《市政工程管理与实务》讲义第12讲盾构法喷锚暗挖法施工二.docx
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《市政工程管理与实务》讲义第12讲盾构法喷锚暗挖法施工二
九、注浆控制
(一)注浆目的
注浆的主要目的具体如下:
l.抑制隧道周边地层松弛,防止地层变形。
2.及早使管片环安定,千斤顶推力平滑地向地层传递。
3.形成有效的防水层。
(二)注浆材料的性能
一般对注浆材料的性能有如下要求:
1,流动性好;
2.注入时不离析;
3,具有均匀的高于地层土压的早期强度;
4.良好的充填性;
5.注入后体积收缩小;
6.阻水性高;
7.适当的黏性;
8.不污染环境。
(三)一次注浆
一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式
1.同步注浆
2,即时注浆
一环掘进结束后从管片注浆孔注入的方式。
3.后方注浆
掘进数环后从管片注浆孔注入的方式
一般盾构直径大,或在冲积黏性土和砂质土中掘进,多采用同步注浆;而在自稳性好的软岩中,多采取后方注浆方式。
(四)二次注浆
二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆。
具体作用如下:
1.补足一次注浆未充填的部分;
2,补充由浆体收缩引起的体积减小;
3.以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。
以上述1、2为目的的二次注浆,多采用与一次注浆相同的浆液;若以3为目的,多采用化学浆液。
(五)注浆量与注浆压力
注浆控制分为压力控制与注浆量控制两种。
应同时进行压力和注浆量控制。
1.注浆量
2.注浆压力
注浆压力根据土压、水压、管片强度、盾构型式与浆液特性综合判断决定。
十、盾构隧道的线形控制
线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态,使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑,且位于偏离设计中心线的容许误差范围内。
(一)掘进控制测量
(二)方向控制
掘进过程中,主要对盾构姿态以及拼装管片的位置进行控制。
盾构方向修正依靠调整盾构千斤顶使用数量和设定刀盘回转力矩进行。
十一、盾构法施工现场的设施布置
当盾构掘进采用泥水机械出土和用井点降水施工时,施工场地面应设相当规模的水泵房。
当采用气压法施工时,施工场地面应设置空压机房,以供给足够的压缩空气。
当采用泥水式盾构时、施工现场平面布置中还必须考虑泥浆处理系统及中央控制室设置。
当采用土压式盾构时还应设置地面出土和堆土设施。
十二、停止盾构掘进的要求
当遇到以下几种情况时,盾构掘进应该停止,并采取措施予以解决:
(1)盾构前方发生坍塌或遇有障碍;
(2)盾构本体滚动角不小于3;
(3)盾构轴线偏离隧道轴线不小于50mm;
(4)盾构推力比预计的大;
(5)管片严重开裂或严重错台
(6)壁后注浆系统发生故障无法注浆
(7)盾构掘进扭矩发生异常波动
(8)动力系统、密封系统、控制系统等发生故障
2K313022了解盾构机型的选择
—、盾构机的种类
按开挖面是否封闭划分,可分为密闭式和敞开式两类。
按平衡开挖面土压与水压的原理不同,密闭式盾构机又可分为土压式(常用泥土压式)和泥水式两种。
敞开式盾构机按开挖方式划分,可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。
见教材第67页分类图。
二、盾构机的选择
(一)选择原则
盾构机的选择原则主要有:
(1)适用性原则
(2)技术先进性原则
(3)经济合理性原则
2K313030喷锚暗挖法施工
2K313031掌握喷锚暗挖法的掘进方式选择
“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”是浅埋暗挖法施工的十八字方针。
(一)、全断面法
优点:
减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成,工序简单,便于组织大型机械化施工;施工速度快,防水处理简单。
缺点:
对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
(二)、台阶法
正台阶法能较早使支护闭合,有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。
1、台阶法开挖优点
(1)灵活多变,适用性强。
凡是软弱围岩、第四纪沉积地层,必须采用正台阶法,这是各种不同方法中的基本方法。
(2)具有足够的作业空间和较快的施工速度。
当地层无水、洞跨小于10m时,均可采用该方法。
(二)台阶法开挖注意事项
(1)台阶数不宜过多,台阶长度要适当,
(2)对岩石地层,针对破碎地段可配合挂网喷锚支护施工,以防止落石和崩塌。
