江白区间右线盾构掘进100环施工小结1文档格式.docx
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(1)《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008
(2)《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999
(3)《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB500204-2002
(4)《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2002
(5)《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008
(6)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
(7)《铁路隧道设计规范》TB10003-2005
3、工程地质及水文地质
3.1工程地质
本区间为邕江Ⅲ~Ⅳ级阶地,地形基本平坦,地面高程78.86~83.54m,沿线地层由上至下主要为:
①1杂填土、①2素填土、②2-2硬塑状粉质粘土、②4-2可塑粉质状粘土、④1-1粉细砂、⑤1-1圆砾、⑦1-1⑦1-2⑦1-3泥岩粉砂质泥岩、⑦2-1⑦2-2⑦2-3砂岩泥质粉砂岩。
盾构隧道前100环穿越范围主要为⑦1-1⑦1-2⑦1-3泥岩粉砂质泥岩、⑦2-1⑦2-2⑦2-3砂岩泥质粉砂岩地层。
图3.1-1右线100环试验段纵断面图
3.2水文地质
对本标段沿线地下水按赋存条件、含水介质及水利特征分析,地下水主要分为两种基本类型:
松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。
其中,本区间的垄状高丘地带主要为基岩裂隙水。
基岩裂隙水,水位埋深4.1~9.8m,标高70.91~86.06。
地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切,每年5~10月为雨季,大气降雨充沛,水位会明显上升,而在冬季因降水减少,地下水位随之下降,年变化幅度为2.5~3.2m。
基岩裂隙水补给来源主要来自大气降水和冲积砂砾层越流补给。
根据水质分析成果资料,按照相应的评价条件,良凤江水对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
4、周边环境
区间线路基本上位于星光大道道路下方。
星光大道为自南向北走向道路,规划道路宽60m,双向6车道。
道路两侧建构筑物较少,最主要的障碍物为白沙-星光立交桥。
星光大道下市政管线铺设较多,最主要的是1根DN12.1*7.6m的雨污暗渠,底部距离区间隧道结构顶部3.2m左右。
图4.1-1石柱岭站~江南客运站区间沿线概况示意图
5、本次盾构施工总结的范围
本区间右线盾构掘进前100环,起止桩号为YDK28+180~YDK28+030,为了保证盾构顺利安全掘进,根据本工程实际情况,采集优化各类施工参数,作为后期指导类似地层盾构施工的依据。
盾构掘进前100环分两个施工区段:
第一区段为盾构穿越加固区,第二区段为剩余区段的推进。
(1)盾构穿越加固区
江石区间盾构端头加固加固采用一排∅1000@1200素桩加固完成,盾构掘进前对加固桩体进行了检测,各项技术指标均满足设计要求;
对洞门土体进行了水平探孔取样,无渗水现象,满足始发要求。
盾构机穿过加固区桩基时,推进速率控制在10mm/分钟。
(2)0~100环区段掘进
此段推进目的之一是对所选定的盾构施工技术参数进行调整与优化,为全线正常推进提供正确的技术参数和施工规律。
6、盾构施工参数分析及总结
右线隧道前100环盾构盾构掘进主要参数表6-1所示。
表6-1盾构掘进主要参数
环号
推进日期
土仓压力(bar)
总推力(KN)
刀盘扭矩(Kn.m)
刀盘转速(r/min)
掘进速度(mm/min)
注浆压力(bar)
注浆量(L)
1
2015.1.5
0.45
6271
2324
1.1
10
/
2
0.52
6235
2117
1.2
11
3
2015.1.6
0.7
7216
2634
15
4
0.8
10580
3100
18
0.6
5
2015.1.7
8041
2541
6
0.62
7825
2432
1.3
20
5.5
7
2015.1.8
0.71
7819
2035
24
1.8
8
7905
1.6
9
0.63
7231
2540
1.9
8210
2520
22
8600
2600
14
12
0.82
6400
1200
25
1.7
13
2015.1.9
1.13
8145
1500
7300
2215
2.4
4.5
1.25
7208
2.5
16
1.14
7600
2180
1.4
30
2.6
17
2015.1.10
1.34
7031
2010
28
2.2
7200
19
1.42
7800
2065
0.54
8000
2213
2.8
21
2015.1.11
1.03
9300
2000
2015.1.13
11000
2300
42
23
2015.1.14
0.73
0.87
1.27
9000
3.5
26
1.39
2100
1.5
27
1.67
1980
1.58
8800
38
5.2
29
1.61
8400
2200
5.7
1.57
3.4
31
2015.1.15
1.43
45
32
2015.1.16
1.62
8500
2500
37
33
1.55
8300
35
34
2015.1.17
1.53
9200
9670
2473
36
1.51
9425
2650
1.46
8250
2794
40
2015.1.18
1.35
9968
1769
39
11230
2258
1.07
10421
2182
3.1
41
2015.1.19
1.32
10476
2762
1.26
12462
3231
43
10712
2317
44
1.37
10786
1877
54
10876
3069
2.1
46
2015.1.20
1458
47
1900
