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    基于盾構(gòu)法隧道施工的地面沉降控制措施研究

    2020-12-24 12:42:49朱凱
    裝備維修技術(shù) 2020年16期
    關(guān)鍵詞:管片盾構(gòu)土體

    朱凱

    摘要:文章以某市地鐵工程的盾構(gòu)隧道施工為例,分析盾構(gòu)隧道施工中引發(fā)地面沉降的機(jī)理,從始發(fā)階段和接收階段提出防范地面沉降問題的有效控制措施,以供參考。

    關(guān)鍵詞:盾構(gòu)法;隧道施工;地面沉降控制

    1引言

    近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,我國的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在如火如荼的開展,鐵路、工程工程建設(shè)和通車?yán)锍痰拇蠓仍黾右约案采w范圍的持續(xù)擴(kuò)大,同時(shí)在城市建設(shè)中也加大了對(duì)地鐵工程的建設(shè)力度。在上述工程建設(shè)中,隧道施工比較常見,且常用的先進(jìn)方法為盾構(gòu)法。但是在盾構(gòu)法隧道施工中,容易由于底層損失而導(dǎo)致地面沉降問題,從而會(huì)引發(fā)安全事故。這就需要針對(duì)具體工程并解決盾構(gòu)法施工中的土體擾動(dòng)原理法,分析對(duì)盾構(gòu)施工中地面沉降問題進(jìn)行有效控制的技術(shù)措施。

    2工程概況

    以某市的地鐵工程中的盾構(gòu)區(qū)間為例,盾構(gòu)區(qū)間與建筑物的距離比較近,而且此區(qū)間隧道上方還存在雨水管以及中壓天然氣管道、移動(dòng)通信信號(hào)塔和快速高架橋等市政管線。且此區(qū)間穿越地層經(jīng)過勘測(cè)之后為為3-5 細(xì)砂、3-6 中砂、3-8 礫砂、3-9圓礫層等,盾構(gòu)始發(fā)約有1/2 斷面處于圓礫層。還要建設(shè)地下一層車站,此車站的地面覆土比較淺,具有較差的地質(zhì)條件,容易在端頭井出現(xiàn)滲透問題時(shí)造成既有線癱瘓問題。

    3由盾構(gòu)法隧道施工而導(dǎo)致地面沉降的機(jī)理

    3.1盾構(gòu)隧道地面沉降規(guī)律

    在應(yīng)用盾構(gòu)法開展隧道施工時(shí),由于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)會(huì)引發(fā)區(qū)域性地面標(biāo)高沉降的規(guī)律就是地面沉降規(guī)律。在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中會(huì)產(chǎn)生推進(jìn)壓力波動(dòng),這就會(huì)引發(fā)盾體前的地表變形現(xiàn)象,在從開挖地面觀測(cè)點(diǎn)到開挖面觀測(cè)點(diǎn)正下方的顯著隆起現(xiàn)象,此時(shí)的開挖面土體還保持處于平衡的土壓力。而如果在盾體向前掘進(jìn)過程中出現(xiàn)剪切滑動(dòng)面,盾尾在經(jīng)過測(cè)點(diǎn)時(shí)也會(huì)引發(fā)地表沉降,加之掘進(jìn)過程中刀盤會(huì)擾動(dòng)土體,而且盾體的外徑要大于管片外徑,這就會(huì)釋放土層應(yīng)力而造成地表變形現(xiàn)象,從盾構(gòu)切口位置觀測(cè)點(diǎn)到盾尾離開測(cè)點(diǎn)之間出現(xiàn)地表沉降的問題。此外,在盾尾脫除7d之后還會(huì)出現(xiàn)后期沉降,這主要受到地層沉降時(shí)間效應(yīng)的影響。具體地說,在盾構(gòu)隧道施工中,刀盤切口沉降和盾尾脫出之后都會(huì)具有較大的沉降量,而且土倉土壓力控制刀盤切口沉降變形,在出現(xiàn)盾尾脫出之后而引發(fā)沉降問題,則需要通過盾尾間隙調(diào)整以及同步注漿的方式進(jìn)行處理。

    3.2地面沉降的影響因素

    正是由于盾構(gòu)隧道施工中盾構(gòu)機(jī)開挖作業(yè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)開挖面的應(yīng)力釋放現(xiàn)象,這就會(huì)導(dǎo)致地層出現(xiàn)彈性變形現(xiàn)象。此外,在隧道施工中如果出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)背后孔隙閉合或者在開挖時(shí)周圍土體受到干擾時(shí)會(huì)涌入土倉中,這都會(huì)引發(fā)地面沉降問題。上述盾構(gòu)隧道施工中的地面沉降,主要由開挖沉降和固結(jié)沉降兩種地面沉降類型,尤其是在盾構(gòu)施工中會(huì)造成地層損失,還會(huì)出現(xiàn)土體再固結(jié)的問題,這都會(huì)引發(fā)地面沉降問題。而分析對(duì)此問題產(chǎn)生影響的因素,其主要因素是接近隧道拱頂?shù)耐翆犹匦砸蛩?,其?huì)對(duì)地表沉降的槽寬度產(chǎn)生影響。

