富水砂层土压平衡盾构施工技术研究
富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法10.23

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法随着城市化进程的加快,越来越多的城市设施需要建设,特别是地下设施,而盾构工程是地下设施建设的重要工法之一。
然而,盾构施工中,土压平衡盾构技术的应用范围是比较有限的,因为该工法对地层要求比较高。
而在富水砂卵石地层下,土压平衡盾构施工工法较难实施。
不过,在一些地区,为了解决城市的交通问题,需要在富水砂卵石地层下实施盾构工程。
本文将重点介绍在富水砂卵石地层下实施土压平衡盾构施工技术方案。
研究区域简介研究区域位于中国西北地区,属于高寒富水砂卵石区,研究区域的盾构线路经过该区域。
该地区地层结构复杂,主要由凝灰岩、灰岩、千枚岩、砂岩等多种岩层组成,其中富水砂卵石地层是盾构施工中的难点。
地层特点富水砂卵石地层具有以下特点:1.层厚较大,平均约为9m;2.砂卵石分布不均匀,砂、卵石的直径大小差异较大;3.地层压力较大,约为2.5MPa。
施工方案针对富水砂卵石地层的特点,选用以下施工方案:1.施工机型采用土压平衡盾构机;2.地层预处理采用慢进式千斤顶预拱;3.增强地层稳定,采用环氧树脂胶注射加固。
土压平衡盾构机的选择盾构施工中,机器的选型是非常关键的一步。
土压平衡盾构机对地层要求比较高,需要针对地层的特点、掌握机器的性能及其限制等方面进行全面考虑。
对于富水砂卵石地层,我们选型的土压平衡盾构机需要具有以下性能:1.掘进能力:选型机器的掘进能力要符合实际需要,尽量保证施工进度;2.起重能力:机器的起重能力要能够满足下沉法及大规模修补;3.控制能力:机器的控制精度要求高,尤其是在富水砂卵石地层中,机器的精度要高于常规地层;4.安全保障:机器的安全设备要完善,在施工过程中充分保障施工人员的人身安全。
慢进式千斤顶预拱在盾构施工中,对于地层的预处理非常重要,可有效地提高施工的质量,减少工程事故。
由于富水砂卵石地层的层厚较大,所以需要采用慢进式千斤顶预拱。
慢进式千斤顶预拱可分为两步:首先,对于盾构打出来的每一个千斤顶,设置1~2个预拱千斤顶,慢慢地将盾构推进;其次,当所有千斤顶都能够顺利进入稳定区域后,将另一侧的千斤顶同样设有预拱千斤顶,在顺水平移的同时实现施工。
土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术江苏省无锡市214104摘要:当前我国贫水渐稀的地区,在地质条件下,进行开挖施工是非常重要且必要的。
但是由于目前掘进技术水平有限以及现场环境中存在大量不可控因素和风险。
针对这一问题提出了一种能够有效控制地层压力、恢复地表沉降等措施。
本文将对富石砂层快速掘进施工方案展开研究与分析,并给出具体参数计算方法及程序实现其质量指标验收标准的形成,为该区域在贫水地区进行盾构隧道开挖施工提供理论依据和技术保障;并对其进行实际施工效果的分析和评价,为该区域地铁盾构隧道掘进技术奠定一定基础。
关键词:土压平衡盾构机;富水砂卵石地层;快速掘进;1.引言在盾构施工过程中,由于掘进速度大,刀盘回旋半径小,切削能由深变短逐渐接近地面的能力较差。
随着开挖深度不断增大而引起了土压力波动和地层结构性的破坏。
如何保证隧道工程安全、顺畅进行是目前亟待解决的问题之一:一是针对不同岩体破碎程度和变形性质采用合适刀具选择原则;二是对于同一类型地质构造采取同样方法掘进技术十分必要,保证掘进速度和切削性能的同时,还需考虑土体弹性变形机理,以确保刀盘在施工过程中不会发生离析或崩裂;三是针对不同地质构造应采取相应的盾构机刀具选择方法,从而确保施工安全及地面交通畅通,减少地面交通堵塞,降低盾构机掘进施工对土体的扰动,保证隧道工程安全顺利推进。
