盾构法施工轴线控制
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盾构法隧道施工质量通病及防治措施盾构法隧道施工的质量控制重点是建成的隧道实际轴线与设计轴线的一致性;另外,隧道的综合防水能力,隧道施工过程对地层的扰动、对周围环境的影响等也是反映隧道施工质量的重要指标.为了保证隧道施工质量能符合相关标准,对盾构法施工的每道施工工序的质量均应严格控制,保证各关键技术参数达到能控制工程质量标准的范围.第一节盾构进、出洞盾构进出洞是盾构法隧道施工中的一道关键工序.在进、出洞过程中,施工环节多,工作量集中,各工种交叉施工频繁,设备、人员众多,工作零乱,因此,加强质量管理和控制尤为重要.1、盾构基座变形1.1、现象在盾构进出洞过程中,盾构基座发生变形,使盾构掘进轴线偏离设计轴线.1.2、原因分析⑴盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行,盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力;⑵盾构基座的整体刚度、稳定性不够,或局部构件的强度不足;⑶盾构姿态控制不好,盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角,致使盾构基座受力不均匀;⑷对盾构基座的固定方式考虑不周,固定不牢靠.1.3、预防措施⑴盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致,当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时,可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置,切点必须取洞口内侧面处;⑵基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力;⑶合理控制盾构姿态,尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致;⑷盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实,保证接触面积满足要求.1.4、治理方法⑴先停止推进,对已发生变形破坏的构件分析破坏原因,进行相应的加固.对需要调换的部件,先将盾构支撑加固牢靠,再调换被破坏构件;⑵盾构基座的变形确实严重,盾构在其上又无法修复和加固时,只能采取措施使盾构脱离基座,创造工作条件后对基座作修复加固.2、盾构后靠支撑位移及变形2.1、现象在盾构出洞过程中,盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移.2.2、原因分析⑴盾构推力过大,或受出洞千斤顶编组影响,造成后靠受力不均匀、不对称,产生应力集中;⑵盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够;⑶组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够,各构件间的焊接强度不够;⑷后靠与负环管片间的结合面不平整.2.3、预防措施⑴在推进过程中合理控制盾构的总推力,且尽量使千斤顶合理编组,使之均匀受力;⑵采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙,除充填密实外,还必须确保填充材料强度,使推力能均匀地传递至工作井后井壁.在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作;⑶对体系的各构件必须进行强度、刚度校验,对受压构件一定要作稳定性验算.各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠,各构件安装要定位精确,并确保电焊质量以及螺栓连接的强度;⑷尽快安装上部的后盾支撑构件,完善整个后盾支撑体系,以便开启盾构上部的千斤顶,使后盾支撑系统受力均匀.2.4、治理方法⑴对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除,重新充填,并经过养护后达到要求强度再恢复推进;⑵对变形的构件进行修补及加固.根据推进油压及千斤顶开启数量计算出发生破坏时的实际推力,对后靠体系进行校验;⑶对于发现裂缝的接头及时进行修补.3、凿除钢筋混凝土封门产生涌土3.1、现象在拆除洞封门过程中,洞门前方土体从封门间隙内涌人工作井(接收井)内.3.2、原因分析⑴封门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳,自立性达不到封门拆除所需的施工时间;⑵地下水丰富,土体软弱自立性极差;⑶封门拆除工艺编制不合理或施工中发生意外,造成封门外土体暴露时间过长.3.3、预防措施⑴根据现场土质状况,制定合理的土体加固方案,并在拆封门前设置观察孔,检测加固效果,以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门;⑵布置井点降水管,将地下水位降至能保证安全出洞水位;⑶根据封门的实际尺寸,制定合理的封门拆除工艺,施工安排周详,确保拆封门时安全、快速.3.4、治理方法创造条件使盾构尽快进入洞口内,对洞门圈进行注浆封堵,减少土体流失.4、盾构出洞段轴线偏离设计4.1、现象盾构出洞推进段的推进轴线上浮,偏离隧道设计轴线较大,待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内.4.2、原因分析⑴洞口土体加固强度太高,使盾构推进的推力提高.而盾构刚出洞时,开始几环的后盾管片是开口环,上部后盾支撑还未安装好,千斤顶无法使用,推力集中在下部,使盾构产生一个向上的力矩,盾构姿态产生向上的趋势;⑵盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形,引起盾构轴线上浮;⑶未及时安装上部的后盾支撑,使上半部分的千斤顶无法使用,将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线;⑷盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足.4.3、预防措施⑴正确设计出洞口土体加固方案,设计合理的加固方法和加固强度.施工中正确把握加固质量,保证加固土体的强度均匀,防止产生局部的硬块、障碍物等;⑵施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压;⑶及时安装上部后盾支撑,改变推力的分布状况,有利盾构推进轴线的控制,防止盾构上浮现象;⑷正确操作盾构,按时保养设备,保证机械设备的完好.4.4、治理方法⑴施工过程中在管片拼装时加贴楔子,调正管片环面与轴线的垂直度,便于盾构推进纠偏控制;⑵在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏,改善推进后座条件:⑶用注浆的办法对隧道作少量纠偏,便于盾构推进轴线的纠偏.5、盾构进洞时姿态突变5.1、现象盾构进洞后,最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差,影响了隧道的有效净尺寸.5.2、原因分析⑴盾构进洞时,由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致,盾构姿态产生突变, 盾尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化;⑵最后两环管片在脱出盾尾后,与周围土体间的空隙由于洞口处无法及时地填充,在重力的作用下产生沉降.5.3、预防措施⑴盾构接收基座要设计合理,使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙;⑵将进洞段的最后一段管片,在上半圈的部位用槽钢相互连结,增加隧道刚度;⑶在最后几环管片拼装时,注意对管片的拼装螺栓及时复紧,提高抗变形的能力;⑷进洞前调整好盾构姿态,使盾构标高略高于接收基座标高.5.4、治理方法在洞门密封钢板未焊接以前,用整圆装置将下落的管片向上托起,纠正误差.6、盾构进、出洞时洞口土体大量流失6.1、现象进出洞时,大量的土体从洞口流入井内,造成洞口外侧地面大量沉降.6.2、原因分析⑴洞口土体加固质量不好,强度未达到设计或施工要求而产生塌方,或者加固不均匀, 