土倉壓力控制方法匯總

壓力艙內土體狀態(tài)控制辦法一、工程概況本標段區(qū)間隧道全部采用土壓平衡式盾構掘進，土壓平衡是運用盾構機切削的泥土充滿密封倉并保持適宜的土壓力來平衡開挖面的土體，從而達成對盾構正前方開挖面進行支護的目的。平衡壓力的設定是土壓平衡盾構施工的核心，維持和調節(jié)設定的壓力值又是盾構推動操作中的重要環(huán)節(jié)，其中涉及推力、推動速度和出土量三者的互有關系，對盾構施工軸線和地層變形量的控制起主導作用。因此，盾構推動過程中，要根據不同地質泥土厚度、地面建筑狀況并結合地表隆陷監(jiān)測成果及時調節(jié)設定土倉壓力，推動速度要保持相對平穩(wěn)，控制好每次的糾偏量，減少對土體的擾動，為管片拼裝發(fā)明良好條件。同時注漿量要根據推動速度、出碴量和地表監(jiān)測數據及時調節(jié)，將施工軸線的地層變形控制在允許的范疇內。二、土壓平衡工作原理土壓平衡盾構的開挖土艙由刀盤、切口盤、隔板及添加劑注入系統(tǒng)構成。將刀盤切削下來的碴土填滿土艙室，在切削刀盤背面裝有使土艙室內土砂強制混合的攪拌臂。借助盾構推動油缸的推力通過隔板進行加壓，產生泥土壓，這一壓力通過碴土及刀盤作用于整個作業(yè)面，使作業(yè)面穩(wěn)定，同時用螺旋輸送機排土，螺旋輸送機排土量與盾構推動量相適應，掘進過程中始終維持開挖土量與排土量平衡，維持土艙內土壓力穩(wěn)定在預定范疇內。土艙內的土壓力通過土壓傳感器進行測量，為確保預定的土壓力可通過控制推動力、推動速度、螺旋輸送機轉速來控制，控制原理見土艙土壓力控制示意圖。當土艙內的土壓力不不大于地層土壓力和水壓力時，地表將會隆起；當土艙內的土壓力不大于地層土壓力和水壓力時，地表將會下沉；因此土艙內的土壓力應與地層土壓力和水壓力平衡。三、土艙內初始土壓力值計算（理論值）3.1計算模型在飽和粘性土及粘性土層，盾構的荷載按全土柱進行計算。盾構周邊負荷分布狀態(tài)見下圖。圖2隧道負荷分布狀態(tài)（周邊）3.2計算根據①《土壓系列盾構施工法》。②《上海市軌道交通楊浦線(M8線)一期工程土建Ⅲ標工程地質勘測報告》。③盾構機操作闡明書④《上海市軌道交通楊浦線(M8線)一期工程線路施工圖》。⑤《上海市軌道交通楊浦線(M8線)一期工程區(qū)間圓形隧道構造原則圖》。⑥《上海市軌道交通楊浦線(M8線)一期工程區(qū)間襯砌圓環(huán)布置圖》。⑦國家和上海市有關地鐵、市政等有關施工技術及驗收規(guī)范、規(guī)程。3.3土壓力的影響因素:①土壓力值與地面沉降監(jiān)測關系前艙壓力應隨隧道上覆土厚度的變化而變化，但如單憑理論土壓來設定前艙壓力顯然不是很適宜的；另外，因土層的復雜性，如地面超載作用力的大小及建筑物基礎構造的不精確性，造成了土壓力設定值的計算成果不可能十分精確。再則，盾構機內部的土壓傳感器和自動模式控制器存在系統(tǒng)誤差。根據實際施工經驗，盾構機切口前方1.5D+H(D為盾構機外徑，H為盾構中心至地面高度)范疇內地面的沉降狀況與土壓力設定值親密有關，因此盾構前方地面沉降監(jiān)測成果可直接反映土壓力設定值與自然土壓力的吻合程度。