1.土压平衡盾构机的工程应用技术研究在盾构机的隧道施工中,由于地面条件复杂,容易受到自然因素影响。
所以我们需要对地层进行详细勘察工作。
首先是地质情况分析:对于地表以下地区要充分了解和掌握地物所处环境;其次就是根据实际情况选择合适的掘进方式以及参数确定刀盘、推进机械与土壤之间是否处于平衡状态等问题;最后还包括在盾构机运行过程中遇到异常状况时如何应对,以保证整个工程不会受到影响或者降低事故率,从而使施工质量得到保障。
2.1土压平衡盾构机的总体规划根据盾构机的总体布置图,将土压平衡仪、注浆管路系统及掘进控制系统等设备放置在地铁车站施工场地,并对整个隧道工程进行整体规划。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术

富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种应对液化砂层土地质条件下盾构施工所引发的地表沉降问题的技术措施。
盾构法是一种管道建设的常用方法,它采用在地下进行施工的方式,避免了对地表的破坏,相比于传统的开挖法施工具有很大的优势。
在液化砂层土地质条件下进行盾构施工容易引起地表沉降,给周围环境带来一定的影响,因此需要采取相应的控制技术来减小地表沉降的影响。
其中一个控制技术是富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术。
在施工过程中,通过注入适量的水来控制液化砂层土的状态,使其保持在一个压平衡的状态,减小地下水和土体之间的摩擦力,从而降低地表沉降的程度。
富水液化砂层土是指通过在盾构掘进中注入适量的水,使得土体颗粒之间形成水分薄膜,减小土颗粒之间的摩擦力,并在盾构通过后再将水排出,从而实现土体的压平衡。
与传统的岩土工程施工相比,富水液化砂层土压平衡盾构掘进可以减小土体的沉降,降低地表的沉降速度,降低施工对周围环境的影响。
通过富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术,可以有效地降低施工风险,提高施工安全性。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术仍然存在一些挑战和问题。
需要准确评估液化砂层土的物理性质和工程性质,以确定注水量和注水时间。
注水量的控制需要根据实际情况进行调整,过高或过低的注水量都会影响掘进的稳定性和效果。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进也需要选择合适的盾构机和施工方法,确保施工的效率和质量。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术

富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术随着城市化的快速发展,地下空间利用已经成为城市建设的重要组成部分。
而地下空间利用的核心技术之一就是盾构掘进技术。
盾构掘进技术是一种在地下开挖的新技术,它可以用于地铁、隧道、排水、地下室以及地下管道等的施工,其施工过程中的地表沉降控制技术尤为重要。
而对于富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制技术,更是需要更加谨慎和精细的控制方法。
一、富水液化砂层土的特点富水液化砂层土是由于土层中存在过多的地下水而引起的土壤流动现象。
地下水的渗透使土层中的颗粒之间的间隙充满水分,使土层的承载力迅速减小,从而导致土层在外部荷载下产生流动。
富水液化砂层土在受力时会发生流变现象,土体内的颗粒会重新排列,并形成一种类似流体的状态。
这种状态下,土层的稳定性、承载力和变形性质都会大大降低,地下结构物的受力情况也会相应发生变化。