隔水效果差,造成漏水、漏泥现象;⑵在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后,盾构未及时靠上土体,使正面土体失去支撑造成塌方;⑶洞门密封装置安装不好,止水橡胶帘带内翻,造成水土流失:⑷洞门密封装置强度不高,经不起较高的土压力,受挤压破坏而失效;⑸盾构外壳上有突出的注浆管等物体,使密封受到影响;⑹进洞时未能及时安装好洞圈钢板;⑺进洞时土压力末及时下调,致使洞门装置被顶坏,大量井外土体塌入井内.6.3、预防措施⑴洞口土体加固应提高施工质量,保证加固后土体强度和均匀性;⑵洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作;⑶洞门密封圈安装要准确,在盾构推进的过程中要注意观察,防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈.密封圈可涂牛油增加润滑性;洞门的扇形钢板要及时调整,改善密封圈的受力状况;⑷在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体,在相应位置设计可调节的构造,保证密封的性能;⑸盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置,及时地将洞口封好;⑹盾构将进入进洞口土体加固区时,要降低正面的平衡压力.6.4、治理措施⑴将受压变形的密封圈重新压回洞口内,恢复密封性能,及时固定弧形板,改善密封橡胶带的工作状态;⑵对洞口进行注浆堵漏,减少土体的流失.第二节盾构掘进盾构掘进是盾构法隧道施工的主要工序,要保证隧道的实际轴线和设计轴线相吻合, 并确保管片圆环拼装质量,使隧道不漏水,地面不产生大的变形.1、土压平衡式盾构正面阻力过大1.1、现象盾构推进过程中,由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形.1.2、原因分析⑴盾构刀盘的进土开口率偏小,进土不畅通;⑵盾构正面地层土质发生变化;⑶盾构正面遭遇较大块状的障碍物;⑷推进千斤顶内泄漏,达不到其本身的最高额定油压;⑸正面平衡压力设定过大;⑹刀盘磨损严重.1.3、预防措施⑴合理设计进土孔的尺寸,保证出土畅通;⑵隧道轴线设计前,应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查,摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置、深度,以使轴线设计考虑到这一状况;⑶详细了解盾构推进断面内的土质状况,以便及时优化调整土压设定值、推进速度等施工参数;⑷经常检修刀盘和推进千斤顶,确保其运行良好;⑸合理设定平衡压力,加强施工动态管理,及时调整控制平衡压力值.1.4、治理方法⑴采取辅助技术,尽量采取在工作面内进行障碍物清理,在条件许可的情况下,也可采取大开挖施工法清理正面障碍物;⑵增添千斤顶,增加盾构总推力.2、泥水加压平衡式盾构正面阻力过大2.1、现象盾构推进过程中,由于正面阻力过大造成盾构推进困难.2.2、原因分析⑴泥水平衡系统不能建立或泥水压力过大;⑵盾构刀盘的进土开口率偏小,进土不畅通;⑶盾构正面地层土质发生变化;⑷盾构正面遭遇较大块状的障碍物;⑸推进千斤顶内泄漏,达不到其本身的最高额定油压.2.3、预防措施⑴严格控制泥水质量,准确设定泥水平衡压力、推进速度等施工参数,同时确保泥水输送系统的正常运行;⑵详细了解盾构推进断面内的土质状况,以便及时优化调整平衡压力设定值、推进速度等施工参数,同时配制与土质相适应的泥水;⑶在盾构穿越沿线做好详尽的地质勘查,事先清除障碍物或调整设计轴线;⑷经常检修推进千斤顶,确保其运行良好.2.4、治理方法⑴与土压平衡盾构一样;⑵增添千斤顶,增加盾构总推力.3、土压平衡盾构正面平衡压力的过量波动3.1、现象在盾构推进及管片拼装的过程中,开挖面的平衡土压力发生异常的波动,与理论压力值或设定压力值发生较大的偏差.3.2、原因分析⑴推进速度与螺旋机的旋转速度不匹配;⑵当盾构在砂土土层中施工时,螺旋机摩擦力大或形成土塞而被堵住,出土不畅,使开挖面平衡压力急剧上升;⑶盾构后退,使开挖面平衡压力下降;⑷土压平衡控制系统出现故障造成实际土压力与设定土压力的偏差.3.3、预防措施⑴正确设定盾构推进的施工参数,使推进速度与螺旋机的出土能力相匹配;⑵当土体强度高,螺旋机排土不畅时,在螺旋机或土仓中适量地加注水或泡沫等润滑剂,提高出土的效率.当土体很软,排土很快影响正面压力的建立时,适当关小螺旋机的闸门,保证平衡土压力的建立;⑶管片拼装作业,要正确伸、缩千斤顶,严格控制油压和伸出千斤顶的数量,确保拼装时盾构不后退;⑷正确设定平衡土压力值以及控制系统的控制参数;⑸加强设备维修保养,保证设备完好率,确保千斤顶没有内泄漏现象.3.4、治理方法⑴向切削面注入泡沫、水、膨润土等物质,改善切削进入土仓内的土体的性能,提高螺旋机的排土能力,稳定正面土压;⑵维修好设备,减少液压系统的泄漏;⑶对控制系统的参数重新进行设定,满足使用要求.4、泥水加压平衡盾构正面平衡压力过量波动、现象在泥水加压平衡盾构推进及拼装的过程中,开挖面的泥水压力发生异常的波动,与理论压力值或设定压力值发生较大的偏差.4.1、原因分析⑴泥水加压平衡盾构的排泥口堵塞,排泥不畅,而此时送泥管却仍在送泥水,导致开挖面的泥水压力瞬间上升,超出设定压力;⑵泥水系统的各施工参数设定不合理,泥水循环不能维持动态平衡;⑶泥水系统中的某些设备故障如泥水管路中接头泄露,排泥泵的叶轮磨损,控制阀的开关不灵活等,使泥水输送不正常,正面平衡压力过量波动;⑷拼装时盾构后退,使开挖面平衡压力下降;⑸正常情况下,当盾构停止推进的时间较长,开挖面平衡压力下降时,可以通过送泥管向开挖面补充泥水而提高压力,恢复平衡.而拆接泵管时,由于接泵管的速度慢,就会使开挖面平衡压力因得不到补充而下降.4.2、预防措施⑴在盾构的排泥吸口处安装搅拌机或粉碎机,保证吸口的畅通,排泥泵前的过滤器要经常进行清理,保证不被堵塞;⑵正确地设定泥水系统的各项施工参数,包括泥浆的密度、粘度、压力、流量等,以确保开挖面支护的稳定性;⑶对泥水系统的各运转部件定期进行检修保养,保证各设备的正常运转.在泥水系统的操作过程中要做到顺序正确,避免误操作引起压力波动;⑷管片拼装作业,要正确伸、缩千斤顶,严格控制油压和伸出千斤顶的数量,确保拼装时盾构不后退;⑸在泥水系统中设计一个单独的补液系统,以在送泥管被拆开时对泥水仓进行加压, 保证泥水仓压力的稳定.4.3、治理方法⑴遇到盾构正面吸泥口堵塞,应立即进行逆洗处理,每次逆洗的时间控制在2—3米in:⑵如多次逆洗达不到清除堵塞的目的,可采用压缩空气置换平衡仓内泥水,在确保安全前提下由气压工进入泥水仓清除堵塞物;⑶对损坏的设备要及时进行修复或更新,对泥水平衡控制系统的参数设定进行优化, 做到动态管理;⑷当发现泥水流动不畅时,可及时地转换为旁路状态,通过各个设备的运转情况和相应的泥水压力及流量判断管路堵塞的位置及堵塞的原因,并及时采取措施排除故障.5、土压平衡盾构螺旋机出土不畅5.1、现象螺旋机螺杆形成“土棍”,螺旋机无法出土,或螺旋机内形成阻塞,负荷增大,电动机无法带动螺旋机转动,不能出土.5.2、原因分析⑴盾构开挖面平衡压力过低,无法在螺旋机内形成足够压力,螺旋机不能正常进土, 