• 1. 中铁一局成都地铁3号线4标盾构分部 2014年7月XX地铁3号线4标盾构工程盾构临近建筑物始发和到达 技术交流
    • 2. 汇报提纲1 工程概况2 盾构始发控制要点3 盾构临建建筑物始发4 盾构到达控制要点5 盾构临近建筑物到达
    • 3. 1 工程概况 成都地铁3号线4标共有三个盾构区间—马鞍北路站~李家沱站~驷马桥站~驷马桥北站,总长4389.585米。 区间采用两台土压平衡盾构(中铁装备85、86号)从驷马桥北站南端头始发向南掘进,期间下穿成渝铁路、阿坝州仓库、沙河、高压铁塔、冶金职工小区、朝阳大厦、冶金实验厂小区、新兴苑小区、沙河、李家沱组团等建筑物,在驷马桥站和李家沱站站内过站,最后推进至马鞍北路站,接收解体吊出完成区间掘进任务,区间经历的重大风险源且较为集中,两次在临近建筑物接收,一次在临近沙河始发,一次临近建筑物始发。
    • 4. 驷马桥北站驷马桥站李家沱站马鞍北路站 区间大致呈南北走向,最大曲线半径3000m,最小曲线半径400m,最小坡度2‰,最大坡度26‰;隧道顶面埋深8.3-17.5m。 临近建筑物到达的分别为驷马桥站(临近阿坝州仓库),李家沱站右线到达(临近朝阳大厦),驷马桥站始发临近沙河,李家沱站右线始发临近冶金宿舍。左线748.6m 右线736.8m左线538m 右线529m左线790.8m 右线1046.4m
    • 5. 盾构始发准备应具备的条件主要有:盾构端头加固、联系测量、始发托架定位与安装、洞门密封装置安装、反力架定位与安装、盾构机连接调试、起吊设备与地面设施就位、地面监测点埋深与取值、试掘进措施与应急预案。2 始发控制要点
    • 6. 2.1 端头加固 (1)管棚加固 始发前一个月应完成管棚加固施工,常规的管棚施工在盾构拱部开挖轮廓线外200mm位置,拱顶120°范围布置,采用Φ108钢管环向中心间距400mm布设19根,长度10m,临近建筑物始发可根据建筑物关系加长加密管棚并配合地面钻孔注浆。管棚施工时应注意打孔情况和出渣情况判断地层的密实度,注浆前做好管口的密封,采用0.8:1~1:1的水灰比,注浆压力0.2~0.4MPa。单管的注浆量与地层的密实情况有直接关系,一般情况下能注入0.5~1m3,压力和注浆量不正常时注意排查周边环境,避免影响临近的管线和建筑物。 (2)端头降水 始发前在端头布设2-3口降水井,始发前将水位降至隧道底以下1m,并观察洞门的渗水情况,要确保降水效果。注意分析降水对建筑物的影响。
    • 7. 2.2 始发托架定位 (1)在洞门施工时要注意控制保证洞门的精度,尤其是涉及到减震道床和曲线偏移的洞门,以实测圆心为始发姿态的控制基准; (2)根据实测洞门的圆心将托架抬高2-3cm。托架定位好后做好横向和纵向的加固; (3)使用旧托架的在始发前对托架进行检查和校正,防止托架变形影响始发姿态; (4)做好托架的固定,车站施工时预埋好钢板,防止始发时托架上浮。 (5)半径大于800m的曲线段始发采取切线始发方式,半径小于800m的曲线始发要采取割线始发方式,其中曲线小于500米时割线方向以盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态不超限为原则,半径500-800米之间以盾尾脱离托架后割线偏差最大处不超限为定位原则。
    • 8. 2.3 洞门密封装置的安装 临近建筑物始发宜采用延伸环,尽量不破除洞门增加风险,密封装置可在延伸环内外布置,外侧设置橡胶帘布,内侧设置弹簧钢板。 (1)车站施工时精确定位洞门钢环板,始发前要重新复测,侧墙关模前将钢环板与侧墙主筋连接; (2)安装橡胶帘布时,要将帘布平整的压在钢环板上,外侧压紧扇形压板,始发前仔细检查帘布的密封性,有鼓包和没压紧的提前处理; (3)安装橡胶帘布时要考虑盾构机始发后帘布能反弹回来并压在盾构机和管片上,始发时不能让盾构机把帘布压的过死无法反弹; (4)合理调整扇形压板或折页压板的尺寸,防止同步注浆时帘布被击翻,在帘布后固定一圈海绵条,有利于帘布的反弹。