三、正台阶环形开挖法
又称环形开挖留核心土法。
环形开挖进尺为0.5~1.0m,不宜过长。
特点:
开挖工作面稳定性好。
施工安全性好。
优点:
台阶长度可适度加长。
施工机械化程度相对提高,施工速度可加快。
缺点:
围岩经受多次扰动,断面分块多、全断面封闭的时间长。
这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。
四、单侧壁导坑法
单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。
五、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法施工安全,但速度较慢,成本较高。
(六)中隔壁法和交叉中隔壁法
中隔壁法也称CD工法,主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。
(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法
当地层条件差、断面特大时,一般采用中洞法、侧洞法、柱晌法及洞桩法等施工,其核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度。
二、喷锚加固支护的施工要点
喷锚暗挖施工必须配合开挖及时支护,保证施工安全。
1.初期支护采用喷锚支护。
喷锚支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土、钢拱架喷射混凝土等结构组合起来的支护形式。
在浅埋软岩地段、自稳性差的软弱破碎围岩、断层破碎带、砂土层等不良地质条件下施工时,若围岩自稳时间短、不能保证安全地完成初次支护,为确保施工安全,加快施工进度,应采用以下各种辅助技术进行加固处理,使开挖作业面围岩保持稳定。
(1)喷射混凝土封闭开挖工作面;
(2)超前锚杆或超前小导管支护;
(3)管棚超前支护;
(4)设置临时仰拱;
(5)地表锚杆或地表注浆加固;
(6)小导管周边注浆或围岩深孔注浆;
(7)冻结法固结地层;
(8)降低地下水位法。
喷射混凝土封闭开挖面时,应采用早强混凝土,喷射厚度宜为50—100mm;超前锚杆是沿开挖轮廓线,以一定的外插角,向开挖面前方安装锚杆,形成对前方围岩的预加固,超前锚杆、小导管支护应满足下列要求:
宜与钢拱架配合使用;长度宜为3.0~3.5m,并应大于循环进尺的2倍。
3、喷射混凝土应紧跟开挖工作面,应分段、分片、分层,由下而上顺序进行,当岩面有较大凹洼时,应先填平。
使用前应做凝结时间试验,要求初凝时间不应大于5min,终凝不应大于10min。
4.地面砂浆锚杆是一种地表预加固地层的措施,适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段的岩体松软破碎处。
地面锚杆按矩形或梅花形布置
5.冻结法。
冻结法的具有以下特点:
(1)冻结加固的地层强度高;
(2)封水效果好;
(3)适应性强;
(4)整体性好;
(5)无污染。
6。
降低地下水位法。
降水有洞内和地面降水两种方法。
1K413033掌握衬砌及防水的施工要求
3.施工期间的防水措施主要是排和堵两类。
4.含水的松散破碎地层应采用降低地下水位的排水方案,不宜采用集中宣泄排水的方法。
5.衬砌背后排水及止水系统的施工应符合下列要求:
衬砌施工缝和沉降缝的止水带不得有割伤、破裂,固定应牢固,防止偏移,提高止水带部位混凝土浇筑的质量。
2K313032熟悉小导管注浆加固土体技术
1.小导管注浆是浅埋暗挖隧道超前支护的一种措施。
在软弱、破碎地层中凿孔后易塌孔,且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时,应采取超前小导管支护。
超前小导管支护必须配合钢拱架使用。
2.小导管注浆支护。
小导管是受力杆件,因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度,钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于lm。
3,采用小导管加固时,为保证工作面稳定和掘进安全,应确保小导管安装位置正确和足够的有效长度,严格控制好小导管的钻设角度。
4.小导管注浆宜采用水泥浆或水泥砂浆。
在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法;在砂层中宜采用劈裂注浆法;在黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法;在淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。
IK413035熟悉管棚的施工要求
管棚超前支护加固地层主要适用于软弱、砂砾地层或软岩、岩堆、破碎带地段。
