穿越工程城市轨道交通工程创新技术指南.docx
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穿越工程城市轨道交通工程创新技术指南
城市轨道交通工程创新技术指南
穿越工程
6.1大直径土压平衡盾构穿越建筑物施工技术
6.1.1技术产生背景
轨道交通的城际线由于其需要更大的断面尺寸、更高的标准、更稳定的使用功能以及安全、质量、工期等方面的要求,在施工工艺上较多采用盾构法施工,而在市区中狭窄地段修建大断面盾构隧道时,受施工场地的限制,就需要考虑选用土压平衡盾构,土压平衡盾构穿越建构筑物时,需要采取多种配套措施,来控制地表建筑物沉降,需要根据地面建筑物的性状、周边环境情况、地层情况、预加固情况等结合相适应的掘进参数进行深入技术研究,确保地面建筑安全。
6.1.2技术内容
(1)根据施工前对建筑物及洞身地质情况的调查与评估,采用Peck理论计算方式确定盾构隧道施工影响范围,制定地基预加固、隔离保护、局部拆迁、桩基托换等针对性的预处理措施,并在盾构穿越前提前组织实施,确保建筑物稳定与安全,见图6.1-1。
图6.1-1盾构隧道施工引起的地表沉降槽曲线(Peck理论)
(2)在盾构穿越前进行试验段施工,模拟穿越时的掘进参数,依据监控量测数据分析,为穿越建筑物施工时提供参考。
盾构穿越过程中,对关键技术控制要点进行把控,并不断总结、优化,保证盾构掘进安全、顺利进行,确保建筑物变形、沉降安全可控。
(3)根据地层情况选取半敞开(气压平衡)或全土压平衡掘进模式;土仓压力设定以水土合算计算方式为基础;刀盘转速以低转速控制,以减小刀盘转动破岩对前方土体的扰动;渣土改良添加剂以泡沫剂为主,出渣量管理采用质量守恒的原则,渣土温度控制在40℃以下;采用洞内洞外实时的监控量测方法,制定反馈机制,过程中积极改进施工方法、工艺及参数;注浆管理采用“同步注浆+二次注浆”的注浆管理模式。
(3)盾构穿越通过后,及时进行跟踪注浆(地面无条件时,可采用钢花管进行深孔注浆),进一步稳定地层,并对建筑物进行鉴定,根据鉴定报告与前期调查评估进行对比,判断建筑物受影响的程度,制定有针对性的加固、修缮等处理方案,恢复建筑物原有使用功能。
6.1.3主要技术性能和技术特点
(1)盾构掘进技术参数
设定刀盘转速为1.5~2.0rpm;控制贯入度为8~15mm;控制掘进速度在10~30mm/min;掘进时采用的最大扭矩不超过扭矩上限的80%;根据掘进速度、扭矩、出渣情况设定合理的推进力;设定最低工况指标,超过最低工况指标必须进行停机分析处理。
(2)提前对盾构穿越的建筑物进行加固,结合盾构掘进及监控量测反馈,及时进行跟踪注浆,确保建筑物的安全,见图6.1-2。
(3)施工工艺成熟,并能灵活结合现场情况,适应性强。
图6.1-2建筑物注浆预加固与跟踪注浆加固
6.1.4适用范围及应用条件
适用于直径在7~10m范围内的大直径土压平衡盾构穿越建筑物的轨道交通隧道工程。
6.1.5工程应用情况
(1)长株潭城际轨道交通湘江隧道开滨区间左、右线穿越岳北社区,该段地面房屋普遍为五层及以下砖混结构,房屋基础为振动桩,左线历时39h,右线历时32h,建筑物最大沉降量-8mm,穿越过程安全可控。
(2)长株潭城际轨道交通湘江隧道进开区间左、右线穿越南湖五金大市场,该段地表为五金批发市场,房屋为2~5层框架结构,基础为沉管灌注桩(或洛阳铲机动桩)独立基础,隧道洞身埋深最浅处仅6.7m,地层为典型上软下硬复合地层。