2.3
48
1.31
10106
1684
49
9832
1685
50
9467
1582
51
2015.1.21
10297
1962
52
11301
2310
53
11756
2856
2015.1.22
1.44
11028
2765
55
1.48
10608
2504
56
10300
2876
57
9395
1567
58
10048
2639
59
1.47
9230
2701
2.9
60
8069
2218
61
1.52
9621
2996
62
2015.1.23
1.59
10121
3162
63
1.71
9867
3473
64
9262
2862
65
2015.1.24
9667
3262
66
8677
3157
67
9042
2109
68
9871
69
9062
3043
70
2015.1.25
8762
3362
71
1.36
2929
2.7
72
1.11
9127
3476
73
8291
3201
74
9012
2119
75
1.41
8688
2176
76
8451
2571
77
1.45
9125
2795
3.6
78
2015.1.26
8672
2379
79
9926
2469
80
2015.1.30
9627
2336
81
2015.1.31
9862
3220
82
1.49
10576
3216
83
1.38
8698
3341
84
8456
2141
5.1
85
8491
2312
5.3
86
8728
3189
5.4
87
1.24
7831
2018
88
2015.2.1
9462
89
8676
2306
5.6
90
9214
2112
3.3
91
8967
2526
92
8824
2171
93
8217
2641
94
8471
2205
95
8219
3327
96
2015.2.2
8537
1871
97
8971
2512
3.2
98
7662
2226
99
8296
100
8461
2458
根据前100环盾构掘进参数采集及地面沉降分析,本区间较为合理的掘进参数见表6-2所示。
表6-2掘进参数控制表
序号
土仓压力
(bar)
刀盘扭矩
(Kn.m)
总推力
(KN)
掘进速度
(mm/min)
刀盘转速
(rpm)
注浆压力
注浆量
(m³
)
1.0~1.5
1500~3500
6000~12000
15~50
2~3.5
4.5~6
6.1土压力
土压平衡控制的要点就是维持开挖面稳定,确保土仓内的土压力平衡开挖面的地层土压力和水压力。
根据《铁路隧道设计规范》,综合考虑围岩分级,埋深及周边环境,右线前100环隧道土压力设定值P0按浅埋隧道计算。
设定土压力值P0应控制在以下范围内:
(水压力+主动土压力)<P0<(水压力+被动土压力+预备压力)
6.1.1静止土压力计算
在浅埋隧道中,静止土压为原状的天然土体中,土处于静止的弹性平衡状态,这时的土压力为静止土压力。
在任一深度h处,土的铅垂方向的自重应力σz=γh为最大主应力,而水平应力σx=kσz=kγh为最小主应力。
式中:
k为侧向土压力系数,k=υ/1-υ
υ为岩体的泊松比。
6.1.2主动土压力与被动土压力计算
在浅埋隧道的施工过程中,由于施工的扰动,改变了原状的天然土体的静止的弹性平衡状态,从而使刀盘前方土体产生主动或被动土压力。
在盾构机推进时,由于推力(土压力)设置偏低,工作面前方的土体向盾构机刀盘方向发生一个微小的移动或滑动,土体出现向下滑动的趋势或,为了抗拒土体向下滑动的趋势的产生,土体中的抗剪力逐渐增大。
当土体中的侧向应力减小到一定的程度,使土体中的抗剪强度得到充分发挥,此时土体中的侧向土压力减小到最小值,土体处于极限平衡状态,即主动极限平衡状态。
与此相应的土压力称为主动土压力Ea。
在盾构机推进时,由于推力(土压力)设置偏高,刀盘对土体的侧向应力逐渐增大,刀盘前部的土体出现向上滑动的趋势,为了抗拒土体向上滑动的趋势的产生,土体中的抗剪力逐渐增大。
土体处于另一极限平衡状态,即被动极限平衡状态。
与此相应的土压力称为被动土压力Ep。
根据盾构机的特点及盾构机施工的原理,结合我国铁路隧道设计施工的具体经验,施工采用朗金理论计算主动土压力与被动土压力。
当盾构机推力偏小,土体处于向下滑动的极限平衡状态,具体如下图所示:
此时土体内的竖直应力σz相当于大主应力σ1,水平应力σa相当于小主应力σa。
水平应力σa为维持刀盘前方的土体不向下滑移需要的最小土压力,即土体的主动土压力。
画出土体的应力圆,此时水平轴上σ3处的E点与应力圆在抗剪强度线切点M的连线和竖直线间的夹角β为破裂角。
由图可知:
β=1/2∠ENM=1/2(90-φ)=45°
-φ/2
σa=σa=σztan2(45o-φ/2)-2ctan(45o-φ/2)
式中,σz:
深度为z处的地层自重应力,c:
土的粘着力,z:
地层深度,φ:
地层内部摩擦角
当盾构机的推力偏大,土体处于向上滑动的极限平衡状态,具体如下图所示:
此时刀盘前方的土压力σp相当于大主应力σ1,而竖向应力σz相当于小主应力σa。
画出土体的应力圆,当应力圆与抗剪强度线相切时,刀盘前方的土体被破坏,向前滑移。
此时作用在刀盘上的土压力σp即土体的被动土压力。
破裂角β’由图可知:
β’=1/2∠ENM=1/2(90+φ)=45°
+φ/2
σp=σ1=σztan2(45o+φ/2)+2ctan(45o+φ/2)
式中,σz:
6.1.3地下水压力计算
当地下水位高于隧道顶部,由于地层中孔隙的存在,从而形成侧向地下水压。
地下水压力的大小与水力梯度、渗透系数、渗透速度以及渗透时间有关。
在计算水压力时,由于地下水在流经土体时,受到土体的阻力,引起水头损失。
作用在刀盘上的水压力一般小于该地层处的理论水头压力。
在掘进过程中,由于刀盘并非完全开口,而是中间有70~80%的支挡结构,随着刀盘的不断往前推进,土仓内的压力介于原始的土压力值附近。
加上水在土中的微细孔中流动时的阻力。
故在掘进时地层中的水压力可以根据地层的渗透系数进行酌情考虑。
当盾构机因故停机时,由于地层中压力水头差的存在,地下水必然会不断的向土仓内流动,直至将地层
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