管棚是由钢管和钢拱架组成。
沿着开挖轮廓线,以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管或钢插板,末端支架在钢拱架上,形成对开挖面前方围岩的预支护。
钢管直径一般为70—127mm,特殊情况下也可采用300mm或600mm直径钢管。
纵向两组管棚搭接的长度应大于3m。
根据国内外经验,一般在下列场合采用管棚超前支护:
(1)穿越铁路修建地下工程;
(2)穿越地下和地面结构物修建地下工程;
(3)修建大断面地下工程;
(4)隧道洞口段施工;
(5)通过断层破碎带等特殊地层;
(6)特殊地段,如大跨度地铁车站、重要文物保护区、河底、海底的地下工程施工等。
管棚一般选用焊接钢管或无缝钢管,人土端制作成尖靴状或楔形。
钢管打入后,应及时隔孔向钢管内及周围压注水泥浆或水泥砂浆。
2K413040城市轨道交通工程
2K413041熟悉城市轨道交通车站形式
城市轨道交通车站的基本形式与要求大致可归纳为以下几点:
1、城市轨道交通车站的站台形式可采用岛式、侧式和岛、侧混合的形式,通常地铁车站多采用岛式。
5、车站的楼梯、检票口、出人口通道三者的通过能力应满足超高峰小时设计客流的需要,并应满足在发生事故灾害时,能在6min内将一列车乘客、站台上候车人员及车站工作人员全部撤离站台。
应确保下车乘客到就近通道或楼梯口的最大距离不超过50m。
9、车站出入口的数量,应根据客运需要与疏散要求设置,浅埋车站不宜少于4个出入口。
当分期修建时,初期不得少于2个。
11、城市轨道交通车站结构形式分为矩形、圆形及马蹄形三大类。
1K413042了解地铁区间隧道的特征
大致分为以下几种
(1)按区间隧道断面形状可以分为矩形、拱形、圆形和椭圆形等断面形式。
10.明挖隧道结构的防水优先采用防水混凝土
典型例题
一、单选题
1.盾构掘进控制“四要素”包括()。
(07年一建考点)
A开挖控制一次衬砌控制排土量控制线形控制
B开挖控制一次衬砌控制线形控制注浆控制
C开挖控制一次衬砌控制排土量控制注浆控制
D一次衬砌控制排土量控制线形控制注浆控制
答案:
B
解析:
盾构掘进要经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。
而盾构掘进的目的是确保开挖面稳定的同时,构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。
2.盾构法施工主要步骤为()(07年一建考点)
A工作井建造B掘进出土C管片安装
D地表注浆E衬砌背后注浆
答案:
ABCE
解析:
盾构法施工主要步骤为:
①工作井建造②盾构安装就位③盾构从始发井推出④出土并安装衬砌管片⑤衬砌背后注浆⑥盾构到达工作井并拆除。
3.采用螺旋输送机出土的是()盾构。
(09考点)
A.手掘式B.网格C.土压平衡D.泥水平衡
答案:
C
解析:
AB均不采用螺旋输送机出土。
4.当地层条件差、断面特别大时,浅埋暗挖隧道施工不宜采用()。
(09考点)
A.中洞法B.柱洞法C.洞桩法D.全断面法
答案:
D
解析:
全断面法要求围岩自稳性好,有大型的施工机具。
5、注浆施工中采用高压喷射注浆法的土类为()(05年一建考点)
A砂土B淤泥土C砂砾土D粘土
答案:
B
解析:
不同的土质空隙不同,所需注浆的压力也不同。
6、浅埋式地铁车站的出人口设置不宜少于()个。
(04年一建考题)
A5B3C2D4
答案:
D
7、浅埋暗挖法施工时,如果处于砂砾地层,并穿越既有铁路,宜采用的辅助施工方法是()(09一级考点)
A地面砂浆锚杆B小导管注浆C管棚超前支护D降低地下水位
答案:
C
解析:
管棚适用于软弱、砂砾地层或软岩、岩堆、破碎带地段。
8、通常地铁车站站台的形式多采用()(09一级考点)
A岛式B侧式C岛侧混合式D马蹄式
答案:
A
9、将结构断面分成两个部分,即分成上下两个工作面,分步开挖的浅埋暗挖施工方法称为()(10考点)
A台阶法B全断面法C中洞法D单侧壁导坑法
答案:
A
二、多选题
1、软土地区城市地铁隧道施工时,应优先选择的盾构类型有()(09一级考点)
A手掘式盾构B半机械挖掘式盾构C机械挖掘式盾构
D土压盾构E泥水盾构
答案:
DE
解析:
软土地区城市隧道施工,优先选择密闭式。
ABC均为敞开式。
2、软土地区城市地铁隧道施工时,应优先选择的盾构类型有()(09一级考点)
A手掘式盾构B半机械挖掘式盾构C机械挖掘式盾构
D土压盾构E泥水盾构
答案:
DE
解析:
软土地区城市隧道施工,优先选择密闭式。
ABC均为敞开式。
3.加固地铁盾构进出洞口常用的改良土体方法有()。
(09考点)
A.小导管注浆B.搅拌桩C.冻结法D.旋喷桩E.降水法
答案:
BCDE
4、地铁区间隧道断面形状可分为()(10考点)
A马蹄形B矩形C拱形D圆形E椭圆形
答案:
BCDE
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