湾登区间隧道工程盾构掘进姿态控制

湾登区间隧道工程盾构掘进姿态控制

摘要:隧道工程盾构掘进对施工技术要求比较高,尤其面临非常复杂的地质情况,受到各种因素的影响,增加了掘进姿态控制的难度。因此,本文主要针对湾登区间隧道工程盾构掘进姿态控制技术展开论述,然后结合具体工程施工情况,采取相应的解决措施,从而保证工程施工质量,满足工程技术要求。

关键词:湾登区间;隧道工程;盾构掘进;姿态控制

在本次湾登区间隧道工程盾构掘进姿态控制过程中,施工单位要结合自身施工技术,做好施工组织计划,制定完善的施工的技术标准,针对每一阶段工程盾构的掘进情况,采取相应的控制和管理措施,从根本上保证隧道工程盾构掘进的状态,满足施工现场安全标准、质量标准以及技术标准。

1工程概况

湾登区间隧道工程由双线圆形隧道组成,采用盾构法施工。左线全长2476.564m,右线全长2384.086m,均含中间风井30.5m。设中间风井1座、联络通道兼废水泵房1处、单独联络通道3处。区间左右线间距7.0m~16.0m。区间线路纵断面为“V”形坡,最小纵坡2.000‰,最大纵坡为纵坡25.982‰,隧道平面曲线半径最小为600m,竖曲线半径为5000m。隧道顶覆土10.0m~28.8m,区间隧道主要穿行于粉细砂、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩地层,局部通过淤泥质土层。最终隧道内径为5400mm,隧道掘进外径6250mm。

2技术分析

本区间隧道掘进采用中交天河机械制造厂生产的φ6250mm复合式土压平衡式盾构机。总长度为76.92m,设备包括盾构机和后备台车两个体系,其中盾构机主体长度为10.075m,牵引部分长度为15.545m,后备台车长度为51.300m。该盾构机刀盘采用面板式(分割块数为7块)结构,开口率为34%,重63t,驱动方式为变频电机驱动。盾构始发井端头地层洞身位于淤泥质土、淤泥质砂、粉细砂,加固措施:先采用800mm厚的素混凝土连续墙进行帷幕,再利用三轴搅拌桩φ850@600×600进行加固,搅拌桩与车站围护结构之间设置一排旋喷桩φ600@450。加固范围为线路纵向10.0m,隧道周边3.0m线以内的范围。要求加固后的土体的无侧限抗压强度不小于1.0MPa,渗透系数应小于1.0×10-6cm/s,若达不到要求,要及时弥补。端头加固范围内的地面超载不得大于70KPa。

3影响盾构掘进姿态的因素

在进行隧道盾构掘进过程中,影响掘进姿态的因素有很多。第一,土压的设定值,需要结合实际情况,根据土层厚度和摩擦角以及容重进行分析。在实际纠偏过程中,需要设定比较大的土压设定值,从而大会土体对机头的反作用力;第二,地质出现变化。在实际施工过程中,一旦盾构位于软土层,施工人员就很难控制实际滚钩姿态。主要由于在软土层中,含有很高的含水量,空隙比较大,具有很强的压缩性,导致地层稳定性较差,在实际掘进过程中,盾构机会出现磕头的情况。并且盾构机在遇到两侧软硬程度不同的土质时,盾构机就会在水平方向上和垂直上出现过量变形运动;第三,注浆的位置和时间也会影响到隧道工程盾构掘进姿态。在实际掘进过程中,施工人员需要对盾尾的空隙进行注浆,对周围岩石进行支撑,防止岩石出现位移,影响到整体结构的稳定性;第四,转弯管片的影响。一旦盾构掘进遇到曲线段时,施工人员需要根据实际情况,采用转弯管片,对转角进行调整,保证盾构轴线与隧道设计轴线保持吻合,从根本上控制好盾构姿态;第五,管片的姿态。在进行掘进过程中,管片与盾构机要保持同心的状态,保证推进方向的垂直,严格按照既定的方向进行施工,一旦管片平整度出现较大差异,就会影响盾构的姿态。

