超大直径泥水盾构穿越长江大堤施工工法.pdf

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超大直径泥水盾构穿越长江大堤施工工法

1前言

伴随着中国经济的持续快速发展,基础设施建设正不断增加,盾构隧通成为开拓地下空间的首选,目前我国穿江、穿河、穿湖、穿海水下隧道建设经验日益成熟,盾构隧道技术服务于各大城市发展,也成为水系发达地区隧道施工的首选.城市中修建过江隧道通常要穿越两岸防洪大堤,盾构的掘进势必会扰动大堤下卧地层,引起地面沉降,以往工程实例研究显示,大堤沉降比普通地表沉降要大很多,而不均匀沉降过大将导致大堤开裂,威胁到大堤的稳定性与安全性.南京和燕路过江通道工程经过试掘进收集并优化盾构参数,为穿越长江大提做好充分的准备并取得丰富经验,长江大堤地表沉降无预警、路面无新裂缝产生、旧裂缝宽度及长度均未增加,确保了长江大堤的安全,取得了一定的经济和社会效益,本工法是在该工程现场理论分析与实际作业基础上编制面成,

2工法特点

本工法为超大直径泥水盾构在富水砂层条件下穿越长江大提提供了更为安全、高效的方法,完善了盾构施工技术,拓展了盾构施工适用范围,相比以往的穿越建(构)筑物技术,具有以下特点:

1、安全性高:减小长江大堤地表沉降及附近建(构)筑物不均匀沉降、倾斜,确保长江大提稳定、安全.

2、隧道成品质量好:管片错台、上浮小,管环端面平整度好,无渗漏水情况.

4、进度快:快而均匀的摄进速度,缩短了工期.

5、坏保:长江大堤道路无封闭,对附近环境、水源无污染,不影响附近居民交通与正常生活,

3适用范围

1、本工法适用于超大直径泥水盾构穿越长江大堤.

2、本工法适用于粉细砂、中租砂地层.

4工艺原理

在穿越长江大堤前设置试掘进段,优化盾构掘进参数,将长江大堤超载作用考在内,控制好切口泥水压,快而均匀的穿越长江大堤.保证泥膜质量,稳定开挖面超前钻平台压重、及时有效充分的盾尾同步注浆和二次注浆,减少管片上浮及地表沉降.控制好管片拼装质量,减小错台量及管环端面平整度.控制好盾构姿态,顺趋势推进,不进行盾构姿态调整,减少对附近土体的扰动.穿越长江大堤期间应加强监测并制定确实可行的应急预案.

5施工工艺流程及操作要点

5.1工程概况、地质水文情况及长江大堤概况

5.1.1工程概况

南京和燕路过江通道南段工程位于长江大桥和长江二桥之间,距离长江大桥约7.km、长江二桥约2.7km.项目起于栖霞区燕恒路与和燕路交叉口,向北顺和燕路穿越长江,止于浦仪八卦洲西枢纽.盾构段自八卦洲始发井始发,穿越长江后,于江南接收井接收,详见图5.1-1.盾构隧道线路以R=4000的平面曲线依次下穿八卦洲大堤,穿越长江,穿越幕府山地区,燕子矶中学,最后到达江南接收井.盾构机采用泥水气压平衡式盾构机,刀盘开挖直径为15.03m,盾构机总长约135m

图5.1-1工程地理位置示意图

5.1.2地质水文情况

洞身穿越长江大堤地层主要为(2)5层粉细砂、(2)6层粉细砂、(4)1层中粗砂,以砂性土为主,秒土标贯值在36-42之间.

沿线地表水体主要为长江,全年泾流量大,气候湿润,南量充沛,降水时间长,长江等地表水体与地下水的水力联系较好,在丰水期对地下水有补给作用,对区域地下水的补给起

了重要的作用.

5.1.3长江大堤概况

盾构机穿越长江大堤的范围为214~226环,长度约24m,隧道项部与堤项竖向距离为27.06m,长江大提堤防全长26.5km,堤项高程9.15~9.65m,提顶设挡浪墙,墙项高程10.15~10.65m.堤项宽6.0~8.0m.提防迎、背水坡坡比为1:3,迎水坡为混凝土护坡背

水坡坡脚高程5.2~6.2m,堤后地面高程3.3~5.8m.

