三线并行隧道盾构法下穿铁路施工工法(1).doc
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1、三线并行隧道盾构法下穿铁路施工工法1.前言上海市轨道交通9号线一期工程R413标段盾构隧道由正线双线及进出段线两段两部分形成,全长,采用盾构法施工。两岔道井将区间正线联络成三部分共六段盾构隧道。在正线的东、西岔道井之间及线路北侧为东、西车辆进出段线,呈“八字形分布,区间上、下行线跟东进出段线三线并行隧道在东西岔道井之间下穿越运营时速达140km/h的双线既有沪杭干线铁路,隧道拱顶距铁路覆土仅。径、大年夜坡度地铁盾构法施工综合技能研究后果,于2007年通过四川省科技后果判定,获得四川省科技提高三等奖。我们对此技能的使用停顿了总结,形成了本工法。2.工法特征有效地保护既有铁路、下行列车及邻近既有建
2、筑物、管线,特不好的把持地表沉落,使盾构施工中对其影响特不之小。有用范围广,不仅有用于下穿铁路,也有用于下穿公路及既有建构物。充分使用精密仪器的监控量测感染,及时反响信息,调解加固参数跟掘进参数,保证铁路畸形运行。3.有用范围软地盘域土压平衡式盾构机小净距并行或下穿铁路掘进施工。4.工艺情理使用三维有限元数值模拟对三孔盾构施工的相互阻碍及受铁路列车振动的阻碍停顿了研究,的施工次第停顿比选,判定最精确推进次第,并按拍照关地表变形跟结构强度恳求,选定铁路路基加固的方案;采用荷载结构模型,打算确破铁路列车动载下的盾构管片配筋加强方案;对三孔盾构施工使用详细的地基加固方案及详细的管片辅助办法,制的综合
3、使用,保证了盾构下穿铁路的顺利施工。清楚的监控量测工程跟频率,及时优化的盾构施工参数控将数据处理跟信息反响技能使用于施工,使用监控量测指导施工,静态修正施工办法跟支护参数,以信息化施工技能为贯穿全过程的主线,单方面把持跟优化盾构施工参数,确保施工安全、快速。5.施工工艺流程及把持要点施工工艺流程图施工工艺流程图把持要点选择盾构掘进次第使用三维有限元对各施工次第跟办法停顿模拟,打算各施工次第工况条件下的地表位移、结构内力变卦,并结合模型试验结果选定盾构掘进次第:先逐一施工两侧的隧道,后施工中间的隧道;按照三维有限元模拟判定加固铁路路基的办法依如理论工况,树破三维连续介质有限元模型,并按照动应力的
4、阻碍程度,确破加固铁路路基的办法。地基加固典范及范围分析列车动载对隧道结构的阻碍,掉掉落了动应力的分布法那么,三线盾构隧道下穿铁路施工前,对下穿地域铁路路基采用分地域加固的保护办法,下穿地域铁道路路两侧B区设厚旋喷桩四排,咬合量为如图跟图所示。;桩间范围内A区及其外侧路基C区分层注浆加固。加固地域其中A、C区为注浆加固区,详细参数恳求如下:A区:主加固区,分层注浆加固,恳求C区:次加固区,分层注浆加固,恳求Ps;B区:旋喷加固区,旋喷桩起加固跟隔断及把持变形的感染。加固恳求逐步落低,土体强度介于A、C之间,形成过渡。图地基加固破体图单位:mm图地基加固破面图单位:mm旋喷桩加固沿铁路两侧停顿高
5、压旋喷桩加固施工,每侧在距铁路对称中心线外设宽的旋喷桩加固区。旋喷桩起加固跟隔断及把持变形的感染。旋喷桩单桩直径为,在加固范围内满布旋喷桩,桩与桩相互咬合量为。加固土体强度qu,渗透系数k10cm/s,水泥掺入量360kg/m。-83分层注浆加固在旋喷加固施工完成后,对铁路两侧停顿分层分块注浆加固。采用分层歪孔注浆,注浆孔与空中的夹角为30,层高为。采用复合浆液,延伸胶凝时刻,以把持注浆压力跟疏散范围,减小注浆对基床的阻碍;第一层歪孔注浆完成后,停顿下部深层注浆加固,注浆压力跟注浆速度应按照线路变形的监测数据停顿调解;浆加固地域如前“地基加固破体图、破面图所示。注1、施工工艺流程分层注浆加固地
6、层工艺流程见下。图分层注浆加固地层工艺流程图放线定位布孔封口注浆钻机就位对中校正呆板倾歪角钻孔分层上拔注浆管安顿塑料阀管,土体回缩拔出注浆管填充加固层以上的漏洞段终了2、施工工艺先施工主加固区的第一跟第二排歪孔,上部形成封闭层,加固24小时后施做主加固区下部土体,最后施做次加固区。采用分层注浆加固,实施第一跟第二层歪孔注浆,注浆浆孔距50cm,注浆孔与空中的夹角为30,孔底距0线路对称中心线的路基底为,采用复合早强浆液,延伸胶凝时刻,以把持注浆压力跟疏散范围,注浆压力跟注浆速度按照线路轨道变形的监测数据停顿调解,成后,下部深层注浆加固采用的注浆孔与空中的夹角由减小注浆对基床的阻碍;主加固区第一