盾构穿越前,进行了注浆加固,左、右线分别历时88h、129h完成穿越,建筑物最大沉降量-15mm,穿越过程安全可控。
6.2大直径泥水盾构穿越棚户区施工技术
6.2.1技术产生背景
随着轨道交通的发展,采用大直径的盾构机穿越大江大河或水面的隧道越来越多,而泥水平衡盾构具有刀具、刀盘磨损小,易于长距离掘进施工;刀盘所受扭矩小,更适合大直径隧道的施工;在易发生流砂的地层中能稳定开挖面,可在正常大气压下施工作业;泥水压力传递速度快而均匀,开挖面平衡土压力的控制精度高,对开挖面周边土体的干扰少,地面沉降量的控制精度高;盾构出土由泥水管道输送,速度快而连续,施工进度快等特点而优先采用。
当穿越施工线路上一些棚户区等老旧建筑时,如何优化盾构掘进参数,在非加固条件下严格控制地面沉降,确保安全下穿棚户区建(构)筑物,成为工程亟待解决的问题。
6.2.2技术内容
盾构穿越棚户区施工以“高粘优浆、精细控制、平稳推进、快速拼装、禁止停机、一次通过”为原则,以地表沉降控制为核心,以确保沿线建构物安全为目标。
施工技术包括三个阶段的内容,见图6.2-1:
(1)泥水盾构正式穿越棚户区前,需要针对穿越区域地表既有的老旧民房进行现状评估,制定安全控制标准及棚户区处理措施,而后通过试验段的试掘进试验,得到盾构施工控制参数。
(2)泥水盾构正式穿越棚户区的过程中,从刀盘前方泥膜形成质量控制、切口压力控制、盾构特种材料合理搭配及泥水盾构关键施工参数精细调控和一次同步注浆成型等方面来实现非加固条件下大直径泥水盾构长距离棚户区穿越施工,监控量测工作贯穿整个掘进过程,实时反馈监测结果,不断修正盾构各项主要施工参数。
(3)泥水盾构顺利通过棚户区后,开展二次注浆工作,持续开展监测工作,实时监测棚户区老旧民房安全状态,以便能够及时应对突发情况。
图6.2-1施工控制流程图
6.2.3主要技术性能和技术特点
不需要对地面建筑物进行加固处理;隧道施工扰动轻微,通过区域地表沉降较小,对相关区域地表密集棚户区影响极小;日掘进量可达到正常生产能力的80%以上,施工效率高;实现了盾构通过前、通过期间及通过后的全时段监测,确保了盾构通过密集棚户区的施工安全,见图6.2-2~6.2-5。
6.2.4适用范围及应用条件
适用于大直径泥水盾构的轨道交通盾构隧道工程穿越连续建筑物施工,也可用于穿越其他对沉降要求高的区段。
应具有足够的施工场地,进行泥浆的循环处理。
图6.2-2优质泥浆配置图6.2-3推进姿态控制
图6.2-4锥度空间克泥效填充图6.2-5全天候地面监测
6.2.5已应用情况
应用于武汉市轨道交通8号线一期工程越江隧道段。
越江隧道长约3185.545m,内径10.5m,外径12.1m,为单洞双线,采用大直径泥水平衡盾构施工,自始发站起长距离穿越高密集棚户区(全长754m)。
该棚户区绝大部分为90年代以前的砖混结构建筑,其外观古老陈旧,多数存在墙体开裂、墙皮脱落的现象。
通过严格控制盾构掘进参数、管片安装标准、注浆参数以及实时的地表监测,在泥水平衡盾构施工穿越棚户区过程中,地表建(构)筑物没有发生明显的位移、沉降和进一步的开裂。
运用此技术成功降低了施工风险,减少了与周围居民的纠纷,具有良好的经济效益和社会效益。
6.3微振爆破穿越施工技术