也就不能出土;⑵螺旋机螺杆安装与壳体不同心,运转过程中壳体磨损,使叶片和壳体间隙增大,出土效率降低;⑶盾构在砂性土及强度较高的黏性土中推进时,土与螺旋机壳体间的摩擦力大,螺旋机的旋转阻力加大,电动机无法转动;⑷大块的漂砾进入螺旋机,卡住螺杆;⑸螺旋机驱动电动机因长时间高负荷工作,过热或油压过高而停止工作.5.3、预防措施⑴螺旋机打滑时,把盾构开挖面平衡压力的设定值提高,盾构的推进速度提高,使螺旋机正常进土;⑵螺旋机安装时要注意精度,运转过程中加强对轴承的润滑;⑶降低推进速度,使单位时间内螺旋机的进土量降低,螺旋机电动机的负荷降低;⑷在螺旋机中加注水、泥浆或泡沫等润滑剂,使土与螺旋机外壳的摩擦力降低,减少电动机的负荷.5.4、治理方法⑴打开螺旋机的盖板,清理螺旋机的被堵塞部位;⑵将磨损的螺旋机螺杆更换.6、泥水平衡盾构吸口堵塞6.1、现象在泥水平衡盾构施工过程中,排泥不畅,造成送、排泥流量严重失调,从而破坏开挖面泥水平衡.6.2、原因分析⑴盾构土舱的土体中含有大块状障碍物;⑵盾构土舱内搅拌机搅和不匀,致使吸口处沉淀物过量积聚;⑶泥水管路输送泵故障,致使排泥流量小于送泥流量;⑷泥水指标不合要求,不能有效形成盾构开挖面的泥膜.6.3、预防措施⑴及时调整各项施工参数,在推进过程中尽量保持推进速度、开挖面泥水压力的平稳;⑵确保各搅拌机的正常运转,以达到拌和均匀;⑶对泥水输送管路及泵等设备经常保养检修,确保泥水输送的畅通;⑷根据施工工况条件,及时调整泥水指标,确保泥膜的良好形成,以使盾构切削土体始终处于良性循环状态下.6.4、治理方法⑴如吸口轻微遭堵,应相应降低推进速度,同时按技术要求进行逆洗;⑵如吸口遭堵严重,应采取相应技术措施,在确保安全的前提下,及时组织力量,由施工人员进入土舱清除障碍物.7、盾构掘进轴线偏差7.1、现象盾构掘进过程中,盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线,影响成环管片的轴线.7.2、原因分析⑴盾构超挖或欠挖,造成盾构在土体内的姿态不好,导致盾构轴线产生过量的偏移;⑵盾构测量误差,造成轴线的偏差;⑶盾构纠偏不及时,或纠偏不到位;⑷盾构处于不均匀土层中,即处于两种不同土层相交的地带时,两种土的压缩性、抗压强度、抗剪强度等指标不同;⑸盾构处于非常软弱的土层中时,如推进停止的间歇太长,当正面平衡压力损失时会导致盾构下沉;⑹拼装管片时,拱底块部位盾壳内清理不干净,有杂质夹杂在相邻两环管片的接缝内,就使管片的下部超前,轴线产生向上的趋势,影响盾构推进轴线的控制;⑺同步注浆量不够或浆液质量不好,泌水后引起隧道沉降,而影响推进轴线的控制;⑻浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形.7.3、预防措施⑴正确设定平衡压力,使盾构的出土量与理论值接近,减少超挖与欠挖现象,控制好盾构的姿态;⑵盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站;⑶发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏,使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进;⑷盾构处于不均匀土层中时,适当控制推进速度,多用刀盘切削土体,减少推进时的不均匀阻力.也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润土的办法改善土体,使推进更加顺畅;⑸当盾构在极其软弱的土层中施工时,应掌握推进速度与进土量的关系,控制正面土体的流失;⑹拼装拱底块管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理,防止杂质夹杂在管片间,影响隧道轴线;⑺在施工中按质保量做好注浆工作,保证浆液的搅拌质量和注入的方量.7.4、治理方法⑴调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油压及时纠正盾构轴线;⑵对开挖面作局部超挖,使盾构沿被超挖的一侧前进;⑶盾构的轴线受到管片位置的阻碍不能进行纠偏时,采用楔子环管片调整环面与隧道设计轴线的垂直度,改善盾构后座面.8、泥水加压平衡盾构施工过程中隧道上浮8.1、现象泥水加压平衡盾构施工过程中,随着盾构的不断向前推进,成环隧道呈上浮现象.8.2、原因分析⑴盾构切口前方泥水后窜至盾尾后,使管片处于悬浮状态;⑵同步注浆效果欠佳,未能有效地隔绝正面泥水;⑶管片连接件未及时拧紧;⑷盾构推进一次纠偏量过大,对地层产生了过大扰动.8.3、预防措施⑴提高同步注浆质量,缩短浆液初凝时间,使其遇泥水后不产生劣化;⑵提高注浆与盾构推进的同步性,使浆液能及时充填建筑空隙,建立盾尾处的浆液压力.同时加强隧道沉降监测,当发现隧道上浮呈较大趋势时,立即采取对已成环隧道进行补压浆措施;⑶及时复紧已成环隧道的连接件.8.4、治理方法在盾尾后隧道外周压注双液浆形成环箍(必要时采用聚氨酯),以隔断泥水流失路径. 9、盾构过量地自转9.1、现象盾构推进中盾构发生过量的旋转,造成盾构与车架连接不好,设备运行不稳定,增加测量、封顶块拼装等困难.9.2、原因分析⑴盾构内设备布置重量不平衡,盾构的重心不在竖直中心线上而产生了旋转力矩;⑵盾构所处的土层不均匀,两侧的阻力不一致,造成推进过程中受到附加的旋转力矩;⑶在施工过程中刀盘或旋转设备连续同一转向,导致盾构在推进运动中旋转;⑷在纠偏时左右千斤顶推力不同及盾构安装时千斤顶轴线与盾构轴线不平行.9.3、预防措施⑴安装于盾构内的设备作合理布置,并对各设备的重量和位置进行验算,使盾构重心位于中线上或配置配重调整重心位置于中心线上;⑵经常纠正盾构转角,使盾构自转在允许范围内;⑶根据盾构的自转角,经常改变旋转设备的工作转向.9.4、治理方法⑴可通过改变刀盘或旋转设备的转向或改变管片拼装顺序来调节盾构的自转角度;⑵盾构自转量较大时,可采用单侧压重的方法纠正盾构转角.10、盾构后退10.1、现象盾构停止推进,尤其是拼装管片的时候,产生后退的现象,使开挖面压力下降,地面产生下沉变形.10.2、原因分析⑴盾构千斤顶自锁性能不好,千斤顶回缩;⑵千斤顶大腔的安全溢流阀压力设定过低,使千斤顶无法顶住盾构正面的土压力;⑶盾构拼装管片时千斤顶缩回的个数过多,并且没有控制好最小应有的防后退顶力.10.3、预防措施⑴加强盾构千斤顶的维修保养工作,防止产生内泄漏;⑵安全溢流阀的压力调定到规定值;⑶拼装时不多缩千斤顶,管片拼装到位及时伸出千斤顶到规定压力.10.4、治理方法盾构发生后退,应及时采取预防措施防止后退的情况进一步加剧,如因盾构后退而无法拼装,可进行二次推进.11、盾尾密封装置泄漏11.1、现象地下水、泥及同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和隧道内,严重影响工程进度和施工质量,甚至对工程安全带来灾难.11.2、原因分析⑴管片与盾尾不同心,使盾尾和管片间的空隙局部过大,超过密封装置的密封功能界限;⑵密封装置受偏心的管片过度挤压后,产生塑性变形,失去弹性,密封性能下降;⑶盾尾密封油脂压注不充分,盾尾钢刷内侵入了注浆的浆液并固结,盾尾刷的弹性丧失,密封性能下降;⑷盾构后退,造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动,使刷毛反卷,盾尾刷变形而密封性能下降;⑸盾尾密封油脂的质量不好,对盾尾钢丝刷起不到保护的作用,或因油脂中含有杂质堵塞泵,使油脂压注量达不到要求.11.3、预防措施⑴严格控制盾构推进的纠偏量,尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致,减少管片对盾尾密封刷的挤压程度;⑵及时、保量、均匀地压注盾尾油脂;⑶控制盾构姿态,避免盾构产生后退现象;⑷采用优质的盾尾油脂,要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能.11.4、治理方法⑴对已经产生泄漏的部位集中压注盾尾油脂,恢复密封的性能;⑵管片拼装时在管片背面塞人海绵,将泄漏部位堵住;⑶有多道盾尾钢丝刷的盾构,可将最里面的一道盾尾刷更换,以保证盾尾刷的密封性;⑷从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物.12、泥水加压平衡盾构施工过程中地面冒浆12.1、现象在泥水平衡盾构施工过程中,盾构切口前方地表出现冒浆.12.2、原因分析⑴盾构穿越土体发生突变(处于两层土断层中),或盾构覆土厚度过浅;⑵开挖面泥水压力设定值过高;⑶同步注浆压力过高;。
盾构隧道施工测量误差及精度保证措施摘要:目前我国交通行业和我国信息技术的快速发展,在地铁隧道施工当中盾构法施工是其中一个比较常见的使用方式,盾构属于一个可以支撑地层压力,同时又可以在地层当中进行推进的设备结构,在现阶段的地铁工程开展过程当中对该项技术的运用非常成熟。
