區(qū)段時 ,由于上下巖層強度相差較大 ,盾 構(gòu)容易上拋 ,此施工段施工重點是盾構(gòu)機的使用控制。(1) 適當(dāng)放慢掘進(jìn)速度 , 使盾構(gòu)刀盤能對正面堅硬巖層進(jìn) 行充分破碎 ;(2) 合理利用盾構(gòu)鉸接千斤頂 ,改變刀盤傾角以加強對硬 巖部位的切割 ,提高盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的軸線控制能力 ;(3) 調(diào)整盾構(gòu)機推進(jìn)千斤頂?shù)膮^(qū)域油壓,硬巖區(qū)域推進(jìn)千斤頂油壓較軟巖部位適當(dāng)加大 ,以控制千斤頂?shù)暮狭ψ饔命c、 抵消上拋力 ,控制好盾構(gòu)軸線位置和隧道坡度。(4) 利用刀盤邊緣的擴挖刀 ,對下部硬巖部分適量擴挖以 避免盾構(gòu)上拋。(5) 如果上部太軟掘進(jìn)時出現(xiàn)塌陷 ,則應(yīng)考慮地表注漿加 固。一般情況下可以通過保持一定的土壓防止上部掌子面坍 塌。6 小結(jié)在廣州 ,地鐵施工正在大面積地推進(jìn) ,施工中遇到很多特 殊地段 ,地鐵施工者特別情況特別處理 ,做出相