6.3.1技术产生背景
随着轨道交通线网的发展,新建设的线路在中~微风化为主的围岩层,穿越既有的轨道交通线路、文物保护建筑和其他对振动有特殊要求的建(构)筑物时,由于岩石强度高,需采用爆破法开挖。
传统爆破方法难以将振速控制在安全范围内,而采用多次分部爆破开挖时的效率极低,难以满足工程进度要求,需要采取特殊爆破工艺,并严格控制爆破产生的振动,防止振动对既有结构造成损害。
在地铁区间爆破振动控制要求严格的情况下,研究微振爆破施工技术,控制爆破振速,避免对上述建(构)筑物的损害,成为必须解决的问题。
6.3.2技术内容
以零距离下穿某地铁车站的平顶直墙段矿山法结构为例,采用金属膨胀剂破岩和炸药爆破破岩相结合的分区组合爆破技术主要内容为:
(1)将平顶直墙大断面分为五个导洞,每个导洞采用上下台阶两次开挖,上台阶3m范围采用金属膨胀剂破岩剥离、下部掏槽区乳化炸药爆破两种不同材料的分区组合爆破技术,通过大直径中空孔直眼掏槽、周边空孔减振、隔孔装药、孔内孔外联合微差起爆、使用金属膨胀剂逐层剥离等多种减振和分区组合爆破技术的应用,实现硬岩地层平顶直墙大断面矿山法车站紧贴既有构筑物的安全爆破施工,见图6.3-1。
图6.3-1分区组合爆破区域划分示意图
(2)针对矿山法地铁隧道与地面敏感建筑的距离不同和爆破振速控制指标的要求,采用多种综合减振技术实现快速开挖与爆破振速控制,将大断面隧道分大掏槽(超前导洞)、上台、下台三部分三次开挖;通过孔内孔外联合延时,将隧道断面扩挖区分为56个起爆段别,按设计区域实现逐段微差起爆,控制同段别最大起爆药量在1.35kg以内,达到降振目的。
通过采用非电毫秒雷管孔内孔外联合延时、逐孔掏槽爆破、主爆区分区毫秒延时爆破、周边预钻减振孔、周边孔隔孔装药等综合技术措施,可以实现硬岩浅埋大断面隧道下穿敏感建筑物爆破施工振动控制小于0.5cm/s。
6.3.3主要技术性能和技术特点
(1)本技术通过应用非电毫秒实现孔内孔外延时,结合上台阶超前导洞逐孔延时起爆、扩挖区孔内孔外联合延时分区爆破,两次爆破实现大断面矿山法区间上台阶快速开挖,并通过运用大直径中空孔增加超前掏槽临空面、周边预钻减振孔隔振、周边孔隔孔装药等综合技术达到降低爆破振速的目的。
本技术在同一断面采用两种爆破材料进行分区组合爆破的方法,在紧贴既有车站底板的施工中,靠近构筑物采用金属膨胀剂爆破,在减少爆破震动对构筑物破坏的同时,比一般静态膨胀剂爆破相比,爆破时间大为缩短,极大提高了工效;在金属膨胀爆破区之外,采用乳化炸药进行掏槽爆破,掏槽形成的临空面供金属膨胀剂从构筑物外围逐渐靠近构筑物对岩体进行爆破剥离,使得金属膨胀剂爆破震动及爆破冲击波破坏主要作用于靠近临空面岩体,减少对构筑物破坏,同时乳化炸药掏槽区的爆破分层分次进行,实现逐孔爆破,通过控制一次起爆药量,减少爆破震动及爆破冲击波对构筑物的破坏,为硬岩地层中靠近构筑物的地下爆破开挖提供了思路及借鉴意义。
(2)在硬岩地层地铁矿山法区间及车站工程中,采用传统钻爆法施工爆破振动控制难度大,针对环境敏感地段地铁下穿地面多处地面文保建筑物,本技术可以实现爆破振动的有效控制和对结构的保护,具有较强的针对性和适用性。
(3)爆破作业只需要爆破技术及施工人员严格按设计进行钻孔和爆破施工,施工难度小,质量易保证,工效相对较高。
6.3.4适用范围及应用条件