盾构的前端设有相应的支撑结构和土体开挖结构,在盾构设备当中具有千斤顶,在盾构的尾部拼装在环片厂预制好的衬砌环。
在当前阶段我国城市地铁的施工当中,对盾构法的应用非常广泛,并且已经取得了良好的工作成果,和传统的地铁工程施工方式进行对比,通过明挖法、浅埋暗挖法等相比,盾构法施工的主要优势在于整个施工流程相对比较安全,同时施工效率较快,不会影响到地面以上的交通通行,同时也不会受到施工的天气条件以及各种岩土条件的影响。
因此,盾构施工是提高整个城市地铁隧道施工的重要方式,而盾构法在施工过程当中的测量工作是保证整个工作流程开展的重要前提。
关键词:盾构法;地铁隧道施工;横向贯通误差;联系测量引言地铁盾构隧道施工是城市轨道交通建设领域的关键内容,但隧道掘进施工难度较大,易对后续的贯通效果带来影响。
对此,应做好贯通测量工作,根据所得结果分析盾构施工情况。
若存在偏差则及时调整,给隧道施工提供正确的引导,以便在短时间内保质保量完成盾构隧道的相关建设工作,实现贯通。
1隧道施工测量误差分析一般而言,隧道工程施工测量时,测量精度会受到多种因素的影响,会导致测量结果与工程情况存在一定的误差,导致最终的计算和复核出现偏差。
总的来说,隧道工程施工测量的误差受到控制网布设、外界因素、测量仪器、以及观测者技术水平等因素的影响,从而给测量结果带来不同程度的测量误差。
在施工测量过程中,测量的准确性与精确度一直以来都是测量工作的重中之重,但是测量误差却无法避免,任何一次测量都会伴随着测量误差的出现进而导致最终计算结果的失真。
综合对比分析工程测量误差的来源,发现导致产生测量误差的主要原因有以下两个方面,进一步的分析有助于测量误差的消减。
盾构轴线控制轴线控制,即及时纠正盾构机推进中产生的轴线偏离,使推进轴线时时刻刻与计划路线保持一致。
近年来各种自动测量系统和盾构千斤顶操作无人化的轴线控制系统大量问世。
自动化、省力化已是当前的社会需求。
将来这些新的系统必然得以有效的广泛地应用。
不过这里需要说明的是,即使利用计算机自动化系统测量的场合下,管理者也必须很好地理解测量、轴线控制原理,以便对测量结果进行核校及对轴线修正的判断。
1 修正偏离的原则盾构轴线控制的基本原则如下:①偏离量增大之前及早修正;②在场地条件受限不能修正,只能按现时轴线掘进的场合下,通常可提前10~20m控制偏离量。
③遵循偏离量的管理值和允许值,确立偏离修正方针。
图1示出的是盾构轴线控制、偏离修正图。
为了把施工时的实际偏离量控制在规定的允许偏离量以内,首先应确定偏离量的管理值(允许值的50%~80%为目标),并在该目标范围内修正偏离进行推进管理。
必须确立连续修正偏离的意识,但是,如果不明确修正到什么时候,什么程度的方针,则会像图1示出的那样出现反复偏离。
图20.4.1 盾构偏移修正图如果在已经发生偏离的场合下修正盾构轴线,则因超挖和盾构外周面摩擦的增大周围地层将发生扰动,致使沉降。
从防止沉降的观点出发,希望减小偏离量。
在轴线控制时,必须先掌握盾构现在在推进轴线上的偏离量,其次按可以把偏离量拉回到管理值以内的原则设定轴线修正量,即使超过管理值也可以考虑先修正几米的原则进行轴线控制。
2 盾构轴线控制2.1 决定轴线修正量在决定盾构轴线修正量时,应进行盾构位置、轴线变化的模拟,必须明确偏离修正的方针。
设盾构推进微小距离△L 时,对应的轴线变化角为θ,则对应计划线形的偏离量的变化为δ,由图2可知,δ可按下式计算:δ=δ1+δ2 (1)δ1=(δh0一δt0)·△L/L (2)δ2=δp+L1·sinθ(3)δp=R·(1一cosθ)(4)=ΔL·(1一cosθ)/{2·sin(θ/2)}式中:δ1——偏离计划轴线差的变位量;δ2——轴线修正的变位量;δh0——掘削面现时偏离量;δt0——盾尾现时的偏离量;δp——盾构旋转位置的变位量。
2Q!壁丛Q:2三Ch i n a N ew Tec h no l og i es a n d Pro d u ct s工程技术浅析地铁盾构法施工技术要点及质量控制措施张原平(中铁十三局集团第三工程有限公司,辽宁沈阳110043)摘要:近年来,为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求,地铁建设不断加快了建设步伐。
盾构法隧道施工在地铁建设中应用最为广泛。
笔者通过不断摸索与总结积累了一些实际工作经验,本文就土压平衡式盾构为例,对隧道掘进施工中质量控制要点及如果问题采取的对策谈一些体会以供同行参考。
关键词:盾构法;技术要点;质量控制l引言近年来,地铁建设不断加快建设步伐,地铁区问隧道建设多数都采用盾构法施工,盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备,以盾构机的盾壳作支护,用前端刀盘切削上体,由千斤顶顶推盾构机前进,以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌,从而形成隧道的施工方法。
2盾构始发阶段盾构始发阶段足控制盾构掘进施t的首要环节。
在盾构始发(出洞)前、后各项准备工作中做好充分的技术、人员、材料、设备准备,并对盾构是否具备出涧条件予以审查,确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。
2.1盾构出涧土体加固为了确保盾构出洞施丁的安全和更好地保护附近的地下管线和建(构)筑物,盾构出洞前需对出洞区域洞n土体进行加固。
土体加固的方法较多(如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等),但无论采用何种加固方法,对土体加固的效果检验应作为重点控制的内容。
在确保加固效果满足设计要求前提_F,才能同意盾构出洞,否则应及时采取补救措施。
2.2盾构始发基座设置盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上,待所有准备工作就绪后,沿设计轴线向地层内掘进施工。
因此,盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否。
直接影响到盾构机始发姿态好坏,应重点复核以下内容:2.2.1洞门位置及尺寸。
在基座设置前.应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。
提高盾构施工轴线控制精度一、工程概况本工程为北京市南水北调配套工程东干渠第八标段,标段场地起点位于广渠路北侧约400m的12#盾构始发井,沿五环路东侧穿越既有京哈线、广渠路桥、观音堂桥,至五方桥北侧约400m 的13#盾构始发井,盾构施工行进方向由13#盾构井向12#盾构井进行,施工标段里程范围为:25+753.84~28+482.84,合计长度3580.9m。
本标段主要工作内容为1条内径4600mm的钢筋混凝土圆涵(盾构双层衬砌结构),埋深在20~26m,最大埋深30m。
主要的建筑结构物包括盾构隧洞、13#盾构始发兼接收井、23A#、23B#、24#、25#二衬施工竖井、36-39#排气阀井,其中23B#二衬竖井与36#排气阀井、24#二衬竖井与37#排气阀井、25#二衬竖井与38#排气阀井、13#盾构井与39#排气阀井结合设置。
二、一井定向施工方案在工程施工中,盾构机从13#盾构始发井始发,13#盾构始发井长49.6m宽14m。
在盾构始发之前、掘进100-150米处,分别进行一次包括隧道控制点在内的联系测量检测。
本标段的地质情况上部为填土、粉土、细中砂,中部和下部主要为粉粘、细中砂。
根据以上地质情况查阅相关的技术资料,并在已完成区段选取50个偏差较大的点进行研究和统计。
依据资料中的记录,对影响轴线偏差的主要因素展开讨论,最终总结为以下5点:贯通测量精度、管片拼装质量、沿线地质情况、二次注浆控制和管片制作精度。
我们将整理出来的结果进行统计,见下表:影响盾构施工轴线控制精度因素调查表以上分析可见,“贯通测量精度”是影响盾构施工轴线精度的关键因素,因而要提高盾构施工轴线的控制精度,重点是提高贯通测量精度。
三、目标确定本次活动的目标:保证本标段盾构隧道能够顺利贯通,同时保证隧道轴线偏差不超过允许值(±100mm),保证工程下一步工作的顺利实施。
