段。
盾构通过时,一般情况地表会呈沉降变化;若注浆及时饱满,充填率超过200%时,地表会隆起。
盾尾通过时,最易发生突沉,突沉量可达30mm,若注浆及时饱满,可控制突沉,甚至上隆,但随着浆液的固结收缩而逐渐下沉。
盾尾通过后,地表沉降速率逐渐减缓,沉降曲线趋于稳定。后期沉降主要是土体的固结沉降和次固结沉降,一般沉降时间较长,但沉降量也相对较小。 3、盾构掘进引起的地表沉降因素
盾构掘进引起的地表沉降的因素有以下几个方面: 开挖面土压不平衡引起的土体损失; 盾构蛇行纠偏引起的土体损失;
盾尾与衬砌环之间的空间未能及时充填引起的土体损失; 注浆材料固结收缩;
隧道渗漏水造成土体的排水固结; 衬砌环变形和隧道纵向沉降; 土体扰动后重新固结;
其中前三项是施工直接影响的主要因素,施工中应引起足够重视。 4、地表建筑物对地表变形适应能力评估
根据对区间隧道上方建筑物综合情况的调查与评估,结合杭州以往的施工情况,本工程线路上方建筑物在地表发生20mm不均匀沉降时将可能产生倾斜或结构开裂。根据《建筑地基基础规范》各类建筑物的允许倾斜和沉降值列于表4。
表4 各类建筑物允许倾斜下沉值
建筑物结构类型 地基土类型(m) 中低压缩性土 砌体承重结构 砖石墙填充边排桩 框架结构 不均匀沉降时不产生附加力的结构多层、高层 建筑物基础: H<24m 24≤H<60 60≤H<100 H≥100 高耸结构基础: H<20m 20≤H<50 50≤H<100 100≤H<150 150≤H<200 200≤H<250 高耸结构基础沉降量(mm) H<100m 100≤H<200 200≤H<250 0.002 0.002 0.007 0.005 0.004 0.003 0.002 0.0015 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 高压缩性土 0.003 0.003 0.001 0.005 0.004 0.003 0.002 0.0015 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 400 300 200 注:在施工过程中,如遇有关部门对建筑物的沉降有特殊要求时,以其要求为准。
5、地下管线对地表变形适应能力评估
本合同段管线密布,管线种类多,管道构造各不相同,是盾构工程施工中保护的重点。
采用“允许曲线率分析法”对长管(如采用焊接接头的煤气、上水管等)与接头管(即管线采用管节构造接头)管线对地层变形适应能力进行分析,两种管线的允许曲率半径可分别按以下两式进行计算:
长管:[Rp]=Ep×d/2[σp]
接头管:[Rp]=Lp×Dp/[△] 其中:[Rp]:管道允许曲线半径
Ep:管道的弹性模量 d:管道直径
[σp]:管道的允许应力 Lp:管节长度 Dp:管道外径
[△]:管节接缝允许张开量
上述两式较为关键的两个值分别为管道的允许应力和管节接缝允许张开量,它们可分别依据管线类别、材质和相关的规范确定。表5为不同类型管线的允许沉降值。
表5 各种管线的允许沉降值
材料 C7.5 C15 C25 C35 C45 C55 水泥砂浆 A3钢 灰口铸铁 允许拉应力MPa 0.055 0.090 0.130 0.160 0.190 0.210 0.005~0.01 38~47 100~200 弹性模量×10MPa 0.145 0.220 0.280 3.315 0.335 0.355 0.123 20~21 11.5~16 4【S】(mm) Ⅱ 82.92 86.11 91.74 95.95 101.39 103.55 27~38 185~201 397~476 Ⅲ 91.54 95.07 101.1 105.93 111.94 114.32 30~42 204~222 438~526 Ⅳ 42.24 43.87 46.74 28.88 51.66 52.75 14~20 95~103 202~243 注:①以C10砼弹模的70%取值。②在施工过程中,如遇有关部门对管线的沉降有特殊要求时,以其要求为准。 6、地表变形控制标准
根据国内外盾构施工经验,结合本合同段的具体周边环境情况,地表隆陷控制标
准为:单点隆陷范围:+10mm~-30mm;单次隆陷≤3mm。 六、盾构穿越建(构)筑物施工方法 1、施工前准备
施工前对沿线盾构施工影响范围内的建(构)筑物和地下管线进行全面的调查,收集相关资料,列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单。
按其沉降要求做全面的统计,并计算出沉降预警值、允许最大沉降量和不均匀沉降要求,为以后施工提供指导。
针对需要重点保护建(构)筑物、管线,提前作出预案,并准备相应材料设备。 2、施工过程控制
(1)严格控制盾构正面土压力
土仓中心土压力值根据埋深及土层情况设定,压力波动控制在±0.02Mpa,在施工过程中根据地表监测结果,结合模拟段施工时总结的最佳参数来确定盾构穿越建筑的土压值。安装在土仓内的土压传感器可以适时将刀盘前部的土压值显示在控制室屏幕上,盾构主司机根据地面监测信息的反馈及时更改、设定土压力。施工中土压力与出土量紧密联系,及时总结最合理的土压力及出土量,减小对土体的扰动,使土体位移量最小。
(2)推进速度控制
盾构推进通过对土压传感器的数据来控制千斤顶的推进速度,推进速度控制在2~4cm/min,并保持推进速度、刀盘转速、出土速度和注浆速度相匹配;在推进过程中保持稳定,每日推进8环左右。
(3)出土量控制
出土量与土压力值一样,也是影响地面沉降的重要因素。盾构机的开挖断面为31.55㎡,每环的理论出土量为31.55×1.2×1=37.86m3,在盾构机穿建筑物时,将出土量控制在理论出值的98%,即37.86×98%=37.1m3左右,保证盾构切口上方土体能有微量的隆起(不超过1mm),以便抵消一部分土体的后期沉降量,从而使沉降量控制在最小范围内。
(4)同步注浆
盾尾通过后管片外围和土体之间存在空隙,施工中采用同步注浆来充填这一部分空隙。施工过程中严格控制同步注浆量和浆液质量,严格控制浆液配比,使浆液和易性好,泌水性小,为减小浆液的固结收缩,试验室定期取样,进行配合比的优化。同步注浆浆液选用可硬性浆液,采取配合比见表6。
表6 特殊段浆液配合比表特殊段浆液配合比表
水泥(kg) 134 粉煤灰(kg) 膨润土(kg) 326 69 砂(kg) 862 水(kg) 433 同步注浆量一般控制在建筑空隙的150%~180%,即每环同步注浆量为2.5~3.0m。注浆压力控制在0.3MPa左右。实际施工中浆液的用量及注浆压力结合前一阶段施工的用量以及监测报表进行合理选择,合理选择注浆孔位(一般为隧道底部两侧,减少注浆时瞬间压力对地层的台升) ,同步注浆尽可能保证匀速、匀均、连续的压注,防止推进尚未结束而注浆停止的情况发生。
(5)严格控制盾构纠偏量
盾构进行平面或高程纠偏的过程中,必然会增加建筑空隙,造成一定程度的超挖。因此在盾构机进入建筑物影响范围之前,将盾构机调整到良好的姿态,并且保持这种良好姿态穿越建筑物。在盾构穿越的过程中尽可能匀速推进,最快不大于4cm/min;盾构姿态变化不可过大、过频,控制每环纠偏量不大于10mm(高程、平面),控制盾
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