适用于地表建(构)筑物爆破振速控制指标严格的条件下,在硬岩地层中近距下穿既有建(构)筑物的地铁工程钻爆法施工。
爆破的应用应符合当地的安全管理规定。
6.3.5已应用情况
该技术已成功应用于青岛地铁3号线一期工程青岛站和青岛站~人民会堂站矿山法区间。
青岛站西端矿山法段零距离下穿既有2号线车站工程,采用分区组合爆破技术;青岛地铁3号线青岛站~人民会堂站矿山法区间浅埋不同近距离地下穿了18处国家或省市级文保建筑,采用该技术施工期间爆破振速控制在0.5~1.5cm/s,效果良好,施工过程中上部既有结构经第三方检测没有受到结构损伤,取得了良好的经济效益和社会效益。
6.4桥梁桩基托换穿越施工技术
6.4.1技术产生背景
近年来,新修建的地下铁道结构,受到周边环境的限制,穿越既有桥梁基础所在空间的情况越来越多,鉴于桥梁基础本身承受荷载的功能不减弱,桥梁本身的使用功能的不能改变,因此,当新建设的地下铁道穿越位置与桥梁基础位置发生矛盾时,一般需要将桥梁的基础特别是桩基移位,让位于地下铁道隧道,为了不影响桥梁正常的使用功能,在不中断交通的前提条件下,进行桩基的托换,成为需要解决的技术问题。
6.4.2技术内容
在不中断桥梁正常通行的动荷载作用下,明挖基坑内桥梁桩基主动托换的施工技术包含以下几项内容:
(1)现场先对托换桩附近的降水施工,然后进行明挖基坑围护桩及托换桩施工。
(2)桩基施工完成后在托换梁基坑外围打设钢板桩防护。
(3)开挖托换梁和预顶桩帽基坑,施工预顶桩帽和托换大梁,托换梁施工中对既有桥梁墩柱(桩)植筋及界面处理,见图6.4-1和6.4-2。
(4)桩帽及托换梁完成后通过千斤顶对托换梁与托换新桩实施预顶,施工托换桩顶连接段,完成体系转换。
体系转换完成后切断托换大梁以下既有桥梁墩柱(桩)。
(5)最后对托换桩周边进行钻孔注浆,对既有桥梁状况进行核查。
同时,在施工全过程采用信息化施工技术,对有关托换顶升参数进行修正,并在托换或顶升过程中严密监测托换梁上部原桩的位移、沉降和托换新桩的沉降以及托换梁的变形。
图6.4-1原桩界面处理示意图
图6.4-2植筋示意图
6.4.3主要技术性能和技术特点
(1)桥梁桩基托换技术无需拆除或改移既有桥梁,便可进行桩基托换施工。
对原有交通不产生任何影响。
桩基脱换施工与桥梁拆除(或改移)及恢复施工相比,在节约施工工期及施工成本方面都具有显著优势。
(2)桥梁桩基托换技术充分运用先进的实时监控量测手段,动态监测施工过程中支护及土层的相关受力、变形参数,选用科学的理论和方法处理及分析数据,及时反馈信息,修正施工方法及支护参数。
6.4.4适用范围及应用条件
适用于轨道交通采用明挖法施工的基坑内,现况桥梁桩基在不中断桥上交通的情况下进行托换桩基施工,其他类似桥梁桩基托换也可参照施工。
6.4.5已应用情况
成绵乐城际铁路工程机场路隧道,隧道长度5500m,采用明挖法施工。
沿机场路先后下穿了西环联络线铁路桥、蓝天立交匝道桥、成雅桥和4座人行天桥,对侵入隧道范围的10处桥墩进行了桩基托换施工,其中蓝天立交匝道桥连续托换3根。
目前机场路隧道施工已完成,桥梁能够正常使用,经过实践证明,对侵入隧道桩基采用桩基托换处理方案,既保证了既有桥梁的自身安全,又保证了隧道施工安全通过,节省了投资,同时施工过程中又不中断交通,减少对社会影响,取得较好的经济效益和社会效益。
6.5盾构磨削既有结构排桩施工技术
6.5.1技术产生背景