确保目标实现的可行性分析:(一)技术方面工作人员在开展活动前,认真听取了设计、业主、施工等各方面对隧道盾构法施工轴线精度控制的一些经验和想法,进行了认真的分析和调查,同时小组内部也经常进行技术方面的培训和学习,为小组所制定的目标提供足够的技术保障。
地铁盾构法隧道施工轴线控制问题分析摘要:为了缓解交通压力,城市地铁的规模不断扩大,在地铁隧道工程中,采用高度机械化和自动化的盾构施工方法可以使隧道在短时间内一次成形,从而获得更好的综合经济效益。
盾构法施工虽高效安全但是盾构施工过程中往往存在部分隧道轴线偏差的问题,隧道轴线的偏差会影响地铁隧道施工进度,造成严重的安全事故,因此盾构法隧道施工轴线控制就显得尤为重要。
关键词:地铁盾构法、隧道施工、轴线控制、分析引言:盾构法在地下空间施工,尤其是城市地铁施工中具有独特的优势,它既可以保证地面交通不受影响正常运行及地下管道的正常使用,又可以减少对环境的污染,加快地铁施工的进度。
盾构法是地铁施工中的一项综合技术应用,包括盾构机技术,隧道测量技术,地下防水技术,施工安全等。
通过多年来工程建设的探索和实践,盾构法已经越来越成熟。
盾构法施工技术的推广既提高了隧道施工质量又保证了施工安全。
1盾构法1.1盾构法。
盾构法是一种非开挖的施工方式,主要采用机械施工,盾构机用于挖掘地面以下岩土体,盾壳用于支撑隧道周围以防止围岩崩塌。
在盾构机上工作时,会有一个切割装置协同工作,这将有利于盾构机的挖掘,挖掘出的土体随传送装置运至场地外。
盾构法可使隧道埋深小于或等于隧道直径,使隧道施工面临最小的地表沉降,盾构法的突出优点是对城市交通不产生重大影响且无污染。
1.2盾构法的原理和施工程序。
传统的隧道施工技术最突出的特点是浅埋,在施工中隧道上覆土层的损失会引起地面明显的沉降,进而影响周围的环境。
因此施工对支护、排水,灌浆等要求较高,施工难度较大,盾构法则结合中国隧道工程建设的实际特点,充分重视施工区域的地质和水文条件。
在施工过程中,采取各种辅助措施巩固围岩,增加围岩承载力,开挖后及时支护于围岩形成了完整的支护体系。
盾构施工需要在隧道的始端和末端建造用以起吊和组装设备的端头井,隧道过长时,需要在中间设置检查井。
工作井的大小取决于盾构机的尺寸大小。
小半径曲线段盾构施工隧道轴线偏差控制摘要:文章以上海市轨道交通12号线5标东兰路站~虹梅路站区间隧道的施工为例,对盾构在小半径曲线段施工过程中轴线控制的重、难点进行分析,针对导致轴线难以控制的原因提出并实施了一些解决方法,得到了一些效果。
关键词:盾构;小半径曲线;轴线;控制1 前言在我国现行上海市地铁建设中,相应规范中盾构施工时隧道轴线偏差规定为:水平、高程偏差为正负50mm;盾构掘进完成后隧道轴线偏差规定为:水平、高程偏差为正负50mm。
在小半径曲线段隧道轴线情况下,盾构施工对隧道轴线的偏差控制是工程的重点、难点。
由于盾构机本体为一个圆柱形刚体,在隧道曲线段施工时,盾构机与曲线不能重合,因此盾构在推进过程中就要不停地纠偏,对于半径越小的曲线所需要纠偏的量就越大,在过程中纠偏的灵敏度就越低,轴线就越难控制。
在隧道平曲线为小半径曲线时,往往还存在竖曲线或者坡度变化大等情况,这更加大了轴线的控制难度。
2 工程概况上海轨道交通12号线5标东兰路站—虹梅路站区间下行线盾构隧道工程从东兰路站北端头井始发至虹梅路站西端头井接收,总长约512m。
区间隧道为一条半径为350m的小半径曲线,隧道纵断面的最小坡度2‰,最大坡度11.7‰。
隧道覆土最小为8.87m,最大为11.23m。
3 轴线控制重难点及原因分析在本标段工程顾戴路~东兰路区间盾构施工后,区间隧道轴线控制不太理想:整个区间共计1375环,隧道轴线测量点每5环设一个点,共计275个测量点,每个点有平偏和高偏两个数据,共计550个样本点,其中盾构推进过程中轴线偏差>±50mm个数为49个,比例为8.9%;贯通后成型隧道轴线偏差>±50mm个数为59个,比列为10.7%;贯通后成型隧道轴线偏差>±100mm个数为3个,比列为0.5%,且大部分轴线偏差点分布在小半径曲线上。
从以上数据可以看出轴线控制不理想,建设单位及监理单位对本区间做出要求:本区间盾构推进中、贯通后轴线偏差的>±50mm比例必须分别控制在4%和5%,成型后偏差>±100mm数量为0。
盾构推进轴线控制技术作者:程文锋摘要:近年来,随着城市轨道的发展,大量盾构隧道工程的兴建,施工中经常出现盾构机偏离轴线或不能正常进洞现象。
本文结合上海地铁M8线工程实际,就盾构隧道施工轴线控制技术有针对性地进行探讨。
关键词:盾构隧道轴线控制盾构姿态1 概述1.1线路设计概况上海地铁杨浦(M8)线延吉中路站~黄兴路区间上行线长1112.774m,下行线长1127.929m、有15.155m长链。
上、下行线均有一缓和曲线长70m、半径为500m的曲线。
黄兴绿地站~延吉中路站区间上行线长381.456m、下行线长398.334m,上、下行线曲线多、半径小(最小为350m),且下行线进、出洞段均位于缓和曲线上,给盾构施工过程中的推进轴线控制带来了一定的难度。
1.2 技术要求1.2.1 隧道轴线偏移≤50mm,保证隧道顺利贯通。
1.2.2 地表及构筑物沉隆控制标准-30mm~+10mm。
1.2.3管片环面不平整度<3mm,相邻环高差≤4mm。
2、盾构推进轴线控制的基本方法盾构推进轴线控制主要通过地面控制测量、竖井联系测量、井下控制测量、盾构推进测量几个方面来实现。
地面控制测量包括趋近导线测量、趋近水准测量。
竖井联系测量包括定向测量和传递高程测量。
井下控制测量包括施工控制导线测量、施工控制水准测量以及日常施工导线测量和水准测量。
盾构推进测量利用隧道内设置的吊篮控制点,实时测量盾构机的现有轴线状态,并及时指导对盾构机掘进轴线的纠偏。
地铁测量误差控制以地面控制测量条件最好,所以,须尽量提高地面控制测量的精度。
另外,竖井联系测量也是影响贯通误差的一个重要组成部分。
竖井联系测量包括定向测量和传递高程测量,定向测量一般采用铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、联系三角形定向、导线定向测量这三种基本方法。
但由于铅垂仪、陀螺经价格昂贵,联系三角形定向作业烦琐、时间长、不易提高精度,因此,地铁施工联系测量常用导线定向测量。
高程传递测量常用钢尺法。
盾构法隧道施工测量精度控制措施摘要:本文介绍了从地铁盾构施工全过程中从施工测量技术方面提高贯通精度的控制措施。
关键词:零位测量法、联系测量、陀螺定向、交叉导线;盾构法隧道是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,不扰动围岩而修筑隧道的方法。
盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。
盾构法隧道施工测量按施工工艺分为始发测量、地下导线测量、掘进轴线测量、接收到达测量。
1.盾构始发测量控制措施1.1 盾构机零位测量盾构始发测量,在盾构始发前,需要进行盾构机零位测量,确定盾构机姿态与盾构内布设的特征点之间几何关系,为后期掘进过程通过特征点位置调整盾构机姿态提供可靠的依据。
盾构机零位姿态测量常用的方法为分中法、侧边法进行测量。
侧边法的测量方法是在靠近盾首、盾尾处分别悬挂一根钢丝,钢丝下端悬挂重锤并置于油桶中,通过测量钢丝上的反射片坐标来计算盾构机首、尾的平面坐标。
盾首的钢丝悬挂在靠近刀盘和盾体的接缝处,盾尾的钢丝悬挂至靠近盾构(或铰接油缸)中盾与尾盾接缝处,钢丝至盾首、盾尾的距离用钢尺量出,取多次量取距离的平均值作为最终的计算依据。
当现场受到条件限制无法悬挂两根钢丝时,也可以悬挂一根钢丝,偏移计算出盾构中心线坐标。
高程测量:根据盾首、盾尾测量计算的平面坐标,将盾首、盾尾平面坐标测放至盾体顶面,利用全站仪三角高程直接测得盾首、盾尾处高程,通过反算得到盾首、盾尾的中心高程。
分中法测量:在盾首、盾中、盾尾按图1.1-4的方法找到盾体中心,使用全站仪分别测量盾首、盾中、盾尾中心C点的坐标,通过反算得到盾首和盾尾的坐标。
本次结合实际项目分别采用分中法、侧边法悬挂2根钢丝测量结果如下:虽然测量结果相近,但侧边法与设计值对比相差较小,如果现场有条件尽量采用侧边法悬挂2根钢丝进行施测。