富水液化砂层土在地下水位变化或震动等外界刺激下容易产生流动,对地下空间的安全稳定性构成较大威胁。
盾构掘进施工过程中,对富水液化砂层土的影响主要表现在以下几个方面:1. 液化砂层土的变形和流动在盾构掘进的机械作用下,土层内的水分可能会受到外界剪切力的刺激,从而使土层出现显著的变形和流动。
这种流动会导致地下结构物产生不均匀沉降,严重时甚至引发地面塌陷等灾害。
2. 地下水位变化盾构掘进过程中的地下水脱水工程通常会导致地下水位的明显变化,而富水液化砂层土对地下水位变化非常敏感,会对盾构掘进造成重大影响。
3. 地表沉降盾构掘进过程中,地表沉降是一种不可避免的影响,而富水液化砂层土的特性使得地表沉降更加复杂和多变,需要更严格的控制。
三、地表沉降控制的技术方法针对富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制,需要采取一系列精准有效的技术手段,以确保施工安全和地下结构的稳定。
主要的控制技术方法包括:在盾构掘进前,需要充分了解施工区域的地下水位情况,利用降水、井点抽水或地下隔水围堰等方式,控制地下水位的变化范围,降低地层液化的风险。
06-富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术

(4) 建议采用“泡沫+矿物材料”的改良方案对该土体进行改良,发挥了两种材 料具有互补性,泡沫主要在细颗粒中起到减磨和提高流动性的作用,矿物材料主 要起到增加细颗粒含量,提高渣土流塑性,提高抗渗性;在粗颗粒多的地段,减 小泡沫注入量,增大矿物添加材的注入量;在细颗粒较多的地段,减少矿物添加 量,增大泡沫注入量; (5) 在水头高的地段,尽量减少泡沫用量,增大高浓度粘土的注入率。
4#
1835 11.53 94557 45 28.4 60
5#
2075 13.04 106941 60 36 60
6#
2315 14.55 119324 67 44 60
7#
2555 16.05
距离中心的距离(mm) 1115 旋转一周所走的形程 /m 总行程/m 磨损量/mm 计算最小厚度/mm 建议刮刀厚度/mm 7.01 57489 5 10 30
滚刀磨损分析
掘进中滚刀受力示意图
滚刀与砂卵石地层的作用
开挖面松散,不能给滚刀提供足够的反力,无法提供足够的转动力矩; 刀箱内渣土的结块、结饼,使得滚刀的阻力力矩增大; 由于掘进松散带的存在,刀鼓直接和松散带的卵石接触,经过卵石的撞击,造 成了主轴承的启动扭矩增大,从而造成T阻加大,使得转动困难; 由于滚刀的长期不转动,使得砂卵石在一个方向摩擦,造成滚刀严重偏磨。
改良成本
低
中等
偏高
渣土改良综合评价
(1) 对于细颗粒含量较大的地层,只要含水率达到18%,流动性等指标已经能达 到很好,只需要添加适量的泡沫以减小土体与刀盘、刀具及机械之间的摩擦; (2) 对于含大颗粒较多的地层,改良的主要目的是解决流动性和抗渗性,建议 采用加入矿物材料的方法补充细颗粒;意大利都灵地铁采用增加细颗粒的方法进 行渣土改良。 (3) 采用硅胶对渣土进行改良,对于富水的大颗粒卵石改良效果不是很明显, 而且存在改良成本过高的不足;
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术

富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种用于盾构掘进施工中,针对
高含水量、易液化的砂层土地层进行地表沉降控制的一种技术方法。
本文将对这种技术进
行详细介绍。
富水液化砂层土指的是地下含水量较高,且土体颗粒较细的土层。
在盾构掘进施工中,由于盾构机的推进工作面对土层进行挤压,很容易导致土层发生液化现象,从而引起地表
沉降。
这对周边建筑物和地下管线等产生了极大的安全隐患。