    • 9. 2.4 反力架定位与安装 (1)反力架的定位要根据盾尾的姿态情况,让盾尾的圆心与反力架的圆心重合,避免偏差过大造成基准环上的螺栓孔无法穿入; (2)反力架的安装时注意顺序,先定位好反力架底座,安装螺栓机后再安装立柱和上部横梁; (3)严格控制反力架的加固质量,车站施工时应提前预埋立柱和斜撑的底板钢板,钢板下方焊接锚固钢筋,加固反力架时一定要焊接到位,并根据加固情况增加地锚钢棒,反力架的加固质量是影响始发安全的重要因素,始发时全过程对反力架的变形情况进行监测,结合推力合理分析,出现问题马上处置。
    • 10. 2.5 负环管片安装 (1) 负环的数量是根据洞门的宽度、盾构机的长度和车站扩大段的长度来确定的,负环的数量和洞门宽度也是反力架定位的依据; (2) 安装负环之前在盾壳下部设置不小于盾尾间隙的方木或型钢,即保护盾尾刷,也能保证始发的盾尾间隙,拼装正一环前可拆除; (3)负环管片后移时,要严格控制每组推进油缸的行程,保证每组推进油缸的形成差小于10mm。
    • 11. 2.6 始发试掘进 始发前严格检查洞内反力架、托架的加固情况,准备好固定管片的木楔、钢丝绳,再次排查帘布的安装和密封情况,准备好应急物资,地面确保已完成临近建筑物的加固和必要的端头加固,磨桩前在前中后贴近钢轨的盾体上对称焊接一对防扭的型钢。 开始掘进后注意逐渐增加推力,控制好姿态(根据洞门和掌子面的距离安装小托架和导轨),磨桩后严格控制推力和刀盘扭矩,磨桩基本完成后对土仓进行清理,并注水清理刀盘,避免残留过多的玻璃纤维筋附着刀盘。 盾体整体进入洞门2-3环后封堵洞门,确保洞门封堵后逐步建压开始正常掘进,始发段掘进注意摸索渣土改良配比和施工参数,控制好出土。
    • 12. 临近沙河始发 李-驷区间始发后在左线10-29环、右线17-35环下穿沙河,穿越沙河宽度约为27m,沙河深度为5~7m,隧道拱顶距离沙河河底距离约为8.96m,河底为自然冲刷河床。左线端头距离河堤上下沿的距离为6米和15.9米;右线端头距离河堤上下沿的距离为14.3米和23.9米。 3 盾构临近建筑始发
    • 13. 驷马桥站始发、下穿沙河及高压铁塔平纵面图
    • 14. 采取措施: 1、对始发段进行加长的管棚注浆加固,21跟15米管棚,从管棚施工阶段就开始留意河水是否与地层贯通,并通过降水井观察洞门的渗流情况,以便确定是否还需要采取其他措施; 2、采用延伸环措施,盾构机直接破除状体,盾构机整体进入后及时进行洞门密封,快速建立土仓压力,严格控制出土。 3、下穿沙河前对河堤进行斜孔加固,在土仓压力设定上以河堤的坡度设定为地面、河堤、河道三段,及时调整土仓压力。 4、降水措施到位,始发前将水位降至隧道底以下1m。 5、始发后注意渣土改良和土仓清理,在刀盘未完全出状体前对土仓进行一次土仓清理,确保始发后的渣土改良效果。 6、落实地面巡查制度,做好地面巡查记录表,注重地中监测点的数据分析。 7、通过后进行安全评估,对参数、出土、沉降进行分析,评估安全状态和后期措施。
    • 15. 左线始发端洞门管棚加固
    • 16. 延伸环措施 在洞门环板上安装50cm或100cm的延伸环,结构侧墙一般为70或80cm,如此刀盘切上状体后可以直接进行磨桩,延伸环可以设置两道密封,第一道为橡胶帘布,第二道为弹簧钢板,密封内侧可加海绵条或塞填油脂。
