盾构掘进隐患检查、过程问题控制
本标段对盾构法施工中经常出现的一些质量通病、隐患进行检查分析,制订出预防和治理措施,隧道施工质量进一步的提高。
盾构初始、到达掘进
盾构进出洞是盾构法隧道施工中的一道关键工序。在进、出洞过程中。施工环节多,工作量集中,各工种交叉施工频繁,设备、人员众多,因此加强质量管理和控制尤为重要。
盾构始发基座变形
⑴现象
在盾构进出洞过程中,盾构基座发生变形,使盾构掘进轴线偏离设计轴线。
⑵原因分析
①盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行,则盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力;
②盾构基座的整体刚度、稳定性不够,或局部构件的强度不足;
③盾构姿态控制不好,盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角,致使盾构基座受力不均匀;
④对盾构基座的固定方式考虑不周,固定不牢靠。
⑶预防措施
①盾构基座形成的中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致,当洞口段处于隧道设计轴线的曲线时,应考虑盾构基座沿曲线的切线方向放置,切点必须设于洞口内侧面处;
②基座框架结构的强度和刚度能抵抗盾构出洞段施工土体加固区所产生的推力;
③合理控制盾构姿态,尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致;
④盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实,保证接触面积满足要求。
⑷治理方法
①对已发生变形损坏的构件,进行相应的加固或调换;
②盾构基座的变形严重,将盾构脱离基座,对基座作修复加固。
盾构反力架位移及变形过大
⑴现象
在盾构出洞过程中,盾构反力架在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移过大。
⑵原因分析
①盾构推力过大,或受出洞千斤顶编组影响,造成后靠受力不均匀、不对称,产生应力集中;
②盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够;
③组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够,各钢构件间的焊接强度不够;
④后靠与管片间的结合面不平整。
⑶预防措施
①在推进过程中合理控制盾构的总推力,且尽量使千斤顶编组合理。使之均匀受力;
②采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙时,除填充密实外,还必须确保填充材料强度和养护;
③对系统的各构件必须进行强度、刚度校验,对受压构件一定要作稳定性验算,确保连接强度和焊接质量;
④尽快安装上部的后盾支撑构件,完善整个后盾支撑体系,以便开启盾构上部的千斤顶,使后盾支撑系统受力均匀。
⑷治理方法
①对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除,重新充填,并经过养护后达到要求强度再恢复推进;
②对变形的构件进行修补及加固。根据推进油压及千斤顶开启只数计算出发生破坏时的实际推力,对后靠体系进行校验;
③对于发现裂缝的接头及时进行修补。
盾构出洞段轴线偏离
⑴现象
盾构出洞段的推进轴线上浮,偏离隧道设计轴线较大。
⑵原因分析
①洞口土体加固强度太高,使盾构推进的推力提高;
②盾构正面平衡压力设定过高,导致盾构正面土体拱起变形,引起盾构轴线上浮;
③未及时安装上部的后盾支撑。使上半部分的千斤顶无法使用,当推力集中在下部,使盾构产生一个向上的力矩,导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线;
④盾构机械系统故障,造成上部千斤顶的顶力不足。
⑶预防措施
①正确设计出洞口土体加固方案,采用合理的加固方法达到所需的加固强度,保证加固土体的强度均匀;
②施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压;
③及时安装上部后盾支撑,改变推力的分布状况,防止盾构上浮;
④正确操作盾构,按时保养设备,保证机械设备的功能完好。
⑷治理方法
①施工过程中在管片拼装时加贴上部的楔子,调正管片环面与轴线的垂直度,便于盾构推进纠偏控制。
②在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏,改善推进轴线;
③用注浆的办法对隧道作少量纠偏,便于盾构推进轴线的纠偏。
盾构出洞时洞口土体大量流失
⑴现象
进、出洞时,大量的土体从洞口流入井内,造成洞口外侧地面大量沉降。
⑵原因分析
1)洞口土体加固质量不好,强度未达到设计或施工要求而产生塌方,或者加固不均匀,隔水效果差,造成漏水、漏泥现象;
2)在凿除洞门混凝土后,盾构未及时靠上土体,使正面土体失去支护造成塌方;
3)洞门密封装置安装不好,止水橡胶帘带内翻,造成水土流失;
4)洞门密封装置强度不够,经不起较高的土压力,受挤压破坏而失效;
5)盾构外壳上有突出的注浆管等物体,使密封受到影响;
6)到达时未能及时安装好洞圈钢板;
7)到达时土压力未及时下调,致使洞门装置被顶坏,井外大量土体塌入井内。
⑶预防措施
1)洞口土体加固应保证加固后土体强度和均匀性;
2)洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作;
3)洞门密封圈安装要准确,在盾构推进的过程中要注意观察,防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈,密封圈可涂黄油增加润滑性;