为了解决这个问题,富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术应运而生。
该
技术的核心思想是在盾构机掘进的通过向盾构机推进工作面注入富水液压平衡材料,以提
供与土层中饱和含水参与液化相同数量的水平反力,从而消除地表沉降。
需要进行地下水位监测和分析,确定地下水位的高低及对土层液化的影响。
这样可以
根据地下水位的情况来确定注入富水液压平衡材料的压力和量。
富水液压平衡材料的选择也是至关重要的。
该材料应具有一定的黏性和承载能力,在
注入后能与土层形成均衡反力。
常见的富水液压平衡材料包括高岭土、改良土和聚合物
等。
注入富水液压平衡材料的方式也需要考虑。
一般采用管道或喷射方式进行注入,以确
保材料能够均匀分布在土层中。
需要进行监测和调节。
在盾构掘进过程中,需要不断监测地下水位和地表沉降情况,
及时调节注入富水液压平衡材料的压力和量,以保证控制地表沉降在安全范围内。
全断面强富水砂层土压平衡盾构施工技术

平衡盾构机进行施工 , 既有盾构刀盘设计 主要侧重 于 广州地 区的复合地层 , 刀盘为 可安装滚刀 的复合式 刀 盘, 开口率为 2 %。 8 为适应富水 砂层 , 中心滚刀 改为 中心鱼尾刀 , 将
其他滚刀刀座安装轻型撕裂刀 , 并在刀盘辐条空 白区 焊接 了 2 把 先行 贝壳 刀 , 6 在刀盘后 部外 围合适 位置 增加一个搅拌棒 , 以提高刀盘切削土体 的能力和土仓
c n t uc i n t c o o y n ul s c i n o s r to e hn l g i f l e to s r n t r— r c s nd s r t m t o g wa e — i h a t a u
Y ANG ig 一 n M n
的安 全 顺 利 掘进 成 为项 目成 败 的关 键 。
2 施 工 风 险 分 析
根据国内类 似地层土 压平衡盾 构施工经 验结合
本标段 的具体情况进行分析 , 确定本标段盾构施工存
在的风险 : 1 既有盾构适 应性 的风 险 ; 2 始发 、 () () 到 达涌水坍塌的风 险 ;3 加 固段掘进 土舱壁水泥砂板 () 结无法掘进的风险 ;4 掘进 中喷涌的风险 ;5 穿越 () () 构筑物沉降的风险。
场区地处松花江古河 滩 , 间隧道底板 主要在 A 区 中
砂层 上 , 局部在 A 粉砂层 上。盾构 施工断面穿越 的 地层 主要为稍密 的 A 层粉砂和 中密 的 A 层 中砂 , 局
部 为 中密 的 A他 粉 砂 。根 据 地 勘 报 告 显 示 , 层 属 层 该
Ea t r sur l nc hil rh p e s e baa e s ed
s d sr t m n a ta u
基于富水砂地层的土压平衡盾构掘进技术研究

基于富水砂地层的土压平衡盾构掘进技术研究摘要:富水砂层是具有良好的富水性和透水性的地层,在进行施工的时候是会遇到很多的问题的,对出现的问题进行解决,也能更好的促进土压平衡盾构机施工技术得到提高,同时也能更好的促进交通行业获得更好的发展。
关键词:土压平衡盾构机;富水砂层;施工技术引言土压平衡盾构主要用于软土、砂砾和强风化岩层及含水的混合地层的隧道掘进。
掘进施工具有土压平衡(earth pressure balance mode),简称EPBM、气压平衡和敞开(open mode)三种模式。
掘进操作可以自动控制,也可以半自动控制或是手动控制。
盾构在实际的运行过程中,配备了导航系统,可以有效的控制掘进的方向,具有灵活转向纠偏能力,掘进的误差可以有效的控制在以内。
盾构刀盘的结构具有刀具(滚刀、齿刀)的互换性和可更换性,因此,其可以适应底层的更广范围掘进,满足不同的底层对掘进速度的要求。
同时,盾构还配备了同步注浆系统,对控制隧道周围土体沉陷以及建筑物保护非常的有利。