    • 17. 4 盾构到达控制要点2.1 端头加固 到达端头的加固工作要因地制宜确定措施,采取管棚、降水、地面加固等措施,临近建筑物接收可适当调整管棚的长度和密度,尤其是对拱部土体的加固,到达端头的管棚可采用钢筋连接成一个整体,再与主体的钢筋连接起来;到达端头的降水效果要保证,不具备降水条件要采取其他洞门封堵等措施,最低限度降低地下水对接收的影响;建筑物预加固要提前进行并钻孔排查端头地层有无空洞,接收过程中做好建筑物的跟踪注浆。
    • 18. 2.2 接收托架定位 (1)在洞门施工时要注意控制保证洞门的精度,尤其是涉及到减震道床和曲线偏移的洞门,接收托架的定位要和盾构机姿态的控制结合起来; (2)根据实测洞门的圆心将托架降低2-3cm,并在托架前沿安装顺坡的小导轨,接收时控制好盾构机姿态,使出洞的姿态比托架高2-3cm,确保顺利接收; (3)做好接收托架的加固,防止托架移位。 (4)盾构机磨桩时做好托架的保护工作,在托架上平铺木板,准备好小挖机,刀盘出洞后迅速清理渣土。
    • 19. 2.3 洞门密封装置的安装 (1)车站施工时精确定位洞门钢环板,侧墙关模前将钢环板与侧墙主筋连接,接收前要重新复测; (2)安装橡胶帘布时,要将帘布平整的压在钢环板上,外侧压紧折页压板,折页压板上带有吊环,提前穿好钢丝绳,并将钢丝绳与倒链连接好,盾构机到达前松开,注浆封堵洞门时收紧。
    • 20. 本标段已成功完成两次房屋下的接收施工,两次接收的房屋现状都有一个共同点,车站施工阶段最大累计沉降都已达到30mm;不同之处在于阿坝州仓库房屋地面不具备加固条件。 从施工结果看,阿坝州仓库下的接收效果较好,右线通过后盾构影响的房屋最大沉降为9mm,左线通过后盾构影响的最大累计沉降为14mm,下穿过程中无沉降速率突变的情况发生,朝阳大厦下接收单次最大沉降7mm/12h,发生了一次橙色预警;但从施工过程控制来看,朝阳大厦下接收的各项工作更为理想,参数控制和磨桩等效果更好。 下面将两次接收采取的措施和控制过程对比着分析,为后期房屋下接收总结一些可用的经验。5 盾构临近建筑物到达
    • 21. 驷马桥站接收端头的阿坝州仓库房屋为3层办公、住宿楼,1楼为门面房。区间隧道与房屋正交,隧道拱顶距房屋基础底16.25-16.77m, 端头距离房屋4.64米,盾构下穿地层为3-6-3中密卵石层和3-6-4密实卵石层。盾构隧道与阿坝州仓库及接收端平面关系图
    • 22. (本页无文本内容)
    • 23. 盾构机穿越地层为:上部<3-6-3>中密卵石层。褐黄色~黄色,中密,饱和,卵石粒径一般4~10cm,呈亚圆形。含65%~70%的卵石,充填中砂、砾石和少量粘土。N120修正击数一般为7~10击。下部< 3-6-4 >密实卵石:褐灰色为主,湿~饱和,卵石含量一般不少于70%,粒径一般为5~15cm,成分以岩浆岩为主,磨圆度较好。局部含漂石,粒径达20cm,充填物为砾石、细砂、中砂。N120动力触探击数大于10击。 工程地质情况 阿坝州仓库
    • 24. 右线盾构隧道在里程YDK33+228.3~+207.3下穿成都市荣华总公司朝阳大厦7层商住楼(拼装环号371~385环),该建筑修建于1997年12月,钢筋混凝土全框架结构,基础结构形式为钢筋混凝土预制桩基础,桩长7.292米,李家沱接收端头距离朝阳大厦最小距离3.9米,中线位置距离5.3米,隧道顶与桩底最小竖向净距为2.99m。
    • 25. 盾构隧道与朝阳大厦空间位置关系图
    • 26. 朝阳大厦
