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2020一级建造师市政工程考点:盾构法施工地层变形控制措施

来源 :考试网 2019-10-17

  1K413035 盾构法施工地层变形控制措施

  一、近接施工与近接施工管理

  (1)新建盾构隧道穿越或邻近既有地下管线、交通设施、建(构)筑物(以下简称既有结构物)的施工被称为近接施工。

  在城市中近接施工不可避免,且随着地下空间的开发利用会日益增多。因此,盾构施工必须考虑控制影响区域的地层变形,采取有效的既有结构物保护措施。

  (2)近接施工管理:

  1)盾构近接施工会引发地层变形,对既有结构物会造成不同程度的有害影响;因此有必要采取系统性措施控制地层变形以保护既有结构物。首先,应详细调查工程条件、地质条件、环境条件(即既有结构物现况与安全要求),在调查的基础上进行分析与预测、制定防护措施;其次,制定专项施工方案;最后,施工过程中通过监控量测反馈指导施工而确保既有结构物安全。

  二、地层变形与既有结构物变位与变形

  (一)地层变形原因和阶段

  (1)盾构掘进时,引起地层变形的主要原因大致有以下几个:

  1)开挖面的土、水压力与盾构压力仓压力不均衡,引起前方地表沉降或隆起。

  2)由于盾壳摩擦和曲线推进及纠偏对围岩产生扰动,引起地层沉降或隆起。

  3)壁后同步注浆不及时或不充分,导致盾尾空隙的发生,引起地层沉降。

  4)由于接头螺栓紧固不足等原因引起一次衬砌的变形及变位,从而增大地层下沉。

  5)开挖或衬砌渗漏导致地下水位下降,引起地层固结沉降。

  三、盾构掘进地层变形控制措施

  由于盾构掘进引起地层变形的原因不同,各阶段的机理也不相同,因此必须有针对性地采取控制措施。

  (1)防止开挖面的土水压力不均衡引起变形的措施:

  土压平衡盾构可通过调整推进速度与螺旋出土器的转速,使压力舱压力与开挖面土水压力相对应。另外,根据需要注入适当的添加剂增加开挖土体的塑流性。

  泥水加压盾构可根据开挖面土层的透水性来调整泥浆特性,并仔细进行泥浆管理,使压力舱压力始终对应于开挖面的土水压力。实施这些开挖面稳定管理的同时,还应根据需要研究相应的辅助施工方法以保证围岩的稳定。

  (2)减小盾构穿越过程中围岩变形的措施:控制好盾构姿态,避免不必要的纠偏作业。出现偏差时,应本着“勤纠、少纠、适度”的原则操作。纠偏时或曲线掘进时需要超挖,应合理确定超挖半径与超挖范围,尽可能减少超挖。土压平衡盾构在软弱或松散地层掘进时,盾构外周与周围土体的黏滞阻力或摩擦力较大时,应采取减阻措施。

  (3)减小盾尾脱出导致地层变形的措施:用同步注浆方式,及时填充尾部空隙;根据地质条件、工程条件等因素,合理选择单液注浆或双液注浆,正确选用注浆材料与配合比,以便及时稳定住拼装好的衬砌结构;加强注浆量与注浆压力控制;及时进行二次注浆。

  (4)防止衬砌引起变形的措施:为了防止管片环变形,必须使用形状保持装置等来确保管片组装精度,同时充分紧固接头螺栓。

  (5)防止开挖或衬砌渗漏导致地下水位下降的措施:为了防止从管片接头、壁后注浆孔等部位漏水,必须精细地进行管片组装及防水作业。

  四、地层变形的预测和施工监测

  (1)为了减少地层变形,推进前应根据过去的施工经验和有限单元法等进行预测,以预测结果为依据设定土仓压力或泥水仓压力管理基准值。同时,在推进时,要在隧道中心线上及其两侧范围内设定变形监测点,根据变形监测结果适时地调整管理基准值。这­一过程在盾构掘进施工管理中是很重要的。

  (2)地面和隧道内监测点宜在同一断面布设;盾构通过后,处于同一断面内的监测数据应同步采集,并应收集同期盾构掘进参数。

  (3)施工监测项目应符合表1K413035的规定。当穿越水域、建(构)筑物及其他有特殊要求地段时,应根据设计要求确定。

  (4)竖向位移监测可采用水准测量方法,水准基点应埋设在变形影响范围外,且不得少于3 个;水平位移监测可采用边角测量或卫星定位等方法,并应建立水平位移监测控制网,水平位移监测控制点宜采用具有强制对中装置的观测墩和照准装置;当采用物理传感器监测时,传感器埋设应符合仪器埋设规定和监测方案的规定;当竖向位移监测采用静力水准测量方法时,静力水准的埋设、连接、观测、数据处理等应符合国家现行相关标准要求,测量精度应与水准测量要求相同。

  【案例1K413035】

  1.背景

  某地铁隧道盾构法施工,隧道穿越土层有黏土、粉土、细砂、小粒径砂卵石、含有上层滞水,覆土厚度8~14m,采用土压平衡盾构施工。施工项目部依据施工组织设计在具备始发条件后开始隧道施工,掘进过程中始终按施工组织设计规定的各项施工参数执行。

  施工过程中发生以下事件:

  事件一:拆除始发工作井洞口围护结构后发现洞口土体渗水,洞口土体加固段掘进时地表沉降超过允许值。

  事件二:在细砂、砂卵石地层中掘进时,土压计显示开挖面土压波动较大;从螺旋输送机排出的土砂坍落度较低。

  【问题】

  (1)施工项目部依据施工组织设计开始隧道施工是否正确?如不正确,写出正确做法。

  (2)掘进过程中始终按施工组织设计规定的各项施工参数执行是否正确?如不正确,写出正确做法。

  (3)分析事件一发生的主要原因以及正确的做法。

  (4)分析事件二发生的主要原因以及应采取的对策。

  【参考答案】

  (1)不正确。根据住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号)的规定,盾构工程属于危险性较大的分部分项工程,开工前施工单位必须编制专项施工方案,并应组织专家对专项方案进行论证。

  (2)不正确。首先,在初始掘进过程中应根据收集的盾构掘进数据(推力、刀盘扭矩等)及地层变形量测量数据,判断土压(泥水压)、注浆量、注浆压力等设定值是否适当,及时进行调整,并通过测量盾构与衬砌的位置,及早把握盾构掘进方向控制特性,为正常掘进控制提供依据。其次,由于掘进过程中地层条件、覆土厚度等差异很大,应根据实际情况适时调整施工参数。最后,根据反馈的监控量测数据及时调整相关的施工参数。

  (3)事件一发生的主要原因是洞口土体加固效果不满足要求。正确做法是:

  1)根据地质条件、地下水位、盾构种类与外形尺寸、覆土深度及施工环境条件等,明确加固目的后,合理确定加固方法与加固范围;本案例的加固目的,既要加固又应止水。

  2)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固。

  (4)事件二发生的主要原因是塑流化改良效果欠佳。应采取的对策主要有:

  1)选择适宜的改良材料,并适当提高添加比例。

  2)开挖面土压波动大的情况下,开挖面一般不稳定,此时应加强出土量管理。

 

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