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        復(fù)合地層盾構(gòu)施工換刀加固技術(shù)

        2012-04-29 09:38:26馬宇佳
        關(guān)鍵詞:土倉右線水玻璃

        馬宇佳

        1.概述

        由于盾構(gòu)施工工程地質(zhì)的復(fù)雜性和多變性,決定了盾構(gòu)機(jī)配備的刀具對地層的局限性。刀具在施工過程中的磨損是不可避免的,因此在盾構(gòu)施工中更換刀具是必不可少的一項(xiàng)工作。而在地質(zhì)情況不允許的情況下,地層加固就成了換刀施工成功與否的關(guān)鍵。換刀的方式主要有一下幾種:

        在自然圍巖條件下?lián)Q刀;在地層預(yù)加固的條件下?lián)Q刀。如采取旋噴樁加固,攪拌樁、微型樁、袖閥管加固方式;在壓縮空氣條件下進(jìn)行換刀作業(yè)(當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在軟巖、上軟下硬及富水地段掘進(jìn)時(shí),由于地層自穩(wěn)能力差,必須利用盾構(gòu)機(jī)自身及配套設(shè)備來提供使地層穩(wěn)定的支撐壓力)。

        由于在復(fù)合地層情況下很少有滿足自身圍巖條件下?lián)Q刀的情況,所以大多數(shù)換刀必須經(jīng)過地層加固后才可保證換刀安全進(jìn)行;在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行地鐵施工時(shí),進(jìn)行地面加固也存在較多困難(如交通堵塞不便,征地困難等)。而帶壓換刀必須是艙內(nèi)土體具有一定的氣密性。否則加壓過程中造成氣體流失極易發(fā)生安全事故。

        本文結(jié)合深圳地鐵5號線翻身站~靈芝站盾構(gòu)區(qū)間洞內(nèi)加固換刀工法進(jìn)行認(rèn)真總結(jié),為盾構(gòu)穿越復(fù)合地層、高富水地層及長大隧道等不具備敞開式換刀作業(yè)的工程提供可靠參考依據(jù),有效拓展盾構(gòu)機(jī)的適用范圍。

        2.工程概況

        翻身站~靈芝站區(qū)間盾構(gòu)法隧道左線設(shè)計(jì)里程范圍DK4+196.04至DK5+474.01,短鏈12.411m,長1265.559m;右線設(shè)計(jì)里程范圍DK4+196.04至DK5+474.01,長1277.97m;區(qū)間設(shè)2個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。結(jié)合區(qū)間地質(zhì)詳勘資料以及通過對區(qū)間右線地質(zhì)補(bǔ)勘,確定在右線DK4+240~DK4+330范圍內(nèi)存在硬巖突起及球狀風(fēng)化巖,基巖突起約侵入隧道斷面1~2.9m,部分巖石強(qiáng)度達(dá)到120MP左右,依據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),盾構(gòu)在硬巖段掘進(jìn)10m左右,需對其刀具進(jìn)行檢查更換,故在進(jìn)入80m孤石群前10m,需進(jìn)行刀具檢查更換,其里程位置為:DK4+252。由于線路處于創(chuàng)業(yè)二路正下方,地面不具備加固條件,經(jīng)過我公司技術(shù)部門認(rèn)真總結(jié)決定進(jìn)行洞內(nèi)加固換刀。

        3.工程地質(zhì)

        從翻靈區(qū)間右線補(bǔ)勘圖中可知,右線從里程DK4+240開始出現(xiàn)基巖突起及球狀風(fēng)化巖,在里程DK4+252位置處,地面以下4.67m為人工回填土,4.6~8.5m為礫砂層,8.5~13.27m為礫質(zhì)粘性土,13.27~16.23m為中風(fēng)化花崗巖,其侵入隧道高度為2.96m。

        4.加固方案

        施工封水環(huán)。首先在橋架及1號臺(tái)車處施工二次注漿,防止隧道后面的水涌入土倉;要注意的是漿液凝固時(shí)間需盡量調(diào)短,二次注漿為傳統(tǒng)施工工藝,利用氣動(dòng)注漿泵在當(dāng)前掘進(jìn)前10環(huán)及15環(huán)左右分別進(jìn)行二次注漿,漿液采用水泥水玻璃雙液漿,水灰比采用1∶1,同時(shí)利用水玻璃濃度來調(diào)整漿液凝固時(shí)間,注漿量由注漿壓力控制,注漿壓力達(dá)到3MP并穩(wěn)定5分鐘以上后停止注漿。

        艙內(nèi)土體改良。提前12小時(shí)拌制膨潤土漿液,使其充分發(fā)酵,在距離停機(jī)0.3m時(shí),通過膨潤土泵系統(tǒng)注入膨潤土漿液,轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤充分?jǐn)嚢瑁牧寂搩?nèi)及前方掌子面土體的狀態(tài),使膨潤土漿液可起到護(hù)壁的作用。如加固后需要加壓亦可增加土倉的氣密性,避免加壓后迅速泄壓導(dǎo)致掌子面坍塌。

        中盾外側(cè)密封。利用中盾球閥向盾體外側(cè)注入聚氨酯材料,形成密封,防止注漿過程中漿液流失到盾尾以后,避免漿液浪費(fèi);也可防止盾尾被漿液凝結(jié),脫困時(shí)造成鉸接油缸損壞。

        注漿加固。將注漿錨管插入人艙上方4個(gè)超前注漿管(錨管應(yīng)插入掌子面0.5m左右),采用氣動(dòng)注漿泵向刀盤前方注入雙液漿(水泥水玻璃雙液漿)。利用水玻璃濃度調(diào)整漿液凝固時(shí)間,注漿壓力達(dá)到2.0MP左右即可,注漿量可適當(dāng)加大,但需時(shí)刻觀察土倉壓力變化,如果土倉壓力迅速上升則說明漿液已大量流入土倉,此時(shí)停止注漿。

        注漿過程中需定期轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤防止刀盤被漿液固結(jié)住,注漿完成后需等強(qiáng)6小時(shí)方可開艙,雙液漿凝結(jié)后可大幅度加強(qiáng)掌子面的穩(wěn)定性,并可在掌子面上形成護(hù)壁,艙內(nèi)加壓后可避免氣壓快速泄露。

        加固后開艙觀察掌子面,如果效果較好直接進(jìn)行常壓換刀,如效果稍差可進(jìn)行加壓換刀,注漿后使土體氣密性得到大幅度提升,也提高了帶壓換刀的安全保證;該方法成本低,效率高,并可使換刀的安全性得到大幅度提高。

        5.總結(jié)

        經(jīng)過洞內(nèi)超前注漿加固可為無地面加固條件或地質(zhì)情況不滿足帶壓換刀的情況提供出較為安全的換刀條件,且比地面加固成本低、工序簡單、方便、不需中斷地面交通,并大大的縮短了換刀的工期,為今后盾構(gòu)在復(fù)合地層掘進(jìn)的長大隧道施工起到一定的參考作用。

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