盾构施工过程中,易遭遇桥梁桩基础、建筑物桩基础、地下连续墙等障碍物的情况,通常在线路走向可调的情况下,一般避让绕离;但在无法调线时,采取机械拔除或人工开挖破除等方法提前处理钢筋混凝土桩体,清除障碍后,再正常掘进通过,该种方法成本高、风险大、工期长。
因此,如何利用盾构机强大的推力、扭矩和坚硬的刀盘、刀具,在无需预处理和盾构不停机情况下,完全依靠盾构自身设备的配置和掘进技术,磨削穿越包括混凝土桩在内的地下障碍物的施工技术,是盾构穿越地下障碍物施工中面临的难题。
6.5.2技术内容
(1)根据地层条件,合理选择敞开式、保压、土压平衡等掘进模式。
(2)针对不同地层段的工程地质与水文地质条件,根据计算并结合经验,设定土压力、推力、刀盘转速,以及相匹配的掘进速度、注浆速度和螺旋机转速和渣土改良材料注入率,并在实际掘进中不断修正和优化。
总体原则为较小推力,较低转速,缓掘进慢磨削,作控制性掘进,降低参数波动。
掘进速度10~20mm/min,刀盘转速1.2~1.5rpm。
(3)对应不同地层特征,通过对泡沫、高分子聚合等多类添加材料和刀盘前方、土仓、螺旋机等多个加注部位,以及每一部位的多个点位,进行动态的优选组合,形成多类多点复合加注,达到最佳渣土改良效果。
(4)盾构连续磨削穿越排桩或群桩期间,如发现掘进参数不良,或刀盘卡困,或掘进困难,应根据实际状况选择开仓以查看刀盘、刀具磨损,或刀盘、土仓结泥饼情况,或刀盘被残留桩体、块状钢筋混凝土桩基残体卡困,或刀盘、刀具、螺旋机轴被未切断的钢筋缠绕导致刀盘或螺旋机无法转动等情况,并予以检修、清理、更换,恢复掘进。
(5)盾构穿越桩基时,刀盘将切削钢筋混凝土,刀盘正面受力不均,容易引起盾构姿态偏差,应及时对隧道轴线进行复测。
应进行被下穿建(构)筑物主体结构沉降和倾斜、地表沉降、地表裂缝等项目进行观测,反馈信息,指导施工。
6.5.3主要技术性能和技术特点
(1)盾构不停机情况下,完全依靠盾构自身设备配置和掘进技术,连续掘进,磨削穿越排桩,克服地下桩基障碍,无需从地面进行机械拔除、机械冲击破碎或人工开挖破除,工期短,成本小,风险低。
(2)采用小推力、低转速掘进;通过滚刀挤压磨削破碎桩体混凝土,滚刀环压切割桩体钢筋和刮刀辅助无序缠拉剥离钢筋,完成盾构连续掘进磨削排桩施工;通过多类多点复合加注渣土改良技术输排钢筋混凝土破碎渣体;综合实现盾构连续磨削穿越排桩施工。
6.5.4适用范围及应用条件
适用于岩层条件下,采用复合式盾构机掘进过程中遭遇桩基障碍的工况;适用于盾构所磨削桩体为管桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩或连续墙等地下构筑物,桩体直径或墙体厚度不大于1.2m,为单桩、群桩、排桩或连续墙分布,混凝土强度等级不大于C40;富水岩层或复合岩层中磨削桩基施工前,应提前对磨削穿越区域地层实施以止水和固结为目的的预处理;所磨削的基桩或围护桩应经产权单位认可可以切除,不会影响建构筑物安全。
6.5.5已应用情况
应用于大连地铁1号线工程港湾广场站~中山广场站盾构隧道工程,隧道左右双线累计长2766m,为典型的强富水、硬岩高强、软硬岩交互分布的复合岩层盾构施工。
隧道左线盾构在72m长距离上成功连续磨削63根φ800mm钢筋混凝土灌注桩排桩,未更换刀具。
6.6隧道穿越采空区建造技术