    • 27. 阿坝州仓库房屋下接收措施 1、采用21根15米的管棚加固; 2、严格控制掘进参数,尤其是土仓压力、注浆量和出土量; 3、最多时启动5口降水井,将降水井水位降至底板下1米; 4、磨桩时速度降至10mm以下,刀盘出洞后快速组织接收。 5、做好二次注浆工作和封洞门的工作。 特别增加措施 1、在原有管棚的基础上,在增补20根22米长得管棚,端头距离房屋4.6米,房屋宽15米,增补的22米管棚计划起到将地层基础“抬起”的作用。朝阳大厦下接收措施 1、采用21根15米的管棚+8根7.5米的管棚; 2、房屋下掘进调大了泡沫的比例,减小空气流量,尽量不用气压代替实土压; 3、刀盘切入状体后,先在端头地面进行注浆加固控制沉降,浆液具有一定强度后再进行磨桩; 4、磨桩时控制好速度和总推力,磨桩时速度在5-10mmmin,总推力尽量降低。 5、做好通过房屋后的地面注浆,做好监测和巡视工作。 6、具备条件后实施洞内深孔注浆,根据密实情况加密和加深
    • 28. 左右两张图片分别为阿坝州仓库下和朝阳大厦下的管棚效果图,整齐排列的管棚之间无渣土掉落,整个管棚的加固效果很好。管棚的加固作用很明显,管棚的作用分为两个阶段,一是打孔、注浆阶段,在打孔的时候根据钻机的快慢和出渣情况要来评估地层的密实情况,发现存在很松散的情况,应对端头地层进行加固处理,注浆时可以根据注浆量判定密实情况;二是在接收阶段,控制好盾构机姿态,不要让盾构机摩擦管棚,管棚的前端也尽量与洞门主体钢筋连接。
    • 29. 左侧图片为阿坝州仓库下刀盘现状,中心区基本被堵,右侧为朝阳大厦下的刀盘现状,很干净,第二区间530米只有29号滚刀有轻微偏磨。 以上两张图片图片比较,可明显看出,一是刀盘的中心区刀具布置不同,二是磨桩的效果肯定不同,三是渣土改良的效果肯定不同,
    • 30. 鉴于第一个区间驷驷区间在掘进过程中造成了较大的中心区刀具偏磨,中心区被堵较为严重,使得中心区的一路的泡沫孔与注水孔经常堵塞,给掘进和渣土改良都带来了较大的不利影响,有一定的施工隐患。项目部在综合研究后决定,在第二区间较短的情况下(530米)对中心区的刀具配置进行改造,将四把双刃滚刀换为四把撕裂刀。驷驷区间右线出洞后中心区刀具磨损情况驷李区间右线出洞后中心区刀具磨损情况
    • 31. 驷李区间左线接收段参数面板房屋下掘进速度50/mm左右,土压1bar左右尽量降低刀盘的扭矩不管是正常段掘进还是房屋下接收,注水孔和泡沫孔的疏通必须保证
    • 32. 泡沫控制参数面板盾构施工,掘进控制是关键,渣土改良是核心,因本标段穿越地层含泥量较大,有些地段达到10%,主要采用泡沫改良,下穿朝阳大厦段的泡沫注入参数为原液比例3%,膨胀率12-15倍,不同于空地的20-25的膨胀率,加大原液比例,降低空气流量,提高土仓的实土压比例,是控制沉降的有利手段。1路泡沫为中心区泡沫孔,一定不能堵塞通过调整原液比和膨胀率,牺牲一定程度的渣土改良流塑性,确保实土压推进
    • 33. 房屋下接收技术总结1、管棚的加固作用很明显,必要时加长加密,控制好管棚施工的质量,管棚的前端尽量与洞门主体钢筋连接; 2、做好掘进参数控制,掘进速度和螺旋机转速一定要与土压和出土量匹配,在此基础上尽量降低刀盘转速和总推力; 3、做好渣土改良工作,中心区的一路泡沫孔和注水孔在下穿房屋前必须疏通,合理调整泡沫参数,在出渣较为顺畅的情况下尽量降低空气流量; 4、做好注浆工作,盾构通过后及时进行洞内注浆和地面跟踪注浆; 5、把握好磨桩时机和控制好磨桩速度,房屋有沉降时应先处理地面沉降,利用刀盘切入状体的实际,先行处理地面沉降,并安排好接收工作; 6、坚持不间断的监测,及时分析监测数据,并做好地面巡视工作和应急准备。
    • 34. 接收、始发后续工作 接收、始发完成后还有两个重要工作要开展,一是具备条件后实施洞内深孔注浆,要求根据地层的密实情况尽量打深一些,项目部目前已实施的深孔深度在3-8米,打设深孔要起到两个作用,一是检查地层的密实情况,二是注浆对地层进行加固。 还有一个重要工作是安全评估,同步注浆量+二次注浆量-漏出洞门的浆液量>地层的理论空隙,并结合地面监测等工作,进行全面的安全评估。
    • 35. 做一流的城轨建设者诚信创新 永争一流