在實際的施工中，可控制盾構機前的地面沉降量在負沉陷（隆起）0～2mm，如負沉降過大則應適宜調低壓力設定值，如發(fā)生正沉降則應適宜調高壓力設定值。②土壓力控制值與掘進速度關系合理設定土壓力控制值的同時應限制掘進速度，如掘進速度過快，螺旋輸送機轉速對應值達成極限，密封艙內土體來不及排出，會造成土壓力設定失控。因此應根據螺旋輸送機轉速（對應極限值）控制最高掘進速度，普通控制在以內。③進、出洞時土壓力控制值在進、出洞階段，因端頭井前基本上都是較開闊的場地，土體通過加固，設定前艙壓力時，應將著重點放在進出洞的安全上，除掘進速度應嚴格控制外，前艙壓力可相對設得低些。四、工程工作流程計算理論土壓力盾構出洞60m試推動調節(jié)推動參數正常推動推動速度、設立壓力值、理論壓力值、地表沉降量數據收集數據整頓、分析總結成果6、原始數據采集和分類=1\*GB2⑴收集整頓地面監(jiān)測資料；=2\*GB2⑵計算沿線理論土壓力值；=3\*GB2⑶收集整頓盾構機推動過程中實際土壓力值和對應推動速度，與理論值互相檢校，擬定合理的土壓力值。2.4黃興綠地站～延吉中路站（下行線）初始土壓力值計算根據隧道的埋深、采用盾構機的機型計算初始土壓力值見下表。黃興綠地站～延吉中路站土壓值表（下行線）序號里程理論土壓力（MPa）實際土壓力(MPa)備注P上P下P左P右12345678910111213延吉中路站～黃興綠地站土壓值表（上行線）序號里程理論土壓力（MPa）實際土壓力(MPa)備注P上P下P左P右1920212223242526272829303132333435362.6進出洞時土壓力控制值在出洞進洞階段，因端頭井前基本上都是較開闊的場地，土體通過加固，設定前艙壓力時，應將著重點放在進出洞的安全上，除掘進速度應嚴格控制外，前艙壓力可相對設得低些。三、盾構隧道防水施工1、項目概況本工程全線屬濱海平原地貌單元，沿線90m深度范疇內均為第四紀更新世（Q3）以來的松散沉積物，線路重要穿過灰色砂質粉土②3b層，灰色淤泥質粉質粘土③層，灰色淤泥粘土④層，灰色粘土⑤1a層和灰色粉質粘土⑤1b層。線路長距離穿越的④層和⑤1a層，土質均勻，透水性差，對盾構施工有利，但其工程地質性質較差，含水量高，空隙比大，強度低，壓縮性高，且穩(wěn)定時間長，在動力作用下易產生流變現象。第②層粉土和第③層粉質粘土對盾構施工不利。地下水水位埋深0.5～1.0m，水位動態(tài)為氣象型，承壓水動態(tài)較穩(wěn)定，壓力水頭普通距地表6～11m，沿地層滲入含有水平向不不大于垂直向的特性。為避免隧道內部滲漏，給竣工后隧道的運行管理和維修帶來問題，施工時應嚴格按設計規(guī)定及有關規(guī)范規(guī)定進行，對涉及到與防水有關的材料、機具、工藝進行嚴格控制和把關。對隧道底部和進出洞門、旁通道、螺栓孔和注漿孔等局部位置進行特殊解決，以確保建成的隧道不漏水，達成隧道的防水設計規(guī)定。2、隧道防水質量驗收原則不得有線流、滴流和漏泥砂，隧道內面平均漏水量不超出0.1L/m2/d。3、防水方法盾構法施工的隧道防水涉及管片本體防水、管片接縫防水、旁通道防水和隧道滲漏解決。