6.6.1技术产生背景
当地下铁道工程由于各种条件限制,必须穿越煤矿采空塌陷区时,地基的稳定性直接决定地铁区间隧道结构的安全。
为确保地铁工程设计使用年限,必须对地铁隧道范围内的下伏采空塌陷区进行加固处理。
根据地下铁道穿越位置塌陷区的稳定性情况、岩石强度、地下水情况、空陷范围等进行调查评估,制定相应的穿越采空区技术措施,形成有针对性的建造技术,对于城市地下轨道交通建设具有相当重要的意义及经济价值。
6.6.2技术内容
(1)结合桩、承台在桥梁方面的运用,在群桩基础上将桩顶用钢筋混凝土平台或者平板连成整体基础,以承受其上部荷载。
地铁区间穿越此处时,类似于穿越地下承台。
(2)通过地质勘察、数值理论分析及模拟实验,将采空塌陷区整体分为可作为持力层的稳定区,存在采空塌陷需要进行地基加固的锚杆桩加固区及围岩临近失稳而不能作为持力层的不稳定区,见图6.6-1。
图6.6-1采空塌陷区塑性分布图
图6.6-2各区域分布加固图
(3)针对各区域进行相应地铁区间隧道穿越方案设计,得到地铁隧道穿越煤矿塌陷区的地下桥式综合穿越方案,即“桩基+地下梁+锚杆桩+斜拉锚索”综合关键技术,见图6.6-2。
(4)对于稳定区采取“桩基”方式作为整个隧道结构基础;对于不稳定区采取“斜拉锚索”方式加固上盘围岩;对于锚杆桩加固区采取“锚杆桩”方式进行塌陷区注浆加固,见图6.6-3。
图6.6-3工艺流程
(5)地铁区间隧道结构以“连续箱梁”作为计算模型,结合上述各个区域的穿越方式形成地铁区间隧道穿越煤矿塌陷区地下桥关键技术。
6.6.3主要技术性能和技术特点
对塌陷区域划分后分别进行技术处理:
(1)对于稳定区的桩基基础确保地铁区间隧道能够长期承受覆土荷载及列车震动荷载。
(2)针对列车震动荷载作用下塌陷区上、下盘围岩再次发生失稳破坏的问题,采用斜拉锚索式加固处理。
(3)锚杆桩注浆加固区的施工也比传统的注浆方案也更为经济。
6.6.4适用范围及应用条件
该技术适用于地铁区间隧道工程中需穿越各类矿产采空区的区间隧道工程。
采空区地下地层结构应稳定。
6.6.5已应用情况
应用于乌鲁木齐轨道交通1号线南湖北路站至王家梁站区间隧道穿越六道湾煤矿采空区。
区间线路穿越采空区段长度约222m。
6.7岩溶区隧道穿越高铁水平桩加固施工技术
6.7.1技术产生背景
随着地铁线网的加密,地铁工程盾构法隧道下穿桥梁、铁路、军事设施、民航设施、危房群等重要建构筑物的情况越来越多,同时也会伴随复杂的地质条件(如浅埋砂层,局部有溶洞,硬岩等)。
施工前需要进行隧道上方加固处理,例如使用旋喷桩加固、搅拌桩加固、wss注浆加固、桩基托换等加固方式,但在军事禁区、飞机跑道、运营铁路等特殊建构筑物的情况下,难以进行地面加固处理。
盾构在复杂的地层中下穿重要的建筑物,施工风险十分严峻,针对上述情况,研究“浅埋、砂层、岩溶区水平加固施工技术”,解决这一难题,十分必要。
6.7.2技术内容
(1)浅埋下的土体压力平衡控制
浅埋、砂层、岩溶区水平桩加固施工技术使用了先进的土体压力平衡控制系统,通过该系统可以将钻杆处的地内压力控制在合理范围,保持土体压力平衡,保证地面建构筑物及设施的安全。
土体压力平衡控制系统主要由三方面实现,包括前方地内压感应系统、后方浆液输出系统和排泥控制系统,见图6.7-1。
图6.7-1土体压力平衡控制系统原理图
(2)纠偏钻头的使用,实现大深度高精度一次成孔