1.地铁工程中土压平衡式盾构施工技术的应用要点1.1盾构机械设备的合理选型在地铁工程中的土压平衡式盾构施工技术的有效应用,是建立在合理的选择设备类型的基础之上的,这样才能够满足施工的要求,施工才能够顺利的开展。
在实际的选型过程中,需要注意以下几点:首先,盾构机开挖尺寸应满足盾构区间设计断面尺寸要求;其次,盾构开挖的功能必须要满足区间隧道的地质条件,保障施工的安全性和可靠性;最后,在正式施工之前,要对盾构机的各项参数进行科学合理的计算,所以盾构设备在制造之前必须根据盾构区间地质条件作详细分析计算。
1.2端头加固处理技术的运用当盾构始发到达端头周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土和含水粘土时,需要对其进行加固处理,避免出现大面积地表下沉现象的发生。
目前,常用的加固方法:有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等,可根据土体种类、渗透系数和标贯值、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。
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富水砂层土压平衡盾构施工技术研究
发表时间:2019-08-28T09:22:34.763Z 来源:《工程管理前沿》2019年第12期作者:邢春华[导读] 城市交通施工的过程中出现最多的问题就是富水砂层施工,不仅如此,应用土压平衡盾构机技术方面的问题也比较多,至此,文章对此类问题的出现提出合理的对策。
通州建总集团有限公司江苏南通 226300
【摘要】不管是哪个方面的施工都会遇到很多问题,工人们会对遇到的问题提出问题的合理解决措施,富水砂层是比较具有富水性和透水性的地层,同时,也可以保证土压平衡盾构机施工的顺利实施以及施工技术的提升,不仅如此,还可以为交通行业的发展贡献力量。
【关键词】富水砂层;土压平衡盾构机;施工技术
就目前而言,我国交通行业发展的十分迅速,在如此交通便利的今天,我国公民在出行亦或是生活水平也得到了显著的提升,所以,交通工具——车辆的数量也在日益增多,这种情况下就会出现道路拥挤的现象,所以,想要人们的出行更加便利,城市开始创建城际高速轨道以及地铁工程的创建,可以再一定程度上解决道路拥挤的现象,在一定程度上还能解决出行不便的因素。
可是,我们再进行城市交通施工的过程中出现最多的问题就是富水砂层施工,不仅如此,应用土压平衡盾构机技术方面的问题也比较多,至此,文章对此类问题的出现提出合理的对策。
一、工程简介
盾造施工技术是城市交通建筑中土建工程中使用最多的技术,可是,城市交通建筑工程施工的过程中经常遇到的问题就是交通线路施工问题,因此,盾构隧道在城市交通建设施工过程中需要在砂层中穿越,因此,在地铁施工以及城际快速轨道施工的过程中必须要确保隧道埋深需要控制在合理的范围内,所以,城际快速轨道和地铁施工的过程中需要保证盾构施工技术,只有良好的施工技术才能确保施工质量。
施工的时候地层水分是不可避免的,不仅如此,地层的含沙量也比较高,使得对富水砂层施工造成负面影响。
二、施工技术分析
土压平衡式盾构施工技术的工作原理就是沿隧道设计轴线开挖土体推进,我们也可以称土压平衡式盾构施工技术为泥土加压式盾构施工技术,隧道在掘进的时候可以获得良好的施工效果需要保证最重要的前提条件为工程施工的过程中用以含水量比较多的硬岩、软土、软岩和混合地层。
掘进施工一共分为三种模式,依次为土压平衡、敞开式、气压平衡三种,所以,我们在进行隧道施工的过程中,掘进操作可以运用半自动控制、自动控制以及手动控制三种方式。
其实盾构机设备自身具备自动导向系统,主要是为了对掘进方向的控制,保证掘进方向的稳定性。
盾构机设备的自动导向系统也拥有灵活的专项,如果出现便宜现象还可以进行修改。