3.1管片本體防水3.1.1材料、機具防水管片生產所用的水泥、砂、石子、粉煤灰、外加劑、鋼材等原材料均應符合國家質量原則的有關規(guī)定，且必須附有生產廠家的產品質量確保書，并按規(guī)定進行復驗。優(yōu)選供應廠家，合理組織材料供應，重視材料的標記。彈性密封墊應涂刷緩膨脹劑，以免在潮濕環(huán)境或遇水先期膨脹，影響最后防水能力。要確保止水橡膠條的粘貼質量，以防在襯砌運輸或施工過程中脫落；止水橡膠條質量要達成設計規(guī)定。3.1.2管片防水選用科學合理的防水混凝土配合比；完善制造工藝和養(yǎng)護方法，加強生產過程中的計量裝置的檢查校核和質量監(jiān)督控制；混凝土的澆搗、蒸養(yǎng)、拆模、修整、水養(yǎng)均應按照制訂的規(guī)定進行質量控制。管片鋼模在澆搗前須進行精度的檢查，并清理雜物。清理后的模具涂上脫模劑。模具組裝完畢后，必須對鋼模的內凈寬度進行檢查。鋼筋骨架入模后，必須檢查底部、兩端、兩側的混凝土保護層，管片中的預埋件錨固鋼筋必須與管片的主筋焊接牢固，預埋件就位必須與鋼模底弧面保持垂直密貼。對混凝土制品廠運抵工地的管片，除需提供出廠合格證外，工地質檢員還需按規(guī)范規(guī)定逐塊進行驗收。每個單塊成品管片都要進行外觀質量檢查和制作精度檢查，不合格的產品應作解決或報廢；為確保管片的抗?jié)B性能，除對管片混凝土進行抗?jié)B檢測外，還必須按國家強制性規(guī)范規(guī)定的管片抗?jié)B檢漏頻率，對單塊管片進行抗?jié)B檢測。其辦法是：將被檢管片置于專用測試架上，在管片外表面施以1.0Mpa水壓力，恒壓3小時，滲入深度不大于5mm為合格。抽檢不合格，嚴禁出廠，作報廢解決；加強管片堆放、運輸過程中的管理和檢查，避免管片產生附加應力而開裂或在運輸中碰掉邊角，確保管片完好；對管片破損的部位，表面用界面解決劑解決后，再用高標號防水砂漿進行修補。管片進洞后應作外觀檢查；鋼管片的防腐解決是盾構法隧道防水的一項重要內容，應考慮隧道的特定環(huán)境，采用有效的方法。按設計，鋼管片制作后先進行除銹解決，除銹后的鋼管片先在背板涂702環(huán)氧富鋅底漆一度，待固化后再涂H52-65環(huán)氧煤瀝青厚漿型防銹漆二度。內表面涂紅丹漆二度。為避免管片的接頭面漏水，普通施行防水條施工和嵌縫施工。防水條施工是在管片接頭面上設立防水條槽，將密封條貼在上面即可。嵌縫施工是在管片組裝結束后，在接頭面上設立的槽內填充上防水填料。3.2接縫防水3.2.1進出洞防水在洞門和區(qū)間隧道管片及和車站構造的剛性接頭中設立水膨脹橡膠止水條。施工縫設立止水條或止水帶，變形縫設立加厚的復合型彈性密封墊。在主體竣工后，對全部縫隙進行嵌縫施作，根據施工具體狀況，必要時可進行提前預注漿或施工時預埋注漿管進行后注漿。3.2.1.1在防水解決上，準時間可分為三個階段進行。一是進出洞的解決；二是進出洞期間的防水方法；三是進出洞后的防水封堵方法。3.2.1.2進出洞前的洞門解決根據洞門的地質條件和埋深，擬定洞門的封門（重要指車站構造作好后預留的洞門）解決方案。對于砂及粘土等軟弱地層，重要采用混凝土封門，在洞門處設立預埋鋼環(huán)，洞門與端墻間要進行必要的構造解決。盾構進洞時，將混凝土封門拆除。