土壓平衡盾構(gòu)克泥效同步注入抑制沉降施工工法

1土壓平衡盾構(gòu)克泥效同步注入抑制沉降施工工法近些年來，隨著城市的日益發(fā)展，大城市逐步形成了以地鐵交通為主體的交通格局，而盾構(gòu)法因其具有對(duì)周圍環(huán)境影響較小已成為修建地鐵的主要施工手段。然而盾構(gòu)區(qū)間隧道多分布于城區(qū)，沿線必將穿過繁華的商業(yè)鬧市區(qū)，建筑物及地下管道密集，而且隨著線路的增多，較多城市的軌道交通都進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的時(shí)代，軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)不可避免地帶來新建隧道與已建隧道之間相互平行、重疊、交叉或者穿越等復(fù)雜的施工情況。尤其是當(dāng)盾構(gòu)下穿既有線，例如國(guó)鐵、運(yùn)營(yíng)隧道等，由于影響面之大，盾構(gòu)鄰近施工時(shí)，即使是微小的前期策劃階段，經(jīng)過認(rèn)真分析盾構(gòu)掘進(jìn)造成地面沉降的規(guī)律和機(jī)理，研究盾構(gòu)機(jī)本身構(gòu)造后發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中，雖然采用盾構(gòu)機(jī)同步注漿系統(tǒng)，填充盾體外殼和管片之間的環(huán)形空隙，抵抗圍巖變形，但是由于國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造的限制，同步注漿系統(tǒng)只能通過盾尾由盾構(gòu)機(jī)本身的構(gòu)造可知，為了減少了盾體和土體的摩擦，一般大于盾體2~5cm，如此以來，在盾構(gòu)機(jī)盾體范圍內(nèi)形成的開挖輪廓和盾體之間就存在一個(gè)環(huán)形構(gòu)造空隙。由于前盾、中盾、盾尾直徑不同，此構(gòu)造空隙一般平均為2cm（由于盾體格的情況下，若不有效填充其本身的構(gòu)造空隙，勢(shì)必會(huì)引起該部分土體的應(yīng)力釋放，造成地表變形增大。通過引進(jìn)一種來自日本的克泥效材料，在盾構(gòu)機(jī)制造階段，盾體前方設(shè)置徑向注漿孔，采用一定的配比和參數(shù)控制，同步注入克泥效，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造空隙的有效填充，抵抗變形。經(jīng)過實(shí)踐證明，成功應(yīng)用于該工程案例，順利完成盾構(gòu)下穿鐵路掘進(jìn)的地表變形控制，在盾構(gòu)機(jī)工廠制作階段，只需在盾體前方設(shè)置徑向注漿孔，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，無(wú)須注入閥組及注入管來注入溶液及水玻璃至土倉(cāng)上方注入孔或盾構(gòu)機(jī)四周徑向口來進(jìn)行混合液B液體按照一定的比例和參數(shù)注入，A液為特殊膨潤(rùn)土和水配置，B液為水玻璃和水配置，混合液形成克泥效材料，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)若發(fā)生沉降，空洞、噴涌等危險(xiǎn)情況時(shí)，該材料的止水、充填及支撐等特性可以即時(shí)的達(dá)到補(bǔ)救，且不會(huì)產(chǎn)生過于昂貴的支出，使用方式也簡(jiǎn)22.3.2黏稠度高，一般為300~502.3.3抗稀釋性和擋水性，浸入水中12h后不發(fā)生稀釋現(xiàn)象。2.3.4具有較高的抗沉陷性，巖塊沉陷試驗(yàn)中可保在盾構(gòu)臨近和穿越施工中，對(duì)于沉降要求較為嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)源，比如說穿越國(guó)鐵、穿越大型社區(qū)、房屋或穿越既有線路等。采用不同的配合比和注入方法，克泥效工法可用于控制刀在軟弱地層或由于盾構(gòu)機(jī)的長(zhǎng)度或重量之平衡而導(dǎo)致機(jī)頭向下，在此情形下，即使操作3千斤頂或使用中折裝置，控制也相當(dāng)困難，若是勉強(qiáng)揚(yáng)起機(jī)頭角度的話反而會(huì)導(dǎo)致地盤下沈3.3停機(jī)保壓，盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)期停止時(shí)的土壓保持，使用克泥效的話，再發(fā)進(jìn)時(shí)土倉(cāng)內(nèi)沒有在到達(dá)前方的地層改良區(qū)，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入之前，一邊向四周注入克泥效一邊掘進(jìn)。用克泥效填充因外周刀頭挖掘而造成的盾構(gòu)機(jī)外周空隙，從而提高止水性。克泥效作為潤(rùn)滑材料克泥效（clayshock)是從日本引進(jìn)的一種比例混合后，瞬間形成為高黏度、不會(huì)硬化的可塑性黏土（黏度可通過改變兩液配合比的方度為300dPa-s、發(fā)蠟黏度為450dPa.s。其中特殊粘土由合成鈣基黏土礦物、纖維素膠體穩(wěn)定劑和分散劑構(gòu)成，合成鈣基黏土礦物占總重量的98%～99%，纖維素衍生劑占總重本工程中采用的克泥效工法是在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的同時(shí)，采用特殊膨潤(rùn)土液（黏土）和強(qiáng)塑劑（水玻璃）兩液利用成套設(shè)備（操作較為簡(jiǎn)單）或者雙液漿拌合設(shè)備，在盾構(gòu)機(jī)主機(jī)內(nèi)混合后從前體肩部的徑向注漿孔注入的方式?