地鐵施工中頂管施工技術(shù)應(yīng)用重難點分析

地鐵施工中頂管施工技術(shù)應(yīng)用重難點分析隨著城市化的深入推進，越來越多的城市開始了地鐵建設(shè)。在地鐵建設(shè)中，為節(jié)約用地減少對城市主要道路的交通影響保證出入口過街通道的施工安全和施工方便，頂管施工技術(shù)在城市軌道交通施工中起到了不可替代的作用。1徐州市城市軌道交通2號線一期工程，線路長約23.9km，設(shè)站20座，全部為地下站。共5座換乘站，分別與1、3、、5號線換乘。為減少地鐵施工對沿線交通影響，徐州軌道交通2號線線路采用路側(cè)式設(shè)計車站位于市政道路一側(cè)綠化用地范圍道路另一側(cè)設(shè)置出入口需下穿市政道路且通道較長為避免該側(cè)出入口施工對地面交通影響下穿市政道路部分采用矩形頂管工藝施工。經(jīng)統(tǒng)計，徐州市城市軌道交通2號線一期工程全線共有17個出入口過街通道采用矩形頂管工藝施工。2統(tǒng)頂進系統(tǒng)組成其基本原理是電機通過安裝在隔艙板上的減速器驅(qū)動旋刀盤刀盤切削掌子面并將切削下來的泥土在土倉內(nèi)進行土體改良形成塑性體團通過螺旋出土器控制排土量來平衡土壓力和地下水壓力頂管機下部設(shè)有螺旋輸送機的喂料口，切削下來的土體通過螺旋輸送機排出。33.13.1.1原因分析矩形頂管施工工藝為刀盤旋轉(zhuǎn)開挖掌子面土體旋轉(zhuǎn)同時由刀盤主軸中心預(yù)設(shè)管道及隔板預(yù)留注漿孔向掌子面及土倉注入渣土改良漿液渣土改良后由旋出土器排至機內(nèi)渣土斗出土同時由始發(fā)井內(nèi)推進油缸向前推進推進過程中通過管節(jié)預(yù)留注漿孔向管節(jié)壁后注入觸變泥漿保持管節(jié)與土體之間潤滑以減推進阻力掘進行程滿足管節(jié)安裝空間即停止掘進回收推進油缸拆除主機纜機各種管道安裝管節(jié)重新連接主機電纜及各種管道然后開始下個循環(huán)進。由此可見矩形頂管施工工藝特點一是所有管節(jié)均由始發(fā)井安裝逐節(jié)向前推進二是掘進過程中管節(jié)與土體之間始終由觸變泥漿保持潤滑三是管節(jié)安裝時主機需斷電以上三點也是矩形頂管施工工藝和盾構(gòu)施工工藝的最大區(qū)別均不利于地表沉降及隆起控制地鐵出入口頂管施工車流量都很大控制地表沉降及隆起是本工程的重點。3.1.2采取的措施⑴選取合理的土倉控制壓力根據(jù)土體極限平衡原理土壓力分為主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力，土倉壓力控制在主動土壓力與被動土壓力之間地表不會出現(xiàn)沉降與隆起根據(jù)頂管施工工藝特點預(yù)留后期沉降量掘進土倉壓力按照靜止土壓力至被動土壓之間設(shè)定，根據(jù)掘進情況及時調(diào)整。⑵管節(jié)與土體之間形成有效的泥漿套頂管機殼體尺寸702＊5020mm大10mm從管節(jié)預(yù)留注漿管注入觸變泥漿以減小土體與管節(jié)之間的摩擦力采用膨潤土泥漿減阻泥漿容易被土體吸收失去潤滑減阻效果本工程計劃采用優(yōu)質(zhì)粘性土拌制濃泥結(jié)合膨潤土泥漿共同減阻利用濃泥不易失水的特性確保管節(jié)與土體之間形成有效的泥漿套，解決管節(jié)頂部背土現(xiàn)象產(chǎn)生，控制地表沉降。⑶保證主機斷電期間土倉壓力不小于靜止土壓力管節(jié)安裝時各種管線需要從管節(jié)內(nèi)穿過因此需要斷電主機斷電期間若螺旋出土器出現(xiàn)噴涌將會造成土倉失壓引起地表沉降為解決該問題采取如下措施，一是在斷電前保證土倉壓力高于設(shè)定壓力0.2bar，抵消斷電期間土倉壓降二是斷電前通過螺旋出土器預(yù)留注漿孔向出土器鋼筒內(nèi)注入濃泥起到堵水用，減少噴涌風]。3.23.2.1原因分析飽和砂土在地震動荷載或其他外力作用下受到強烈振動而喪失抗剪強度，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象稱為砂土液化。頂管施工時，由周邊土層中的地下水補給引起更大范圍的地下水滲流帶動臨近區(qū)域的砂土失水導(dǎo)致固有平衡破壞引起地面沉降本工程掘進土層以3粉土為主，為中等液化土易引起流砂，如何防止流砂現(xiàn)象發(fā)生是本工程的重難點。