地铁盾构法隧道施工轴线控制问题分析作者:陆跃来源:《中国科技纵横》2014年第04期【摘要】为缓解交通压力,城市地铁规模不断扩大。
在地铁隧道工程中,多采取机械化及自动化程度较高的盾构法进行施工。
应用盾构机进行隧道施工,可以在短时间让隧道一次成形,综合效益较好。
然而在进行隧道轴线检测时,存在着部分隧道轴线偏离问题。
隧道轴线偏离,会对地铁隧道施工进度造成影响,严重会引起安全事故。
结合工程实例,对地铁盾构法隧道施工轴线控制问题进行研究。
【关键词】地铁盾构法隧道施工轴线控制1 工程概况某城市为缓解交通压力,兴建地铁工程,地铁隧道埋深在8.0-14.5m范围内,穿越淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层、粉细砂层、粘土层与粉土层。
地铁隧道区间分布为三组平面曲线,分别为半径1000m平面左曲线、半径为1500m平面左曲线、半径为800m平面右曲线。
在隧道区间曲线之间设置有直线段。
隧道工程最大纵坡值为30‰,纵坡表现为V形。
于隧道变坡点位置设置竖曲线,曲线半径设置为3000m与5000m。
在该地铁隧道施工中,采取S195型号盾构机,盾构机刀盘直径为6.4m,隧道衬砌管片内径为5.5m,外径为6.2m。
2 盾构机姿态分析在地铁隧道施工中,直接影响隧道线路轴线的因素为:盾构机掘进作业开挖轴线与盾构机衬砌管片成型轴线。
在隧道施工中,其开挖轴线与衬砌管片轴线应保持一致。
然而因盾构机在隧道掘进过程中,盾构机沿隧道设计轴线滚动及运动,盾构机刀盘会对土体产生一定超挖问题,出现超挖空间,需要大量砂浆同步注浆进行填充作业。
注浆作业时浆液间隙填充过程即衬砌管片轴线再次成形的过程,从而导致衬砌安装管片轴线准确性难以控制,影响施工质量。
在盾构机隧道施工中,盾构机开挖直接反映为盾构机掘进姿态,衬砌管片轴线数据数据直接反映为衬砌管片姿态,盾构机掘进姿态与衬砌管片姿态控制直接影响着隧道施工轴线控制,为此,对影响盾构机姿态的因素进行研究。
2.1 盾构机初始阶段通过始发台与反力架精确定位实现盾构机初始姿态确定。
一级建造师:盾构法施工控制要求一、盾构法施工综述盾构法施工主要施工步骤为:1.在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井,城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井;2.盾构在始发工作井内安装就位;3.依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出;4.盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片;5.与时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置;6.盾构进入到达工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进。
盾构掘进由始发工作井始发|来源%考试大%到隧道贯通、盾构机进入到达工作井,一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。
盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时,构筑隧道结构、维持隧道线形、与早填充盾尾空隙。
因此,开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。
二、盾构掘进各阶段的控制要点(一)盾构始发施工技术要点盾构自基座上开始推进到盾构掘进通过洞口土体加固段止,可作为始发施工,其技术要点如下。
1.盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度,保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。
2.安装盾构基座和反力架时,要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。
3.由于临时管片(负环管片)的真圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度,因此安装临时管片时,必须保证其真圆度,并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位(临时管片安装时通常不形成封闭环,在其上部预留运输通道)变形。
4.拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果,必要时进行补注浆加同,以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。
5.由于拼装最后一环临时管片(负一环,封闭环)前,盾构上部千斤顶一般不能使用(最后一环临时管片拼装前安装的临时管片通常为开口环),因此从盾构进入土层到通过土体加固段前,要慢速掘进,以便减小千斤顶推力,使盾构方向容易控制,盾构到达洞口土体加固区间的中间部位时,逐渐提高土压仓(泥水仓)设定压力,出加固段达到预定的设定值。
盾构施工质量控制关键技术摘要:本文基于盾构施工技术优势,分析研究其质量控制关键技术的提升措施,涵盖盾构掘进控制技术、管片同步注浆控制技术、管片拼装控制施工技术、预防轴线偏差的技术,以期为相关从业人员提供参考。
关键词:盾构法;施工质量;控制技术0引言在城市密集地区的轨道交通建设中,通常对施工噪音和震动控制要求较高,这种情况下,盾构法相较于传统爆破法更受青睐。
加之,城市地下的地质环境通常较为复杂,包括软土、黏土、砂层、岩层等,对地铁隧道施工技术提出了更高的要求。
盾构机能够适应不同类型的地质条件,包括掘进稳定性和地面沉降控制等方面的要求。
此外,盾构法能够实现高度精确的隧道开挖和管片拼装,确保施工质量的一致性和可靠性。
在施工效率上,盾构法能够实现连续、高效的隧道开挖和管片拼装,大大缩短了施工工期。
1盾构掘进控制技术1.1掘进参数控制在盾构法施工过程中,掘进参数控制是一个关键的技术,用于确保盾构机在开挖隧道时能够满足设计要求并保持施工质量。
掘进参数控制涉及推进速度、土压平衡、刀盘转速和注浆等方面的控制。
通常情况下,试掘进100米进行监测、把控,合理调整参数,确保盾构机在施工过程中达到预期的设计要求。
1)推进速度控制:盾构机的推进速度需要根据地质条件和设计要求进行控制。
通过监测盾构机的推进速度,并根据实际情况进行调整,可以避免过快或过慢的推进速度带来的问题,确保施工质量。
2)土压平衡控制:盾构机使用土压平衡控制系统来稳定周围土层,在开挖过程中维持合适的土压力。
通过控制盾构机的刀盘转速、膨润土注入速度等参数,可以实现土压平衡控制,避免压力过大或过小引起的不稳定情况。
3)刀盘转速控制:盾构机的刀盘转速直接影响掘进效率和土层破碎情况。
根据地质情况和土层特性合理调整刀盘转速,可以控制土层的破碎程度,保证开挖的稳定性和质量。
4)注浆控制:盾构法施工过程中常使用注浆技术来加固周围土层,并防止土体塌方。
控制注浆的压力、流量和浆液配比等参数,确保注浆效果良好,提供足够的支撑力,保障隧道的稳定性和施工质量。
Tunnel Engineering
目录
01盾构机导向02盾构机转向03管片匹配
盾构机导向
盾构机转向
(一)细节演示——盾构间隙
盾构外壳
隧道管片
盾尾间隙
(二)细节演示——水平直线
∆L
(三)细节演示——水平曲线
管片匹配
(一)盾构纠偏
盾构与管片的关系
——对立统一的辩证关系
如图中所示,千斤顶上长下短,管片端面上短下长,管片轴线向上偏,会使上部间隙逐步变小,下部间隙变大。
如果下一环选择将楔形量最大的部位拼在上部,这时上下千斤顶行程差变小,同时对间隙的调整也是使增大上部间隙。
管片的轴线也和盾构机的掘进轴线的夹角变小。
保头护尾
盾构掘进好比社会发展纠偏、改革——是动力掘进、发展——是目的
稳定、稳定——是前提
、盾
构
隧
道
轴
线
控
制盾构机导向盾构机转向通过全站仪与激光标靶获得盾构机姿态并与设计参数比对来导向管片的匹配在导向系统指导下,通过千斤顶行程差来实现通过管片选型实现隧道轴线与盾构机轴线一致
思考
可以从那五个维度来理解新奥法的核心思想?
