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机场线盾构隧道下穿桥梁接近施工沉降控制

机场线盾构隧道下穿桥梁接近施工沉降控制

[摘要]结合轨道交通机场线盾构法穿越三元桥的实际工况,提出了针

对地区典型地质条件下的沉降控制措施,包括穿越前盾构机的准备、

关键施工参数控制、土体改良、同步注浆、补充注浆、施工监测和信

息化管理。施工过程中的监测结果表明,这些措施是行之有效的。

[关键词]盾构隧道;接近施工;施工措施;沉降控制

1工程概况

本段工程起于三元桥车站西南侧站端,向西南方向穿越三元桥后

进入东外斜街,下穿亮马河桥,到达察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收

井。下穿三元桥的隧道左右双线最近处相距24m,左、右线分别距离

桥梁的墩台4、8m,隧道拱顶距离桥基最近点垂直距离为9.8m。若穿

越施工控制不当,将动摇桥梁墩台基础,直接威胁桥梁安全。三元桥基

础为条形扩大基础,由V形柱传递荷载至条形基础上。隧道与桥墩台

的位置关系如图1所示。隧道所穿越的土层,自地表向下依次为人工

填土层、第四纪全新世冲洪积层。区间隧道主要穿越粘土、粉土。本

段地层中有层间滞水、潜水和承压水,但承压水受人工降水影响已经

不再具有承压性。

2地表沉降控制技术措施

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2.1盾构机的准备

在穿越桥区前,即在距桥体50m时停机检修,对盾构机械设备检查

和保养,保证施工的连续性,避免因设备消耗而导致施工停顿,造成不

必要的土体扰动。通过三元桥施工X围的确定,按照盾构机进站掘进

对土体的影响X围(影响X围为桥基前后±50m[1])进行控制。

2.2主要施工参数控制

1)土压力原则上根据理论计算值确定。施工中可根据桥基的沉

降情况及时作出调整。在盾构机推进时,刀盘压向掌子面,切刀压入土

体,此时土体受到压缩,其支撑力应大于水、土压力及各项阻力,其中土

压力要考虑最不利工况及安全因素,取大于静止土压力,远小于被动土

压力,即处于弹性平衡状态。支撑土压力的推力值建议取静止土压力

的1.4~1.6倍,即p=(1.4~1.6)p0为宜[2]。

2)掘进速度降低盾构机推力,采用中低速(15~20mm/min)掘进。

可以使土体将盾构掘进所产生的应力充分释放,避免产生应力过大或

过于集中[3]。

3)盾构机姿态控制在盾构机穿越桥基前应调整好姿态,减少超

挖。在进入桥区后尽量减少过大纠偏,以“小纠偏,勤纠偏”为原则,

以减小土体扰动对桥梁基础产生的影响。

4)掘进出土量严格控制出土量,盾构每环掘进长度为1.2m,刀盘

外径6.19m,理论计算的每环出土量为36.1m3,一般控制在理论出土量

的98%[3]左右。

2.3土体改良

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本工程采用在土体中添加膨润土和泡沫的方法进行土体改良。

司机操作盾构机掘进时,随时观察刀盘螺旋输送机的扭矩及螺旋输送

机排出土的状态(即塑流性),对泥浆、泡沫的加入量进行调节控制,始

终让刀盘及螺旋输送机油压保持正常的数值;盾构施工中加泥浆和泡

沫的数量与土质有着极大的关系,一般说来在粘土、粉质粘土中掘进

加泥浆的数量不需要太多且加泥浆的浓度也不要太大,因为粘质土自

身有比较强的造泥能力,故对加泥浆的数量和浓度要求不高,土的粘性

不是太强时,基本上不需要加泡沫即可以使土体的流塑性得到较大的

改善,保证掘进的正常进行;在砂层或卵石层中掘进时,由于土质的原

因,地层的空隙率较大,地层的漏失较为严重,且土自身不具有造泥性

,故对加泥浆和加泡沫的数量及质量要求较高,通常在掘进时应适当

地加大泥浆的浓度,并根据出土的情况适量的加大泥浆的数量,另外在

泥浆中适当的加入泡沫,可以较好的改善土体的流塑性,使得盾构前方

土压保持稳定,较好的控制地面的隆陷。

2.4同步注浆

壁后注浆目的在于填充地层损失,主要填充掘削外径与管片外壁之

间的空隙。壁后注浆采用单液浆同步注浆系统,此区域盾构施工采用

四点注浆,来控制成型隧道的质量。注浆压力控制在0.35~0.4MPa,注

浆时一定要确保注浆压力,且浆液饱满,直到地层注满为止。为缩短浆

液凝结时间,将惰性浆液改为水泥砂浆,将原配合比中的粉煤灰更换为

水泥。根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配合比,使浆液的配合比