超深覆土盾構穿越複雜地層施工方法
2023-06-11 12:14:26
專利名稱：超深覆土盾構穿越複雜地層施工方法
技術領域：
本發明涉及一種盾構穿越雜地層施工方法，尤其是一種超深覆土盾構穿越複雜地層施工方法。
背景技術：
盾構法隧道作為城市軌道交通建設的重要施工方法，在上海、北京等國內城市的軌道交通建設的應用已有20餘年的歷史，經過20餘年的發展，施工技術日趨成熟，但此前由於城市地下空間的利用率不高，地下空間開發的條件相對較好，此前的盾構法隧道的施工絕大部分位於淺層地下空間內，城市軌道交通建設中涉及的盾構法隧道其埋深普遍不超過30m。而對於隧道埋深超過30m的超深盾構法隧道，無論是掘進設備還是施工技術，對於國內的盾構法隧道施工企業，均還在探索階段。本發明針對隧道超大埋深、飽和砂性土和承壓水層中掘進、小半徑曲線段掘進的特點，針對盾構施工設備對超大埋深、飽和砂性土和承壓水層的適應性、飽和砂性土和承壓水層中盾構法隧道的施工技術、不利地質條件下小曲率隧道的施工技術進行研究，目標是形成一套針對類似條件的施工技術，提高企業的技術儲備，為以後類似工程的施工提供經驗。
發明內容
本發明是要提供一種超深覆土下盾構穿越複雜地層施工方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種超深覆土盾構穿越複雜土層施工方法，具體步驟如下
1)盾構頭部的土壓力設定
根據盾構機正面土體的上軟下硬的複雜地層，設定盾構頭部正面土壓力；
2)盾構機正面土體改良
盾構穿越硬土層及承壓水層時，採取輔助方法改良盾構機正面土體，便於正確建立盾構機正面土壓力；
3)盾構姿態控制
盾構機在軟硬不均地層中施工時，對盾構姿態進行控制，用於防止盾構機的管片碎裂、軸線偏差；
4)盾尾同步注漿控制
盾構機在砂性土層中施工時，控制同步注漿量，用於防止同步注漿量不足引起地表後期沉降及管片脫出盾尾後下沉造成盾構姿態惡化。盾構機正面土體改良。盾構頭部的土壓力設定的具體設定方法
利用門式起重機對每鬥泥的滿箱重量及空箱重量進行稱重，計算每推進一環實際出土的重量，並換算成方量，得到每環實際出土量及土壓力；或者記錄盾構機每推進一環的螺旋機實際轉數並進行比較，推斷每一環出土量及土壓力；或者根據地質報告情況計算出理論土壓力。盾構機正面土體改良的具體方法
1)硬土層採用刀盤加水方式進行改良
①尋找不同推進速度下的加水平衡點，保證螺旋機連續出土；
②刀盤應保持持續加水，避免土倉內形成夾層；
2)承壓水層採用加注泡沫劑及聚合物等方式進行土體改良。盾構姿態控制具體方法
①減低盾構機總推力使用超挖刀、盾殼觸壁減摩注漿、使用泡沫劑改良正面土體；
②注漿環箍託出脫出盾尾的管片；
③採用軟木材質的貼片材料。本發明的有益效果是
本發明的施工方法結合隧道超大埋深、飽和砂性土和承壓水層中掘進、小半徑曲線段掘進的特點，針對盾構施工設備對超大埋深、飽和砂性土和承壓水層的適應性、飽和砂性土和承壓水層中盾構法隧道的施工技術，解決了不利地質條件下小曲率隧道的施工技術難題，形成了一套針對類似條件的施工方法。 本發明的施工方法能解決諸多複雜地層中盾構施工中難點及問題，形成成熟的砂性土承壓含水層中超深盾構法隧道掘進施工工藝、施工技術，為今後地下空間開發向深層發展打下基礎，解決了盾構工程在地下設施較多區域的局限性，保障地下盾構隧道工程開發的可持續發展和應用的廣泛性。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本發明在上海市軌道交通12號線26標工程超深覆土盾構穿越複雜地層的施工技術，所要施工的隧道，具體的施工措施是