请归纳钢拱架施工工艺流程。
Tunnel Engineering。
盾构法施工轴线控制建筑高质量的隧道,满足隧道使用需要是天津地铁1号线工程建设中首次采用盾构法施工的质量目标,而隧道的竣工轴线是标志隧道质量的主要指标。
盾构法施工轴线控制是盾构法施工重点环节,通过对影响盾构轴线偏差的因素研究与控制进量,为此可以认为只有控制好盾构推进轴线,才能保证将管片拼装在理想的位置。
3.同步注浆对轴线控制的影响。
用盾构法工艺建造隧道,必将引起土层扰动,严重的可危及原地面建、构筑物及地下管线的安全使用,同样隧道建成后也将导致不利的变形,可通过隧道同步注浆控制土层变形来平稳控制推进轴线是减少盾构对土层扰动的最有力措施。
4.不同区间线形盾构推进对轴线的影响。
盾构在不同区间线型中向前推进,盾构环环都在纠偏,区域千斤顶的顶力及行程差控制直接影响盾构轴线。
2‰低于理论值,推进速度不宜过快,宜小于1cm/min左右。
待盾构出加固区时,为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突变,必需按工况条件及时调整平衡压力的值,并在推进时按土质及排泥畅通情况在盾构正面加入泡沫剂,以改良正面的土体塑流性能,便于土体外排,施工过程中根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整。
从而达到对盾构轴线的控制。
2.盾构轴线控制。
⑴盾构轴线控制。
盾构轴线控制从空间上分为平面控制和高程控制,从盾构⑵轴线纠偏。
轴线纠偏有水平纠偏和高程纠偏,轴线纠偏可以选用以下几种方式:①调整区域油压。
在确认管片实际超前量与设计轴线基本一致的前提下,首先考虑通过调整区域油压来进行盾构纠偏。
调整左右区域油压来进行平面纠偏,调整上下区域油压改变盾构纵坡来进行高程纠偏。
②一般在进行直线段顶进过程中,应尽量使盾构机切口的位置(水平、垂直)进行计算和测量,超前量的不正确可能会造成拼装困难、管片碎裂、轴线偏差大、纠偏困难等,影响施工质量。
超前量问题一般通过制作楔子解决。
⑤铰接。
一般来讲,如果切口和盾尾的位置状态控制的好的情况下,则铰接的位置状态也会比较理想,如果铰接位置偏离施工轴线较小,则不需要做刻意的调整,只需要使切口保持在施工轴线附近进行推进,再控制好盾尾的姿态,则铰接也可以回到施工轴线的附近,但如果铰接偏离施工轴线比较大,则需要通过调整推进方法进行调整。
盾构法施工轴线控制 This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.盾构法施工轴线控制建筑高质量的隧道,满足隧道使用需要是天津地铁1号线工程建设中首次采用盾构法施工的质量目标,而隧道的竣工轴线是标志隧道质量的主要指标。
盾构法施工轴线控制是盾构法施工重点环节,通过对影响盾构轴线偏差的因素研究与控制进而达到娴熟掌握盾构法施工隧道轴线控制技巧,为以后的盾构法施工提供强有力的技术保证。
一、产生盾构轴线偏差的因素1.盾构出洞段施工盾构基座安装坡度控制不理想,盾构出洞段施工参数控制不良将导致盾构轴线控制不良。
2.盾构轴线状态决定了成型隧道的状态。
隧道轴线是由逐环管片成环位置连贯组合而成,从盾构法施工工艺管片的成环特点:管片是在盾构的尾部内拼装成环的,故管片成环位置受到盾构推进后盾构位置的限制,如成果反映盾构偏差值太大,为了使管片的成环轴线通过调整纠正偏差值,只能在盾构内径与管片外径之差的有限量内纠偏,所以说盾构推进轴线的质量基本确定了管片轴线位置,也就决定了隧道竣工轴线的质量,为此可以认为只有控制好盾构推进轴线,才能保证将管片拼装在理想的位置。
3.同步注浆对轴线控制的影响。
用盾构法工艺建造隧道,必将引起土层扰动,严重的可危及原地面建、构筑物及地下管线的安全使用,同样隧道建成后也将导致不利的变形,可通过隧道同步注浆控制土层变形来平稳控制推进轴线是减少盾构对土层扰动的最有力措施。
4.不同区间线形盾构推进对轴线的影响。
盾构在不同区间线型中向前推进,盾构环环都在纠偏,区域千斤顶的顶力及行程差控制直接影响盾构轴线。
二、盾构法施工轴线控制的措施1.盾构出洞段施工是盾构法施工轴线控制的关键。
⑴盾构基座的安放。
地铁区间隧道车站段高程高于区间线路,采用盾构法施工盾构出洞时,一般以负的坡度出洞,考虑到盾构出洞负环管片以开口环形式进行安装,位于盾构下半部盾构千斤顶的顶力大于盾构机上半部,盾构机容易出现抬头现象,为避免盾构机出现抬头现象,人为地要求盾构基座安放时以大于原设计坡度2‰的坡度进行盾构基座安放。
⑵盾构出洞施工参数控制。
出洞后,盾构处于加固区域,正面的土质较硬,为控制推进轴线、保护刀盘,在这段区域施工时,平衡压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快,宜小于1cm/min 左右。
待盾构出加固区时,为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突变,必需按工况条件及时调整平衡压力的值,并在推进时按土质及排泥畅通情况在盾构正面加入泡沫剂,以改良正面的土体塑流性能,便于土体外排,施工过程中根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整。
从而达到对盾构轴线的控制。
2.盾构轴线控制。
⑴盾构轴线控制。
盾构轴线控制从空间上分为平面控制和高程控制,从盾构机主体上分切口、铰接及盾尾及平面、高程控制。
盾构机姿态控制的施工流程:盾构机及管片姿态测量、测量报表分析、推进方案的确定、管片处理方案确定、盾构推进、盾构机姿态的实时纪录、管片拼装及管片姿态的纪录。
地面沉降量控制在+10mm~-30mm。
每环拼装结束后,进行盾构机及管片姿态测量,将实际测量结果和隧道设计轴线比较后得到偏差值,该偏差以报表形式显示出来,随后进行测量报表分析,随即根据偏差的量来调整施工参数进行轴线控制,高程的控制还可以利用铅垂线测量实际盾构上下超前量并与理论超前量比较,通过纠偏楔子的制作调整、盾构纵坡的调整,进行高程的控制。
<BR>另外,施工中必须对隧道的后期沉降进行复测,掌握隧道后期沉降的规律,制定相应的轴线控制参数,有效的保证隧道轴线。
⑵轴线纠偏。
轴线纠偏有水平纠偏和高程纠偏,轴线纠偏可以选用以下几种方式:①调整区域油压。