7、跟第二层歪孔注浆完30逐步加大年夜。次加固区采用竖直施做注浆孔,退拔式一次性分层注浆加固完成。1成孔及注浆成孔注浆前,先做几多个注浆孔试压,注浆压力跟注浆量以铁路轨道顶面不沉隆为把持标准,方可停顿正式施工。获得阅历数据后,孔位布置:主加固地域注浆歪孔按梅花形布置,布置,孔距500mm。注浆管布置图见图跟所示:图注浆管布置破体图孔距500mm;次加固地域采用竖直施做注浆孔,梅花形图注浆管布置剖面图钻孔:注浆孔定位、钻机定位并校正垂直度跟倾歪度,钻机造孔至方案底标下,钻孔的位置与方案位置的倾向不得大年夜于50mm。安顿塑料阀管并封口,以防泥土流入管内阻碍施工插管:将喷管拔出花管内,接上注浆管,封堵
8、管口注浆:第一次注浆完成后,将注浆管向上再提升可由下而上完成全体加固厚度范围的注浆作业。注浆流量40cm,开始第二次地基土注浆,异常工序重复施工就1520L/min,注浆压力一般为,以下压力逐渐加大年夜,但最大年夜不逾越,注浆压力跟注浆量以铁路轨道顶面不沉隆为把持标准。冲洗:喷射施工终了后,应把注浆管等呆板配备冲洗干净,管内、机内不得残留水泥浆液。挪动机具:将钻机等机具移到新孔位上。拔出注浆管,用砂浆将钻孔留下的漏洞填满,保证当前土方开挖时,土体的相对动摇。注浆次第按跳孔间隔、先中心后内部的办法停顿。2浆液材料的选择及配制材料的选择采用水泥液注浆材料,一般水泥,保证新颖无结块。水玻璃:模数,浓
9、度3045波美度独特比水灰比为,并掺加适量的速凝促进剂。每破方土体需用水泥浆液初凝时刻:A区3090s,C区150600s加固施工时压力释放。176kg、水玻璃、促进剂;旋喷桩、注浆加固时对土体发生肯定的扰动,随土体密实形成的隆起或沉落量超标会阻碍铁路的畸形运行。施工时采用在两侧设各设多排100-150预埋钢花管泄压孔,每排中管间间距、管长及与空中夹角按照现场情况判定。觉察空中有隆起逾越方案恳求时破刻打开泄压孔让多余的水泥浆液排斥土体外,从而抵达标准及方案的恳求。加强管片配筋不才穿铁路施工时,由于上部有列车动载时,按照数值模拟试验对钢筋混凝土管片采用加强办法。采用荷载对铁路下结构模型,并按照三
10、维动力打算掉掉落的动应力作为列车荷载,对单圆盾构隧道横断面的内力停顿打算,方中心线左右两侧各30m的范围内的钢筋混凝土管片配筋停顿加强,同时对铁路路基下方的管片掺入钢纤维以加强其抗裂性。详细配筋加强方案为:铁路中心线左右两那么各6m的范围内采用钢纤维砼管片,其他地域仍采用钢筋砼管片,钢纤维砼管片外采用段方案的配筋量。24m的过渡区,过渡区内的配筋比标准地段方案增加,过渡区外采用标准地穿越行停顿模拟掘进设置公正长度的模拟掘进区,模拟穿越建筑物的工况条件,设置能精确把持类似变形的监测仪器,将监测数值与施工管理标准值、赞同值比较;同步记录盾构机密封仓土压力、盾构掘进速度、刀盘转速、同步注浆等数据,检
11、查在各种参数把持下盾构机推进的阻碍,采用数理统计的情理,寻出上述参数之间的关联,从而停顿穿越段土压力设定、掘进速度跟同步注浆等关键参数的初始设定。在总结施工参数跟盾构穿越施工办法后,再正式穿越铁路,以此确保盾构顺利穿越铁路,并将阻碍落到最低。选择三线盾构施工参数在盾构穿越铁路前,按照肯定的试验跟数据信息,设定盾构机的穿越施工参数:1、公正设定正面土压力:三线隧道的土仓压力以开挖面前端土体略微隆起约1mm为宜;2、加强同步注浆:在穿越铁路时代先行两侧隧道每环同步注浆量均为3,浆液稠度为910,先行中间隧道每环同步注浆量均为,浆液稠度为1011;33、把持掘进速度:先行两侧隧道盾构掘进速度把持在3
