盾构施工技术总结

(2)施工方法 ① 障碍物清理

因该工法要求连续施工,故在施工前应对加固区域地下障碍物及管线进行清理或移位,以保证施工顺利进行。 ② 测量放线

施工前,现场技术人员按施工图纸及现场实际情况放样,并做好明确标志。

③ 开沟槽

在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土,为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁,需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。

根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线,用 0.4m3小挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽,根据本工程搅拌桩直径,取槽宽约1.0m,深度约0.6~1.0m。

场地遇有地下障碍物时,利用镐头机将地下障碍物破除干净,如破除后产生过大的空洞,则需回填压实,重新开挖沟槽。

开挖沟槽余土应及时处理,以保证工法正常施工,并达到文明施工工地要求。 ④ 孔位放样

由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位,桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径850mm,轴心距为 600mm,桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打一孔工艺,因此桩心距为1200mm。

⑤ 桩机就位与垂直度校正

用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置,并调整桩架垂直度达到0.5%以 上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈,10m高处悬挂一铅锤,利用经纬仪校直钻杆垂直度,使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆,使铅锤位于铁圈内,即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。

桩机移位由当班机长统一指挥,移动前必须仔细观察现场情况,移位要作到平稳、安全。桩机定位后,由当班机长负责对桩机桩位进行复核,偏差不得大于20mm。

为便于成桩深度的控制,施工前应在钻杆上做好标记,控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长,当桩长变化时擦去旧标记,做好新标记。 ⑥ 水泥浆液拌制

施工前应搭建好拌浆施工平台,平台附近搭建水泥库,对全体工人做好详细的施工技术交底工作,水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥,水泥浆液的水灰比严格控制在1.5~1.7,具体根据可现场实际情况调整,水泥总体掺量为 20%(重量)。

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⑦ 喷浆、搅拌成桩

启动电动机,根据土质情况按计算速率,放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉,直到 钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求,钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液,每次下降时喷浆60%,提升时喷浆40%。钻机钻进和提升速度宜 控制在0.6~1m/min,按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液,钻杆提升完毕时,设计水泥浆液全部注完。

(3)三轴搅拌技术保证措施 ① 确保定位轴线质量;

a.严格按照图纸及现场实际端头井位置定出搅拌桩起始点及轴线位置; b.搅拌桩起始点及轴线位置经甲方及监理验收合格后,方可进行搅拌桩施工; ②确保桩位质量

桩位移机前要量好60cm间距尺寸并做好标记,移位时在内外边线间移动,就位前对桩间距进行复核,以确保桩间搭接长度符合设计要求。

③ 确保桩顶,桩底标高

施工时应不断测量施工场地及机架标高,并及时修正相应桩深和其它标高控制位置,如周围存在建筑物时,也可以将桩底和其他位置控制标高标志在建筑物上。

④ 保证桩体垂直度

在铺设道轨枕木处要垫平整实,使道轨枕木在同一水平线上,在开孔前用水平尺对机架进行校对以确保桩体垂直度(不得超过1.0%h)达到设计要求。

⑤ 保证加固体强度的均匀性

a.压浆阶段杜绝断浆和输浆管堵塞现象;

b.控制喷浆量和搅拌钻进及提升速度(钻进速度控制在1m/min左右、喷浆提升速度控制在0.6~1m/min左右),气压控制在0.6~1Mpa,压浆压力控制在3.5~4.5Mpa;

c.机下沉至停浆面下0.5m,待恢复供浆后再喷浆提升,以保证加固范围内每以深度均得到充分搅拌;

d.临桩间隔搭接时间不得超过24小时; e.第一次喷浆与每次喷浆的水泥掺入量同;

f.水泥采用普硅P42.5水泥,均必须有出厂质保书,并经检验合格后方可使用; g.水泥浆液严格按设计水灰比进行配料;水泥浆液搅拌好后,进入储浆筒前,用筛网清除水泥中的结块和杂物;只能在压浆前进入储浆筒中,保证水泥浆不发生离析;

h.水泥浆配制时,严格进行计量。

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8.2.2 上行线开仓地面加固施工措施

根据地质勘查报告的情况,经过补充勘察资料显示,全风化泥质粉砂岩顶标高1.700m,中风化泥质粉砂岩的标高为0.600m,加固区域地面标高为19.5m,隧道顶面标高为2.063m。加固深度为隧道顶面以上3m,及入岩深度1m,深度为6.5m,加固范围为4×10m。加固工艺为,加固体四周采用“硫酸+水玻璃”组合的化学浆液,加固体中间采用压密注浆,浆液采用双液浆。

(1)施工工艺

1)注浆的工艺流程为:钻孔→搅拌浆液→边注浆边拔注浆管→封孔;

2)根据注浆参数严格控制浆液质量,在底部注浆时,适当提高注浆压力,当底部注浆达到要求后,开始逐步提升注浆管,控制注浆管提升速度,保持注浆压力在0.8~1.0Mpa之间;

3)压浆采取跳孔进行,先外围后内侧;先进行化学注浆止水,再进行内部双液注浆; 4)注浆完后,拔出注浆管,用清水进行冲洗注浆管,保证管路畅通;