在确认管片实际超前量与设计轴线基本一致的前提下,首先考虑通过调整区域油压来进行盾构纠偏。
调整左右区域油压来进行平面纠偏,调整上下区域油压改变盾构纵坡来进行高程纠偏。
②一般在进行直线段顶进过程中,应尽量使盾构机切口的位置保持在施工轴线的±20mm范围之间,在进行转弯或变坡段顶进的过程中,应提前对切口偏移位置进行预测算,并在推进的过程中适当调整各区推进千斤顶的推进压力差,以保证盾构机切口在推进的过程中始终保持在施工轴线的允许偏差范围内。
③由于盾构机在土体内是处于悬浮状态,而成型的隧道则处于相对稳定的状态,盾构机的盾尾直接与成型隧道的末端接触,后几环管片的位置状态直接限制了盾尾的位置状态,所以调整好管片的姿态对盾尾的位置控制及整个隧道的整体质量都起着至关重要的作用,只要把管片拼装的位置控制在设计范围内,则盾尾的位置也必然能够满足后续掘进的设计要求。
④楔子制作。
施工过程中应经常对成环管片的实际超前量(水平、垂直)进行计算和测量,超前量的不正确可能会造成拼装困难、管片碎裂、轴线偏差大、纠偏困难等,影响施工质量。
超前量问题一般通过制作楔子解决。
⑤铰接。
一般来讲,如果切口和盾尾的位置状态控制的好的情况下,则铰接的位置状态也会比较理想,如果铰接位置偏离施工轴线较小,则不需要做刻意的调整,只需要使切口保持在施工轴线附近进行推进,再控制好盾尾的姿态,则铰接也可以回到施工轴线的附近,但如果铰接偏离施工轴线比较大,则需要通过调整推进方法进行调整。
⑶成型隧道的轴线控制。
成型隧道的轴线主要是由盾构机轴线控制,盾构机姿态决定了管片脱出盾尾后的姿态,在不同的地层盾构推进成型隧道的轴线控制也略有不同。
在软弱粘性土地层盾构推进时管片在脱出盾尾后容易出现上浮现象,通常人为控制盾构机推进轴线为负值,同步注浆采用缓凝浆液,适当减少同步注浆量及在管片脱出盾尾后5环在管片顶部进行二次注浆抑制管片上浮;当在砂性土地层掘进盾构及成型隧道容易出现下沉,盾构轴线控制以正值控制、在成型隧道的底部进行二次补浆抑制隧道下沉。
3.同步注浆和壁后压浆对成型隧道轴线及地面沉降控制。
(1)盾构同步注浆的目的:①尽早填充地层减少地基沉降量,保证周围环境的安全性。
②确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。
③作为衬砌结构的加强层,使其具有耐久性和一定的强度。
(2)同步注浆施工参数。
同步注浆材料为水泥砂浆,由水泥、砂、粉煤灰、膨润土、水或外加剂组成,在盾构施工的不同地质条件及施工的不同阶段浆液配比有所不同。
①对于较坚硬、有一定的自稳能力的围岩,要均匀地填充地层,就必须增加浆液的流动性在保证砂浆稠度、固结率、强度指标的基础上延长其凝胶时间,控制在12~24h以获得更为均匀的效果。
浆液配比: (kg/2.5m3)黄砂粉煤灰膨润土水稠度5 20 1600 660 800 9~11②对于较软弱、自稳能力较差的围岩以及在盾构出洞及进洞段。
注浆后希望尽快获得浆液固结强度,可将凝胶时间缩小为5~8h采用此种浆液配比能使成型隧道较快稳定,隧道沉降量仅为±20mm。
浆液配比:(kg/2.5m3)黄砂粉煤灰水泥水HX-H1特500(5车) 1850(41袋) 200 1000 8.5升(10.5 kg)③对盾构过后局部沉降量较大的部位进行衬砌壁后的补压浆。
壁后二次补压浆采用双液浆。
重量比:水泥水玻璃水膨润土30% 6% 60% 4%每环的压浆量一般为建筑空隙的120%~180%,泵送出口处的压力应控制在左右。
4 .平竖曲线上盾构推进轴线控制。
⑴圆曲线施工盾构轴线控制。
具体的施工控制方法如下:①盾构施工参数调整。
在曲线推进过程中,为确保盾构沿设计轴线推进,必须严格控制盾构出土量,考虑到刀盘正面平衡压力的差异,须同步调整控制左右区间油压值和左右推进千斤顶行程,保证曲线内侧出土仓压力略小于外侧,使之沿设计轴线前进。
②纠偏量。
在盾构推进过程中,要加强对推进轴线的控制,盾构的曲线推进实际上是处于曲线的切线上,因此推进的关键是确保对盾构的头部的控制,由于曲线推进盾构环环都在纠偏,因此必须做到勤测勤纠,而每次的纠偏量尽量小,确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。
③注浆量。
由于曲线段推进增加了曲线推进引起的地层损失量及纠偏次数的增加导致了对土体的扰动的增加,因此在曲线段推进时应严格控制浆液的质量及注浆量和注浆压力。
并在施工过程中采用推进和注浆联动的方式,注浆未达到要求时盾构暂停推进,以防止土体变形。
注浆量控制在建筑空隙的120%~180%,并根据施工中的变形监测情况,随时调整注浆参数,从而有效地对轴线进行控制。
④土体损失及辅助措施。
由于设计轴线为半径350m和400m的圆滑曲线。
在实际推进过程中,实际掘进轴线必然为一段段折线,且曲线外侧出土量大。
这样必然造成曲线外侧土体的损失,并存在施工空隙。
因此在曲线段推进过程中在进行同步注浆的过程中必须加强对曲线段外侧的压浆量,以填补施工空隙,同时加固外侧土体,使外侧土体给与管片足够的支撑力,减小已成隧道的变形,确保盾构顺利沿设计轴线推进。
⑤管片拼装。
为控制盾构推进轴线,管片拼装严格采取“居中拼装”。
若管片无法居中拼装,且曲线管片无法满足纠偏时,应采用软木楔子进行调整,使管片处于较理想状态,确保管片拼装质量及推进轴线。
⑥盾构纠偏装置的使用。
在此段施工中,盾构选型考虑了小曲率半径的施工,因此选择了具有纠偏千斤顶装置的盾构。
在实际施工时,根据转弯半径的大小和实际工况,将盾构纠偏千斤顶开启,左右两边纠偏千斤顶的伸长量不同,调整盾尾的位置,使盾尾与管片的相关位置得到改善,从而便于管片的拼装,更好的控制隧道的推进轴线。
( 2)竖曲线上的盾构施工轴线控制。
竖曲线上的盾构施工,主要控制好盾构的坡度变化,在进行直线段的推进时,应尽量控制切口位置保持在轴线附近,正常施工时的误差控制在±20mm,同时控制盾构机坡度与设计轴线纵坡基本保持一致,最大误差不应超过4%,应根据实际盾构坡度值调整好上、下区域推进千斤顶的推进油压,使盾构机的坡度保持在稳定的状态下,并根据实际的刀盘受力情况作微小调整,使上下千斤顶行程保持一致。
盾构法施工隧道轴线的控制不单纯从隧道施工测量精度、壁后注浆、盾构施工参数调整进行控制,还包括隧道施工辅助工种对隧道施工质量控制,一条完美的隧道质量控制本身就集机械原理、地质、力学、测量等多学科知识的综合体。