不仅如此,盾构刀盘的独特结构还可以保证在不同地层确保掘进的整体速度,还有同步注浆系统,可以保证施工中对周边环境的保护。
我们进行隧道施工会对周围土壤等带来负面一个像,导致了塌陷和周围建筑物的影响,所以,这就可以防止这种现象的发生。
盾构设备注入系统还可以做泡沫施工和膨润土施工,还可以对渣土现象进行改善。
有的盾构设备中还具有空气压缩系统,减少渗水现象的发生,还可以控制地表沉降问题。
三、对掘进施工技术的分析
地层沉降问题、盾构姿态问题以及隧道喷涌问题是盾构机在富水砂层施工中最常见的问题,为了防止这类施工现象的发生,需要在共恒施工的过程中对施工开挖面积进行计算,运用土压平衡模式进行掘进施工,这种施工技术还可以保证施工的稳定性以及掘进参数的合理性,对盾构机记忆工作面的合理控制,不仅如此,还可以控制夜里情况。
为了防止施工对地层的影响,需要严格控制地表沉降现象的发生,只有降低地表沉降,才能控制对地层的影响。
掘进的时候需要控制土仓顶和掘进速度,只有控制了这两种才能保证把土量控制在合理的范围内,还需要保持盾构机正面向上的姿态以及趋势的控制才能保证掘进在计算的时间内完成工作,才能防止停滞不前的现象的出现。
土仓顶部压力要控制在合理的范围内。
盾构机在掘进的时候需要将泡沫等可添加材料添加到土仓和刀盘面上,添加材料后渣土的性能以及流动性也会得到提升与控制,可以解决涌水和喷涌现象的发生,保证输送机排土施工的正常进行。
土仓添加发泡剂需要根据每次施工的具体情况而定。
富水砂层掘进如果出现了喷涌情况后,我们需要管道螺旋机、土阀门,在机器顶部土压没有超过规定数值的时候可以继续前进,当土仓满土后可以停止。
停止几分钟后可以吧土阀门打开,螺旋机关闭的情况下土压就会把砂土推出去,如果砂土流出速度慢或者是不流出,我们可以启动刀盘进行掘进。
出土阀门合上,称关闭状态,然后把螺旋机正转转速调整到2.0 rpm左右,掘进继续,当顶部土压在2.8bar的时候关闭;当土压到达2.0bar的时候可以继续前进,如果刀盘扭矩≥3200kN·m的时候可以关闭刀盘和螺旋机,然后打开出土阀门,将土压把土挤出来,当砂土挤出的速度比较慢或者是不流出的情况下,施工人员可以启动刀盘进行继续掘进,就可以成功的把砂土挤出来。
为了降低盾构机停顿的时间,就需要确保掘进的持续前行。
为了保证注浆的质量,需要降低浆液胶凝时间。
盾构机盾尾注浆的数量跟地面沉降的关系成正比,如果注浆量比较少,地面就会出现沉降,如果注浆量比较多就会出现窜浆,造成环境的污染。
其实富水砂层注砂浆比较容易扩散,所以,掘进需要按照地面情况及时调整注浆量。
注浆的标准时需要保证脱出盾尾的管片背后的空隙可以填满的状态下,这种情况下的注浆可以对管片防水起到一定的作用,同时还可以降低今后施工地面的沉降现象。
在砂浆凝胶的过程中还需要掌握时间,施工人员对砂浆胶凝时间进行了无数次的实验,结果都是不一样的,所以,需要按照不同的施工地点、施工地层和掘进情况进行适当的调整。
为了防止盾构的提升、控制盾构的姿态,施工人员需要进行导向系统和分区操控推进油缸。
因为富水砂层的承重能力比较低,又因为盾构机在掘金的时候会出现震动的现象,所以盾构机就会出现下沉的现象。
所以,施工人员需要时刻保持盾构机向上的姿态,如果盾构机机头出现了下沉的情况,施工人员需要把工具箱内的千斤顶体现拿出来然后调整盾构机的姿态。
千斤顶对盾构机姿态进行调整的过程中需要静下心来,不能太过着急,需要在运用千斤顶的时候选择最好的管片位置进行调整。
位置不合理就会出现盾构机尾部的间隙过小或者是过大,造成了管片的错台。
四、结语
综上所述,城市交通建筑中土压平衡盾构机技术进行富水砂层施工的时候,施工人员需要掌握好富水砂层土压平衡盾构的施工工艺和施工技术,只有对施工工艺和施工技术严谨了才能保证地面的不沉降和不喷涌,才能将盾构机姿态问题扼杀在摇篮中,才能保证城市交通建筑工程施工的正常进行,同时还会对城市交通建筑工程施工质量和稳定性进行保证。