浅埋、砂层、岩溶区水平桩加固施工技术中的成孔精度控制通过采用独特的纠偏钻头和先进的测斜仪实现。
纠偏钻头前端是呈45°、60°等固定角度的尖角,钻头中心有一出水口,在钻进过程中后方削孔泵可以以不同压力将辅助浆液向钻头前方喷嘴喷出以辅助成孔。
采用高精度水平测斜仪,它可以精确反馈多孔管每米的角度变化,准确掌握钻杆在土体中的姿态,方便操作人员有针对性的进行纠偏,保证成孔精度。
(3)突破较硬地层,实现岩溶区施工
在砂层、岩溶发育地区,岩溶出现难以预测,而地层加固施工难免在钻进中遇到岩溶,传统旋喷加固遇到溶洞难以判断溶洞大小也无法确定填充量,操作不慎容易导致地面塌方。
浅埋、砂层、岩溶区水平加固施工技术可以通过更换前端切削钻头实现在较硬地层中施工,钻头碰到溶洞时,通过调节内压感应系统、后方浆液输出系统和排泥控制系统有效控制地内压力,并避免地面塌陷,确保土体稳定。
6.7.3主要技术性能和技术特点
(1)地内压感应器实时反馈地内压力大小,通过控制排渣量,使地内压处于合理范围内并保持平衡,避免地面沉降隆起,影响周边建构筑物及设施安全。
(2)在砂层中纠偏钻头能对钻进方向起导向作用,同时钻头中心会持续喷出辅助浆液对前方土体产生冲击,通过调节钻头的旋转角度、方向和喷浆压力可以保证成孔精度,实现长达60m的高精度一次成孔、成桩。
钻机最大扭矩10780N·m。
(3)在应对岩溶等较硬地层时采用牙轮钻头,在保证设备扭矩在安全范围的前提下,加快旋转速度,增大旋转角度,对前方硬物进行摩擦切削,最终破穿岩层。
(4)岩溶区施工时,通过观察钻头的钻进阻力突然降低或地内压数值突然降低判断遇到溶洞。
当判断存在溶洞时及时注入浆液进行填充,填充数量根据地内压值进行参考,以此避免溶洞平衡被破坏而产生塌陷,保证了地面安全。
6.7.4适用范围及应用条件
适用于各种地层条件下加固工程,适用于水平加固,垂直加固,倾斜加固等多角度加固方式,特别适用于浅埋、砂层、岩溶等复杂环境下施工,对已有建筑的加固保护。
6.7.5已应用情况
应用于广州市轨道交通9号线花城路站~广州北站区间盾构下穿武广高铁段。
6.8盾构下穿既有运营线施工技术
6.8.1技术产生背景
随着城市地铁线网的不断加密,在软硬不均复合地层、邻近既有线或下穿既有线盾构施工将会经常遇到。
在下穿工程中,在复合地层及城市复杂敏感的特殊环境条件下进行盾构穿越施工,如何保证运营中的既有隧道在施工过程中的运营安全成为重中之重。
有必要对盾构掘进控制、壁后填充注浆、围岩变形控制、衡盾泥换刀辅助施工和数字化远程监控等技术研究,确保施工和既有运营线路的安全。
6.8.2技术内容
通过采用“理论分析-数值模拟-室内实验-现场试验-示范应用”相结合的研究方法,完成了复合地层盾构近距离下穿既有运营线施工关键技术研究,技术内容如下:
(1)盾构注浆设备与运输系统研制技术
1)针对盾构小间距连续下穿既有线沉降控制严格的要求对部分注浆设备进行改造,对传统的砂浆车的改造实现了多种注浆模式的切换,减少工序转换而造成注浆的不及时;
2)对于浆液本身的特点研究了适用于浆液长距离搅拌运输及注入系统,该系统可以同时进行盾尾砂浆注入和盾体惰性浆液注入,通过在盾体径向孔注入浆液,能对地层塌空部位实
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