5)、注浆充填率应根据加固土要求达到无侧限抗压强度qu≥0.8MPa、加固深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数等因素确定。根据现场试验确定;

6)化学注浆时,配置稀硫酸时,稀释采用水中加浓硫酸。并现场加强危险化学品的安全管理,制定浓硫酸的安全操作规程和管理制度。

(2)施工机具

注浆设备主要是AB150型压浆泵3套,其选用原则是:能满足灌浆压力的要求,一般为灌浆实际压力的1.2~1.5倍;应能满足岩土吸浆量的要求;压力稳定,能保证安全可靠地运转;机身轻便,结构简单,易于组装、拆卸、搬运。注浆泵压力选用在1.5Mpa。

双液注浆选用双液注浆泵。配套机具有搅拌机、注浆管、阀门、压力表等,此外还有钻孔机等机具设备。

(3)材料要求和配比 1)化学注浆

采取硫酸和水玻璃的混合液,主要达到止水的效果。

硫酸采用98%的浓硫酸;水采用自来水;水玻璃采用模数2.4~3.0,浓度以30~45Be。 浆液配比为硫酸加水稀释,以1:0.15质量比配置稀硫酸;水和水玻璃以1:1质量比配置水玻璃溶液。稀硫酸和水玻璃溶液以1:1配置进行注浆。

注浆压力控制在0.3 MPa左右。 注浆量每根桩注浆量控制在3~5t左右。

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2)双液注浆

采用水泥水玻璃进行注浆以达到土体加固的效果。

水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥;水采用自来水;水玻璃采用模数2.4~3.0,波美度30~45Be。

浆液配比为水泥浆水灰比为1.0,水泥浆与水玻璃溶液以1:1的体积比进行配置; 注浆终压设计值根据地面隆起情况取0.2~0.5MPa,注浆时要严格控制注浆压力,防止地面隆起破坏地表结构。根据现场实际情况,可适当调整注浆压力。注浆终压控制在0.8~1.0Mpa;

注浆速率为7~10L/min,实际注浆过程中根据进浆量变化及压力的变化可适当调浓或调稀一级,以确保施工质量。

(4)注浆控制措施

本次开仓加固区域距离我盾构机刀盘切口较近只有2.3m,因此防止注浆时浆液串进刀盘前方尤为重要。

1)开始注浆施工前,盾构机刀盘前通过泡沫系统注入膨润土溶液,使其土仓压力控制在2.0bar以上;注浆施工过程中,如发现土仓压力增大,及时采取保压,向前方注入膨润土溶液;

2)注浆施工时,严控按配合比施工,同时加强注浆压力观察,控制好注浆压力。 8.3 带压开仓施工流程 8.3.1压力设定

本次开仓换刀地层为透水性地层,可采用水土分算带压换刀气压可按下式计算: 稳定掌子面的气压设定值为:

P下限?kMax(?水h水,e侧)

式中 P下限----土仓气压设定值(kPa);

k----安全系数,一般K>1;

?水h水----空仓底部水压(刀盘中心位置);

e侧----空仓底部土层侧压力;

根据施工现场降水井水位观测地下水位基本在14.30m左右,开仓换刀位置砂层底标高为1.700m,隧道中心标高为-0.9m。根据计算空仓底部水压在1.23bar。

在保证安全前提下,气压值越小越好。从以往施工经验来看,由于开挖面地层脱水和较小的刀盘开口率,加之土层加固使其前方土体自稳性提高,侧土压力可以不考虑,当然

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由于气压是均一的,在气压止水的同时也挡土,这也提高了开挖面土体这部分的安全性;此外由于膨润土浆液的泥塞作用。为保证进仓作业人员的人身安全,空气压力设定在1.5bar。

8.4 作业前的准备工作 8.4.1 人员的安排

表8-1 开仓换刀人员表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 项目经理 项目副经理 班组长 土木工程师 机电工程师 刀具工程师 专职安全员 协助人员 机械维修工 刀具检查处理人员 人数 1 1 2 2 2 1 2 6 6 6 备注 整体工作协调和下达命令 工作联系与协调 熟悉进仓施工流程 地质评估,安全监督 设备故障排除 技术指导,刀具评估 施工过程安全监督 照明接人 风、水接入和保障 熟练带压换刀操作 8.5.2 工期安排 表8-2 开仓换刀工期安排表

序号 1 2 3 4 5 内容 注浆加固 盾构掘进 开仓准备 刀盘清理换刀 恢复掘进 工期 期限 10天 3天 2天 14天 1天 30天 日期 4月23日至5月2日 5月3日至5月5日 5月6日至5月7日 5月8日至5月21日 5月22日 备注 8.5.3 机电系统准备 (1)准备好开仓作业所需的工具及材料,如防爆灯、套筒扳手、应急药箱等; (2)空压机的检查:对空压机进行全方位的检查与维护,包括滤芯的更换、油位的检查、电气和机械系统的运行测试等。另外为了防止断电,必须另备柴油发电机和3台空压机来保证压气作业的正常运转;

(3)人闸的检查:检查人闸里的灯具、紧急电话、压力表、气动阀、密封门等装置

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