4湾登区间过河问题总结

在过河过程中,受到各种因素的影响,从而出现了各种问题。第一,由于在施工现场,地下水资源十分丰富,加上仓距离河底较低,在掘进工作完成以后,土仓就会出现进水现象,导致泥渣离析,并且出现了很多小石块,导致喷涌;第二,在实际掘进过程中,地质出现严重突变,需要根据施工现场情况,对掘进的参数进行合理的调整;第三,因为距离河底覆土较浅,在过河过程中,采用气压辅助的掘进模式,会出现河面冒泡问题;第四,为了防止管片出现渗水问题,需要在拼装过程中,压紧管片,控制好拼装质量,防止管片的出现断裂或者脱落问题。为了防止管片出现破损问题,需要控制好运输和吊装过程。

5湾登区间隧道工程盾构掘进姿态控制措施

为了保证工程施工质量,提升掘进的安全性,施工单位需要控制好掘进方向,结合实际施工情况,对盾构姿态进行及时的调整和纠偏。

5.1控制好掘进方向

在实际控制过程中,施工人员可以采用自动导向测量和人工测量向结合的方式,对盾构姿态进行监测。其中自动导向测量系统,能够进行自动的引导和定位,针对掘进的状态进行动态的监测,显示盾构机实时的位置,然后根据隧道设计轴线的标准进行随时的调整。为提升测量核对的准确性,需要采用人工测量的方式进行校准,分析其中的数据,对盾构机的位置和姿态进行科学合理的调整。在盾构机掘进过程中,会受到各种因素的影响,导致掘进方向与设计轴线出现偏离的的情况,采用控制油缸推力的方法,调整盾构机的姿态,从根本上调整出现的偏差,保证满足实际设计规范的要求。

5.2防止盾尾漏浆(防漏)措施

(1)提高同步注浆质量与管理。在每环推进过程中,需要控制好浆液流速,以及浆液将浆液的凝固时间控制在6到8小时之间。同时,施工人员要严格控制好注浆的压力和注浆量,满足实际操作中的技术参数。(2)盾尾漏浆对策。在实际施工过程中,一旦出现盾尾漏浆问题,需要及时补充盾尾密封油脂,保证盾尾油脂能够填满整个空隙,有效的进行堵水防漏。如果水势比较大,在必要的时候,施工人员可以在管片和盾壳之间塞入海绵条,填满中间的间隙,保证稳固性。

5.3防止江底地层沉降措施

(1)控制土仓压力稳定性。在进行盾构推进过程中,施工人员要根据设计标准,分析土仓的压力,根据局域水位不断变化,总结影响因素,进行科学合理的调整。因此,施工人员要控制施工现场土仓压力,防止出现较大的波动,保证切削面的稳定性。尤其在穿越覆土厚度较薄的位置期间,一定要防止由于压力波动过大,导致击穿河底的覆土。(2)提高注浆量。施工人员若发现江底沉降量较大(>5cm)时,需要根据具体施工情况,增加注浆量,然后视情况在衬砌壁后进行二次注浆,满足实际施工技术要求,保证施工安全。

5.4防止形成泥饼

(1)建立完善土建工程师强化责任制。施工技术人员通过现有的地质资料,组织施工计划,对可能出现泥饼的地段进行详细的论证和分析,然后制定相应的处理预案。在盾构过程中,进行到这一地段时,需要实时监测盾构机的技术参数,一旦出现出渣减少、出渣较黏,推力、扭矩的变化情况,就要做好科学合理的判断,防止出现结泥饼情况。(2)严格控制操作规范。在实际掘进过程中,为了有效控制实际的掘进姿态,要坚决杜绝单纯为了进度,进行野蛮操作,需要做好施工操作人员的技术培训,严格按照施工技术操作规范进行操作,对容易出现泥饼的地段,要控制好出渣情况,有效的防止泥饼形成,影响实际的掘进进度。

6结语

综上所述,在进行湾登渠道隧道施工过程中,盾构掘进姿态会受到多方面因素的影响,施工人员需要根据偏移量、油缸行程差以及最小盾尾的间隙进行分析,然后结合实际参数,进行计算,为控制好掘进姿态提供重要的数据参考。另外,施工单位要加强对隧道盾构掘进状态监测,然后根据实际情况,做好姿态的调整和方向的纠正,满足既定设计标准和要求。

参考文献

[1]赵超.盾构掘进中姿态纠偏与泥饼部位的判断和处理[J].设备管理与维修,2016(12):84-86.

[2]冯欢欢,陈馈.南昌地铁2号线隧道施工难点及盾构适应性分析[J].施工技术,2016,45(09):98-101.

作者:徐伟 汪龙祥 单位:中交二公局铁路工程有限公司