工程段堤防2018年进行加固消险工程,堤项加高培厚至高程9.30m~9.50m:迎水坡防浪墙墙顶高程10.90m~11.10m,提顶加宽至13.0m,沥青道路加宽至1.0m,迎水坡堤肩结合防浪墙设置纵向花坛:背水坡坡比1:2.5,草皮护坡.长江大堤结构形式详见下图.

图5.1-2长江大堤横断面设计图

图5.1-3盾构隧道与长江大堤剂面关系图

5.2盾构穿越长江大堤施工工艺流程

图5.2-1盾构穿越长江大堤流程

5.3盾构穿越长江大堤技术要点

5.3.1穿越前准备工作

1、在穿越施工前约1个月,了解现场的现况条件和大堤的实际情况,拍摄照片取证,穿越长江大堤的时间尽量安排的非汛期.

2、提前在大堤上布设大堤监测点,并且测取3逾初始值,确保初值的可靠性和准确性.每天均安排专人在盾构施工范围前后50m内进行巡查,

3、盾构机到达大堤前50米和盾尼离开大堤50米范围内的穿越大堤保护区,每天安排监测人员在大堤上观察并且测取大堤的地表沉降情况,及时给盾构施工.

4、认真检查盾构掘进所需各类材料的准备情况,确保材料充足.

5、为确保盾构顺利穿越大堤,在盾构穿越前,对施工人员进行安全、技术交底.使每一个参加施工的工作人员清楚了解盾构与大堤的相对位置,以及盾构穿越流程.在盾构机操作室张贴相关技术交底、盾构穿越流程及重点控制措施.此外,使施工人员了解相关的应急预案,及发生突发事件的简单处理方法,便于争取时间.

6、运用科学方法计算盾构机穿越大堤时的掘进参数.并根据盾构机始发到大堤保护范

围前试掘进情况来修正盾构机开挖的切口压力值及其他掘进施工参数-盾构掘进参数由项目总工统一下达,盾构司机必须按指令执行.

7、穿越前做好管理人员和施工人员排班表.

8、在盾构穿越大堤前,应再次复核测量盾构机里程,确认盾构与大提的相对位置,同时明确盾构穿越时各个部位的位置,以便采取相应的技术措施,确保以良好的姿态穿越大堤.

9、与长江大提管理部门建立联系,便于施工中的监测和突发事件的应急处理.同时,在施工中互通信息,保证盾构施工和大堤安全.

10、盾构机穿越大堤前在适当位置进行停机大检查和维保,由项目机电总工带队认真检查盾构机各个设备的运转情况,对于存在故障和故障隐惠的机械进行维修.

11、认真落实盾构机日常维护项目,确保盾构机系统及部件液压油、齿轮油、润滑油等达到要求,水、气循环系统和泥浆循环系统管路无泄漏,电气系统工作正常.

12、对同步注浆管路进行一次彻底的清洗,保证穿越过程中不发生机械故障和压浆管路堵塞情况.

13、按照各班组工具、小型机具的发放表检查各工班、机修班工具的完整性,确保穿越大堤的顺利进行.

14、检查各行走平台、车架、楼梯、走道板等是否有缺漏、破损,高压电缆是否有被刮蹭的可能.

15、泥水处理设备正式运行前应严格检查设备运转情况,并确保检查无漏项,部件工作正常:电气控制动作准确,信号明确有效,保证泥浆用量充足.

5.3.2穿越长江大堤前试验段掘进

1、盾构穿越前掘进试验段及数据准备

在正式穿越长江大堤前适当的位置布置一段掘进试验段,根据现场实际情况,拟在184~214环设置30环试验段,通过在隧道正上方加密埋设地表沉降监测点,监测点间距5m,比较系统地了解超大直径泥水盾构在此类土层掘进过程中掘进参数以及同步注浆参数的变化,对盾构掘进速度、刀盘转速、正面泥水舱压力、同步注浆量等施工参数进行分析,揽索在该土层中掘进参数和地面沉降变形规律,为调整盾构掘进和注浆施工的参数提供依据,以保护大堤安全.

试验段内掘进速度为20~30mm/min左右,每据进1环均需及时进行监测,根据每环地面监测数据调整盾构掘进速度、切口压力和压浆量.

选择与穿越大堤时埋深和地质情况基本一致的2-3个断面,增加监测的频率,以便进一

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