I)盾構頭部的土壓力設定 土壓力設定方法
①利用門式起重機對每鬥泥的滿箱重量及空箱重量進行稱重，計算每推進一環實際出土的重量，並換算成方量，得到每環實際出土量及土壓力，與理論出土量進行比較。②記錄盾構機每推進一環的螺旋機實際轉數並進行比較，推斷每一環出土量及土壓力是否合理。③根據地質報告情況計算理論土壓力。2)盾構機正面土體改良
第⑥層硬土層採用刀盤加水方式進行改良
①尋找不同推進速度下的加水平衡點，保證螺旋機連續出土；
②刀盤應保持持續加水，避免土倉內形成夾層； 第⑦1、⑦2層承壓水層採用加注泡沫劑及聚合物等方式進行土體改良
3)盾構姿態控制
盾構機在軟硬不均地層中施工時，盾構姿態控制不佳容易引起管片碎裂、軸線偏差等問題，採取措施如下
①減低總推力使用超挖刀、盾殼觸壁減摩注漿、使用泡沫劑改良正面土體；
②注漿環箍託出脫出盾尾的管片；
③採用軟木材質的貼片材料，抗壓縮性好，提高總推力達到3500t時的管片糾偏效果明顯。4)盾尾同步注漿控制
盾構機在砂性土層中施工時同步注漿量與粘土層中施工時有較大不同，同步注漿量不足可能引起地表後期沉降及管片脫出盾尾後下沉造成盾構姿態惡化。砂性土內同步注漿量每環需達到約4m3。
權利要求
1.一種超深覆土盾構穿越複雜土層施工方法，其特徵在於，具體步驟如下1)盾構頭部的土壓力設定根據盾構機正面土體的上軟下硬的複雜地層，設定盾構頭部正面土壓力；2)盾構機正面土體改良盾構穿越硬土層及承壓水層時，採取輔助方法改良盾構機正面土體，便於正確建立盾構機正面土壓力；3)盾構姿態控制盾構機在軟硬不均地層中施工時，對盾構姿態進行控制，用於防止盾構機的管片碎裂、 軸線偏差；4)盾尾同步注漿控制盾構機在砂性土層中施工時，控制同步注漿量，用於防止同步注漿量不足引起地表後期沉降及管片脫出盾尾後下沉造成盾構姿態惡化。
2.盾構機正面土體改良。
3.根據權利要求1所述的超深覆土盾構穿越複雜土層施工方法，其特徵在於所述盾構頭部的土壓力設定的具體設定方法利用門式起重機對每鬥泥的滿箱重量及空箱重量進行稱重，計算每推進一環實際出土的重量，並換算成方量，得到每環實際出土量及土壓力；或者記錄盾構機每推進一環的螺旋機實際轉數並進行比較，推斷每一環出土量及土壓力；或者根據地質報告情況計算出理論土壓力。
4.根據權利要求1所述的超深覆土盾構穿越複雜土層施工方法，其特徵在於所述盾構機正面土體改良的具體方法1)硬土層採用刀盤加水方式進行改良①尋找不同推進速度下的加水平衡點，保證螺旋機連續出土；②刀盤應保持持續加水，避免土倉內形成夾層；2)承壓水層採用加注泡沫劑及聚合物等方式進行土體改良。
5.根據權利要求1所述的超深覆土盾構穿越複雜土層施工方法，其特徵在於所述盾構姿態控制具體方法①減低盾構機總推力使用超挖刀、盾殼觸壁減摩注漿、使用泡沫劑改良正面土體；②注漿環箍託出脫出盾尾的管片；③採用軟木材質的貼片材料。
全文摘要
本發明涉及一種超深覆土盾構穿越複雜地層施工方法，其具體步驟1、盾構正面土壓力設定；2、盾構正面土體改良；3、盾構姿態控制；4、盾尾同步注漿控制。本發明的施工方法能解決諸多複雜地層中盾構施工中難點及問題，形成成熟的砂性土承壓含水層中超深盾構法隧道掘進施工工藝、施工技術，為今後地下空間開發向深層發展打下基礎，解決了盾構工程在地下設施較多區域的局限性，保障地下盾構隧道工程開發的可持續發展和應用的廣泛性。
文檔編號E21D9/093GK102996135SQ201210529268
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者張子敏, 李峰, 顧解楨, 朱文良, 黃平 申請人:上海市基礎工程有限公司