3.2.2采取的措施根據(jù)流砂形成的原理液化土中水流帶動砂土顆粒流動引起流砂因此防止流砂發(fā)生需從各個滲漏水環(huán)節(jié)著手，具體如下：⑴加強洞門止水密封始發(fā)井洞門采用橡膠止水簾布密封，不能采用水泥漿、雙液漿等進行固結(jié)，必須保持管節(jié)滑動且不破壞橡膠簾布頂進過程中應(yīng)盡量減少洞門處滲漏水杜絕漏砂采取的措施一是頂進全過程實時觀察壓板狀況及時調(diào)整壓板和管節(jié)之門1至2節(jié)管節(jié)注入濃泥，采用不透水的濃泥將填充止水簾布內(nèi)側(cè)管節(jié)與土體之間的空隙形成土塞，起到密封作用。⑵加強管節(jié)間止水密封管節(jié)之間采用二道楔形密封膠圈止水膠圈采用專用粘合劑固定在管節(jié)插預(yù)留凹槽內(nèi)管節(jié)安裝時應(yīng)認真檢查膠圈狀態(tài)確保膠圈能夠按照設(shè)計狀態(tài)插入承口鋼套環(huán)若出現(xiàn)膠圈破損翻起等情況必須重新安裝確保膠圈起到密封用。⑶加強螺旋出土器閘門密封頂管機采用雙螺旋出土器排渣當?shù)竭_螺旋機出口的渣土過稀且有一定壓時就會發(fā)生噴涌原因是土倉和螺旋機內(nèi)的土體不能完全有效的抵抗開挖面上高的水壓力從而在螺旋機的出土口發(fā)生噴水噴泥現(xiàn)象管節(jié)安裝時頂管機主機處于斷電狀態(tài)無法進行操作螺旋機一旦發(fā)生噴涌很難控制進而會引起掌子面發(fā)生流砂現(xiàn)象，引起地面沉降。防止螺旋機噴涌主要采用以下措施一是土倉渣土必須充分改良及攪拌確保螺旋機排除渣土稠度適中且無明水排出二是螺旋機出土?xí)r必須嚴格控制倉壓力維持在設(shè)定壓力值確保地面穩(wěn)定三是主機斷電前觀察螺旋機內(nèi)渣土情況若地層以砂為主透水性較強斷電前利用螺旋機預(yù)留注漿孔向螺旋機內(nèi)入粘性土泥漿利用不透水的濃泥密封螺旋機四是及時清理螺旋機閘門槽內(nèi)異物，確保螺旋機閘門閉合密實。3.33.3.1原因分析徐州市軌道交通2號線地質(zhì)情況為頂管底板以下土層為粉土，局部夾雜粉砂以均為中等液化土為消除液化沉降風險頂管完成后采用花管注漿的方式對液化土層進行加固。φ50mm注漿管，每節(jié)16計168=8φ42m長6000mm比0.5～1注漿壓力5～1a加固后的地基應(yīng)具有良好的均勻性和自立性，其無側(cè)限抗壓強度為不小于0.8MPa于1.0s畢后應(yīng)對加固體進行檢驗注漿完成后應(yīng)采用微膨脹水泥砂漿填充封堵保證砂漿與螺紋緊密相連最后進行收面抹平底板預(yù)留孔滲漏水成型通道變形風險，且注漿效果檢測困難，是本工程的難點。3.3.2采取的措施⑴采取有效措施防止注漿孔漏水及流砂管底注漿工序管節(jié)預(yù)留孔鉆孔→花管插入→注漿→封孔管節(jié)預(yù)留注漿孔底距管節(jié)外壁50m，注漿前采用水鉆取芯鉆孔。管節(jié)混凝土開孔后，通道和通道底土層聯(lián)通土層中地下水在水頭差的作用下降流向通道內(nèi)水流帶動周邊砂土一旦形成徑流通道將發(fā)生涌水涌砂險情為防止險情發(fā)生采取以下措施一是準備帶有密封墊片的專用堵頭利用管節(jié)預(yù)埋注漿孔內(nèi)螺紋進行臨時封堵，一旦發(fā)生涌水立即采用堵頭封堵注漿孔；二是花管端頭設(shè)置內(nèi)螺紋及堵頭，花管插入及注漿前封堵花管三是注漿完成后加強注漿孔封堵采用膨脹水泥砂漿進行封堵為保證安全在膨脹水泥砂漿頂部增設(shè)水膨脹密封膠加強堵漏效果。⑵加強監(jiān)控量測控制通道變形管底注漿過程中實時對通道變形進行監(jiān)測無變形按照既定注漿方案進行注漿若注漿過程中發(fā)生隆起水平位移等情況立即停止注漿待通道穩(wěn)定后開始管底注漿，必須保證成型通道變形不超過設(shè)計指標。⑶優(yōu)化注漿參數(shù)確保注漿效果試驗采取試驗參數(shù)進行試注漿注漿完成后檢驗注漿質(zhì)量達到設(shè)計要求后可進行正式施工注漿按照注漿壓力和注漿量雙控以注漿壓力為主計算管土層被動土壓力嚴格控制注漿壓力不超過被動土壓力大于被動土壓力立即停止注漿，以免因壓力過大引起地表隆起。結(jié)論：頂管施工技術(shù)將是今