；旌虾蟮囊后w呈黏稠狀，可以及時(shí)充填盾構(gòu)4機(jī)掘進(jìn)引起的盾體與土體的間隙，受克泥效較高的抗沉陷性以及黏稠性能，能有效抵抗圍巖克泥效填克泥效填充刀盤開挖輪材料、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)材料、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)A、B液試配邊掘進(jìn)邊注入穿越風(fēng)險(xiǎn)源地面監(jiān)測(cè)及信息化施工盾構(gòu)機(jī)制作盾體預(yù)留徑向注漿孔現(xiàn)場(chǎng)拌合漿液盾體預(yù)留徑向注漿孔5克泥效材料是采用特殊黏土與強(qiáng)塑劑以一定的比例混合后，瞬間形成為高黏度、不會(huì)硬的克泥效材料是由合成鈣基黏土礦物、纖維素衍生劑、膠體穩(wěn)定劑和分散劑構(gòu)成，其中合成克泥效是由A液、B液按照一定的比例快速可調(diào)。基于以上因素，選擇2臺(tái)獨(dú)立變頻控制的軟管擠壓子流量計(jì)等配套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)克泥效注漿。所選擇的設(shè)備具備緊湊、便攜的特點(diǎn)，少占用盾構(gòu)在盾構(gòu)機(jī)靠近盾尾附近臺(tái)車一側(cè)放置并固定拌合、注入設(shè)備，接入臨時(shí)水電，進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。高壓注入管道長(zhǎng)度滿足接入前盾預(yù)留徑向孔要求?？四嘈Р牧蠟榇b計(jì)量，水玻璃為土漿液A（膨潤(rùn)土：水=450kg:800kg）+水玻璃液B6 使用兩臺(tái)注漿機(jī)，各自負(fù)責(zé)A、B液體的泵送，依次安裝流量計(jì)、注入軟管，最后將兩個(gè)注漿機(jī)的注入軟管連接安裝混合器，形成最后注入7號(hào)123水位1機(jī)臺(tái)22桶個(gè)13個(gè)24m5個(gè)81.在開工前制定詳細(xì)的注漿作業(yè)指導(dǎo)書，并進(jìn)行詳細(xì)的混合液配比試驗(yàn)，選定合適的注2.確保進(jìn)場(chǎng)的原材料合格，并提前檢查調(diào)試攪拌設(shè)備、檢查注漿管路確保管路暢通、檢3.制訂詳細(xì)的注漿施工設(shè)計(jì)和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，嚴(yán)格按要求實(shí)施注漿、檢查、記錄、分析，及時(shí)做出P（注漿壓力）—Q（注漿量）—t（時(shí)間）曲線，分析注漿速度4.注漿作業(yè)由富有經(jīng)驗(yàn)的土木工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)注漿技術(shù)和管理工作，并由熟練工人進(jìn)行5.根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，修正6.做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)，注漿材料供應(yīng)，定時(shí)對(duì)注漿管路及設(shè)備進(jìn)行清洗,保證注漿得拆除管路或松開管路接頭，以免漿液噴出傷人；在拆除管路及注漿泵操作時(shí)應(yīng)正確佩戴勞8.5嚴(yán)禁用水沖洗控制面板、配電箱等電器及控制設(shè)備，臨時(shí)用電必須符合《臨電規(guī)范》堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理、化害為利”的原間環(huán)境保護(hù)的要求。采取各種有效措施，對(duì)容易引起環(huán)境污染的各種渠道嚴(yán)格控制，明確環(huán)9在盾構(gòu)穿越重大風(fēng)險(xiǎn)源過程中，通過同步注入克泥效，及時(shí)填充盾構(gòu)機(jī)和開挖土體之間的空隙，起到有效止水、填充作用，抑制地表沉降。該材料作為一種新型材料，特性可以滿足施工要求，作為洞內(nèi)一種加固處理措施，可有效減少地面建筑物保護(hù)和加固的工程量，同干擾因素多，對(duì)于穿越鐵路地段，一般加固方案需要多方審批通過，施工需要辦理繁瑣的手但是可有效減少或者省去構(gòu)筑物地面的保護(hù)和加固措施，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，綜合分析效益較1.在盾構(gòu)穿越重大風(fēng)險(xiǎn)源，比如穿越鐵路、地鐵既有線、重要構(gòu)筑物時(shí)，對(duì)沉降指標(biāo)要求嚴(yán)格，應(yīng)用實(shí)踐證明，采用克泥效，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的同時(shí)同步注入，及時(shí)填充了盾體和土體的空隙，有效抑制了土體的沉降，效果較為明顯，對(duì)于重大風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避和構(gòu)筑物的保護(hù)，武昌站（隧道頂距離四號(hào)線車站底板僅為2m安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高。其中在），武~瑞區(qū)間隧道在里程右DK22+424.157~右DK22+454.117范圍內(nèi)下穿地鐵四號(hào)線武昌火車站站。穿越段長(zhǎng)度32米（左線1188環(huán)~1208環(huán)，右線1122~1143環(huán)地面埋深約地鐵四號(hào)線武昌火車站站為地下二層框架結(jié)構(gòu)，基坑最大深度約：23.56m。圍護(hù)采用鉆孔樁和SMW工法樁，區(qū)間隧道左右線下穿處即為預(yù)留工法樁范圍，隧道頂距離站臺(tái)板頂板施工過程中采取的技術(shù)控制參數(shù)：嚴(yán)格A、B液體各自配合比