本標段洞門在車站施工時通過車站地下持續(xù)墻和混凝土封堵的方式進行防水。3.2.1.3進出洞期間的防水方法出洞時，在洞門開放后，盾構應盡快推抵開挖面，封閉洞口。達成時，應盡快推出洞門封閉。本標段按設計規(guī)定在洞門設立簾布橡膠板和圓環(huán)板等防水裝置并在盾構進出洞時注速凝水硬性雙液漿對洞門進行封堵。3.2.1.4進出洞防水封堵方法盾構始發(fā)準備完畢，切口環(huán)進入洞門后應立刻進行洞門圈的封堵，在盾尾進入掌子面土體后，壓注速凝水硬性雙液封堵；在盾構到站刀盤完全脫離隧道后，也應立刻固定翻板進行洞門圈的封堵，及時對隧道進行注漿充填，以確保盾構到站后地表的穩(wěn)定。同時，現澆洞門的施工要嚴格按設計的防水規(guī)定進行操作。施工時若混凝土達成一定的強度再注以化學固接劑進行封堵。嚴禁直接澆灌混凝土封堵。3.2.2螺栓孔防水螺旋孔的密封圈采用遇水膨脹橡膠材料，運用壓實和膨脹雙重作用加強防水，使用壽命終止能夠進行更換，另外管片連接件的防腐解決是延長使用壽命，避免隧道滲漏的重要方面，且上海市地區(qū)的地下水對鋼筋構造有弱腐蝕性，因此不能無視對連接螺栓的防腐解決。管片連接件采用在其表面加鋅基鉻酸鹽涂層的辦法確保螺栓不被水浸銹蝕。連接件的防腐解決應進行鹽霧實驗，實驗次數為每個區(qū)間作兩次。3.2.3注漿孔防水注漿孔的防水封堵采用密封圈和密封塞，密封圈用遇水膨脹橡膠制作。必要時也應用聚氨脂密封膠進行完全封閉，進行封閉前徹底去除孔內的殘存物。3.3旁通道防水旁通道的防水，在初次支護時可視地下水狀況做出某些引排和封堵，二次襯砌采用防水混凝土。二次襯砌施作前鋪設無紡布+EVA防水板進行防水，施工縫設立遇水膨脹橡膠止水條。對旁通道處前后各5環(huán)正洞襯砌管片進行全環(huán)嵌縫解決，更有助于旁通道與正線隧道的接口部位的防水。施工中應注意下列幾點：①鋪設無紡布和EVA之前，應清理初次支護的表面，割除外露鋼筋頭、注漿管等尖利器物，鑿除突出墻面的噴射料，使表面基本平整；②防水板的焊接應使用專用焊縫焊機，并應先在地面上試焊，檢查焊縫強度和密封性能后，方可正式進洞焊接；③無紡布如用射釘槍固定，其釘孔處必須用專用密封圈密封，避免水從釘孔滲出；④每道焊縫必須通過認真認真的檢查，有問題處要補焊，特別是拐角部位兩個面搭接處，應嚴把焊接質量關；⑤拐角搭接處和超挖部位等復雜面，不應將防水板繃的太緊，避免施作二次襯砌時將防水板拉破；⑥遇水膨脹橡膠止水條的安裝一定要按設計規(guī)定進行施工。3.4隧道滲漏解決工程施工完畢后，對全部的滲漏處均應進行修補，使之完全達成防水等級規(guī)定。按設計規(guī)定，管片最大裂縫允許寬度為0.2mm。旁通道和洞門最大裂縫寬度的大小，漏水的裂縫均應進行修補。具體施工辦法為：（1）涂抹解決①若裂縫為0.15mm下列濕裂縫或微滲裂縫時，用無機水性高滲入密封劑涂刷封閉解決；②若裂縫為0.20mm以上的干裂縫時，采用聚氨酯、聚硫材料涂抹封閉；或采用聚合物水泥（氯丁膠乳、氯偏乳液、丙烯酸酯乳液）涂抹或砌抹封閉。（2）注漿解決①因外荷變化可能發(fā)展到0.20mm以上的滲漏或裂縫雖在0.20mm下列，但漏水較多時，采用注漿解決，注漿材料為聚氨酯（