    4盾構(gòu)施工地面沉降的控制

    4.1始發(fā)階段的控制

    在盾構(gòu)隧道施工中的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞階段是容易出現(xiàn)地面沉降的階段,容器在比較復(fù)雜的地質(zhì)條件下容易出現(xiàn)地下水淹沒隧道和地面坍塌等事故。因此,在此階段中,應(yīng)重點(diǎn)控制端頭井地基加固質(zhì)量以及在此接收端開展降水操作,確保此階段的安全箱。在上述加固作業(yè)中,做好對(duì)水泥用量的控制,還要在進(jìn)出洞之前開展取芯等檢驗(yàn)工作,保證加固之后的土體強(qiáng)度達(dá)標(biāo),深度也需要滿足將旋噴樁穿透的要求。

    為了避免在盾構(gòu)推進(jìn)中穿越多條市政管線時(shí)出現(xiàn)沉降問題或者管線接頭斷裂問題,需要做好施工前的管線檢查以及試驗(yàn)段的推進(jìn)參數(shù)試驗(yàn)和確定工作,還要在容易出現(xiàn)沉降問題的位置設(shè)置深層觀測(cè)點(diǎn),在掘進(jìn)作業(yè)中同步開展注漿作業(yè)并跟蹤注漿作業(yè),及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)來保證施工效果。

    4.2正常階段的控制

    在盾構(gòu)管片運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)之后做好管片防水面的清潔工作,在拼裝時(shí)做好對(duì)襯砌環(huán)面平整度的控制,確??v環(huán)向間隙達(dá)標(biāo),而且每環(huán)的盾尾清潔度達(dá)標(biāo),控制好管片聚氨酯止水條以及遇水膨脹止水條的粘貼質(zhì)量。在完成拼裝作業(yè)之后,調(diào)整千斤頂?shù)捻斄?,控制好管片螺栓?fù)緊情況,保證環(huán)面平整度和相鄰環(huán)高差、相鄰塊管片錯(cuò)臺(tái)在4mm以下。

    為了減少施工后的變形情況,需要采用設(shè)計(jì)性能達(dá)到泵送要求的漿液開展注漿作業(yè),保證注漿強(qiáng)度達(dá)標(biāo),有效保證隧道的穩(wěn)定性。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)中開展同步注漿作業(yè)時(shí),需要由專人開展管理工作并做好對(duì)注漿點(diǎn)位置的記錄。將平板車設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)最后一節(jié)車架后,確保管片在盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車區(qū)域可以順利開展間隙二次注漿。在盾構(gòu)接收前50環(huán)需要做好對(duì)出土量、總推力等參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制,保證其符合開挖面位置的土體上浮量和穿過之后土體沉降量要求。在接收階段需要降低盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速率來減少對(duì)低層的擾動(dòng)影響,通常控制在15mm/min左右。在接收井前200m,重點(diǎn)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)倆保證其勻速前進(jìn)。并檢查每環(huán)管片的超前量,以及管片和盾構(gòu)機(jī)孔隙、區(qū)域油壓變化等。在加固區(qū)需要開展壁厚二次注漿作業(yè),通過襯砌管片注漿孔將漿液送入土層中,還要結(jié)合探測(cè)孔情況對(duì)注漿進(jìn)行調(diào)整,避免盾構(gòu)接收后缺乏推力而引發(fā)管片向前或向下位移時(shí)的管片錯(cuò)臺(tái)問題。

    5結(jié)語

    在對(duì)盾構(gòu)隧道施工時(shí)引發(fā)地表沉降的規(guī)律進(jìn)行介紹之后,得知在盾構(gòu)始發(fā)和接收階段容易出現(xiàn)地表沉降問題,這就需要針對(duì)具體隧道工程的特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工情況,重點(diǎn)做好這兩個(gè)階段的地表沉降預(yù)防和控制工作,做好接收段端頭地基加固以及掘進(jìn)中土壓、注漿量等參數(shù)控制,加強(qiáng)對(duì)施工中的監(jiān)測(cè)和調(diào)整工作,最大化降低出現(xiàn)地表沉降的概率。

    參考文獻(xiàn):

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    [2] 魏綱, 姜鑫, 張?chǎng)魏#? 地面出入式盾構(gòu)法隧道施工引起的土體垂直變形[J]. 巖土力學(xué), 2018, 039(003):993-1001.

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