12、cm/min,先行中间隧道盾构掘进速度把持在2cm/min;4、把持轴线倾向:在每环拼好后,及时测量盾构跟成环管片与方案轴心的倾向,环,先行中间隧道纠偏量2mm/环,然后按照每环的测量结果跟管片四周漏洞状况,精确按照,及时调解各区千斤顶的伸长量;先行两侧隧道纠偏量3mm/对盾构机下一环的推进供应5、使用预埋注浆孔停顿壁后二次注浆:在三线隧道并行段增设注浆孔管片,每环16个注浆孔,在先行隧道施工前,对先行完成的两条隧道停顿注浆加固,加固范围为管片壁后2m,土体强度抵达肯定强度后才施工后行隧道,先行中间隧道每掘进完成5环,及时停顿注浆加固,二次注浆的浆液为双浆液,浆液形成为水泥、水玻璃,浆液稠度9
13、10cm,浆液重量配比:水:水泥:水玻璃为浆量,注浆速度10-15L/min;监测技能与分析1:,注浆压力,注监测要紧由洞外表看跟四周状况监测两部分形成。其目的是把四周状况,特不是既有铁道路在施工时代的变外形况,及时地反响给施工方,使之能够矫捷调解、优化施工办法,以确保本工程跟铁路行车安全。1、监测内容:1地表沉落在盾构下穿铁道路两侧范围内,垂直于盾构推进倾向各设置7道地表沉落不雅观察断面。沿隧道中线上方空中设置9道地表沉落不雅观察断面。地表沉落点见以下图2线路沉落及倾向偏移DM1-9-1-7。在盾构推进前先在空中上布置好变形不雅观察点。个断面,铁路上下行线的线间设置一个断面沉落点。在穿越区设
14、置3道横向沉落不雅观察断面铁道路路中心各设置一;横向不雅观察断面上测点布置与地表沉落一样,沉落点位采用钢深层沉落点见以下图DM1-9-3-5兼作铁道路路中心部分沉落不雅观察点,铁路轨面不雅观察点GM1GM10设置在钢轨扣件螺栓轴上,由于铁路整道,此类点的单次变形量比较有意思。图监测点布置图SP1SP6为线路偏移不雅观察点。3分层沉落值设置分层沉落管4根,2根位于主加固区范围内,2根位于次加固区范围内,管内磁环竖向间隔4管片静力测试1m布置。针对三线隧道下穿铁路跟隧道相互间近接施工的难点,对管片结构的受力形状停顿了现场监测,以检校方案管片的受力状况,在铁路路基下方管片内埋入传感器,测设钢筋及管片
15、应力。传感器采用JXG型钢筋应力传感器下简称钢筋计跟JXH型埋入式应变传感器下简称应变计。传感器在管片环的上埋置位置如图所示。图管片静力测点埋设图5隧道内沉落监测在盾构推进时,在拼装好的管片上,布置隧道沉落不雅观察点,及时了解隧道推进后的沉落以便采用二次注浆等办法防止隧道沉落引起空中沉落,沉落点布置在管片拱底块的平台上,点位对称布置,在铁路阻碍范围内每环管片布置一组。22、监测频率:1地表加固:空中隆沉不雅观察:频率2次/天;深层土体沉落监测:频率1次/天。2盾构推进穿越线路:按照每条盾构线的推进过程将监测义务又分为以下3个重点:a盾首间隔铁路路基25m处盾首切入路基前按照盾构推进施工阻碍范围
16、,选择每台盾构机单独过铁路时各监测横断面上对应不雅观察点。每台盾构机此阶段监测工程如下:空中隆沉不雅观察:频率2次/天;路基隆沉不雅观察:频率2次/天。线路隆沉位移不雅观察:频率隧道内沉落监测:频率2次/天;深层土体沉落监测:频率2次/天。1次/天。b盾首切入铁路路基盾尾阔不路基5m。此阶段为监测重点。每台盾构机此阶段监测工程如下:空中隆沉不雅观察:频率2次/天;路基隆沉不雅观察:频率1次/2h。线路隆沉位移不雅观察:频率隧道内沉落监测:频率1次/2h;深层土体沉落监测:频率4次/天;应力测试点:频率2次/天1次/天。c盾尾阔不路基5m盾尾阔不路基25m范围。此阶段仍然要紧不雅观察路基及线路变
17、外形况,直至不雅观察值动摇收敛。每台盾构机此阶段监测工程如下:空中隆沉不雅观察:频率路基隆沉不雅观察:频率2次/天。4次/天,不雅观察期2天。频率落为2次/天,不雅观察3天。假定不雅观察值趋于动摇,那么1次/周1次不雅观察接着一月后终了。线路隆沉位移不雅观察:频率/周不雅观察接着一月后终了。深层土体沉落监测:频率4次/天,不雅观察期2天。频率落为2次/天,不雅观察3天。假定不雅观察值趋于动摇,那么1次/天;隧道内沉落监测:频率2次/天;应力监测:频率2次/天。6苏息力结构本工法的苏息力结构见表6表6苏息力结构表序号岗位工种人数序号岗位工种人数一、盾构施工12345盾构司机电瓶车司机管片拼装井口
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