摘要:近年来,随着我国经济快速的发展,各城市的地铁工程也随之加快了建设步伐,但是在部分地区始终存在岩溶地质问题,严重阻碍了地铁盾构区间建设质量。地铁建设一般存在于繁华的都市地下,地上有道路、建筑、人员,以及大量车辆,在施工过程中十分容易打破熔岩地层原有的平衡量,造成地面沉降、沉陷风险,甚至是隧道结构完全变形、盾构机头栽头等严重事故。本文详细地分析了区间隧道施工方案的选择,以及施工的注意事项,得出保障施工应力与围岩承重力的稳定性,做好维护等措施均是非常必要的,意在为同行业提供相关参考意见。
地铁工程作为我国典型的地下交通枢纽运输工程,其建设质量受到社会各界的高度关注,但是受地质条件影响,部分地区地铁建设环境一直处于不稳定状态,无法提高施工效率与施工质量。而在地理环境影响因素中,岩溶地形是最为常见的问题,该问题若得不到有效处理,地铁隧道盾构建设会存在巨大风险与阻碍。本文以某盾构区间采用盾构法施工过程实例分析,总结相关问题提出具有实际意义的优化方案。
1、地铁工程地势岩溶情况
某地铁盾构区间建设施工,以区间右线起点里程274.86m,区间右线终点里程139.788m,线路全长864.92m。区间左线起点里程274.86m,区间左线终点里程139.78m,含短链4.523m,线路全长860.404m,地质结构为冲洪积平原地貌单元(坪山河流域),第四系地层以冲洪积成因为主,下伏基岩为微风化灰岩,其详情可以参照表1。
2、施工方案选择
经过多次试验发现,即使在某一相同地区,也需要根据地势溶洞的差异性,采用多样施工处理方案。
1)无填充溶洞与半填充溶洞
在对于直径>3m填充溶洞或半填充溶洞中,需要使用高压VC填沙补空,然后进行灌浆加固,在砂砾凝固铸造时,施工人员需要预留原始孔洞,作为空气孔补充,而后续施工过程中进而二次灌注[1]。为了方便施工,对于直径<3m的溶洞,则需要直接进行灌注补充,灌注过程中在底层需要预留排气孔,排出多余气体,保证灌浆工作顺利进行[2]。
2)全填充溶洞
对于直径>5m的溶洞,施工人员必须采用全填充法,利用压力灌浆进行强补,并间歇性增大压力,使得灌注材料与溶洞之间更加契合。在进行间歇性灌注过程中,施工人员要注意浆液扩散及注浆孔中心线的探明,保证钻孔袖阀管注浆花管的通顺,初次尝试的相对压力要在0.2MPa~1.0MPa,次数要随着灌注浆液的扩散逐渐提升(3倍~4倍);多次尝试的相对压力要>3.5MPa,在注浆过程中可以适当的填入黏土、粉质黏土或砂砾,在完成施工6h以后,再次进行质量检查,保障灌注施工质量(见表2)[3]。
3、施工工艺
1)花管注浆工艺流程
首先,施工人员要确定钻孔位置,计算钻孔深度,并在钻孔的外部使用直径25cm的PVC塑料管预做间隔,每条管路的间距需要根据实际状况进行把握,但是要保持管路之间的垂直位置,对于部分特殊的管路,需要采用三层防水胶带包扎孔位,进一步提高花管注浆工艺流程整体质量[4]。在完成钻探工作后,施工人员要使用密封水泥砂浆,在孔位下PVC水管下处6cm位置,进行密封作业,保障不会有渗水问题发生。同时,在完成密封后,施工人员可以利用灌浆泵加压送水,在这个过程中不断提高受水压力,直到压力提升至7MPa以上,就可以将其合格验收[5]。值得注意的是,现场管理人员需要及时记录灌浆时间、灌浆压力、水泥含量、施工工艺及水胶比等信息情况,为后期清理管道或拆除灌浆孔做好充分的准备工作[6]。
2)袖阀管注浆工艺流程
袖阀管注浆工艺流程与花管注浆工艺流程相类似,都需要先确定钻孔位置,计算钻孔深度,利用PVC管充当钻孔材料。而二者不同的是袖阀管注浆工艺流程需要设立特殊的孔清洗步骤,利用将完成对于粗颗粒的沉淀,并计算需要的壳材料设计,从底部完成孔灌注工作。在选用袖阀管时,需要采用直径>5mm的PVC管,距离要控制在35cm以内,开放孔位置要>5mm且<15mm,利用交错定位法,保障钻孔呈现正八边形蜂巢状。完成以上工作后,工作人员需要使用较为厚实的橡胶膨胀圈进行密封[7]。在灌注过程中一般采用特殊配比的水泥灰,利用灌注泵加压传送。在传送时根据设计要求,需要让灌浆管上下运动,不解封橡胶膨胀密封环,直到所有密封环完成灌注[8](见图1)。
4、灌注材料机施工参数
1)灌注材料
灌注材料一般可以选用纯水泥浆或42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比需要保障在0.8:1~1:1状态。水玻璃模数需要控制在2.4~3.6,浓度Be要控制在30%~50%,在与双浆液混合后,现场可泵性时间控制在60s一次。
2)施工参数
止水强、周边孔:已多次较大量的控制,以及相对较少的压力,每次排水测试要进行4次以上,压力需要控制在2MPa~4MPa,中央空位压力控制需要在1MPa左右,灌入浆液速度要控制在50L/min,每次间隔时间要控制在6h。
5、施工注意事项
1)注浆施工
盾构岩溶施工一般会位于城市主干道正下方,上方每天都会有上千辆车通过,任何质量问题都会造成严重的影响,其施工方式之间关系到该地区人民生命财产安全,为了降低施工所产生的风险,在盾构岩层施工过程中,需分区域进行阶段性施工[9]。但是分区域施工,会造成施工难度上升,注浆浆液难免会造成浪费问题。因此,在施工前期必须制定完善的封闭式方案,尽量做好边界线布设封闭施工。若在钻进过程中,遇到溶洞内流问题或塑土塌陷问题,可以采用预注浆加工成孔办法进行钻孔,保障施工正常运行[10]。在实际施工时,特别是在钻进过程中,如果遇到地表杂填,很容易会在内部出现坍塌的问题,这使实际管理工作具有较高的难度,因此在实际施工时可以先进行预注浆之后再完成钻进成孔操作,避免对后续施工造成一定的影响。
在注浆施工时,一些注浆边界很难得到全面的控制,例如浆液凝结过程中,边界封闭非常的困难,也会出现浆液流失的问题,因此在实际工作中需要通过现场调试调整双浆液的配比,尽可能缩小材料本身的压力,并且根据多次施工的原则来完成注浆和加固操作,从而使得实际施工效果能够得到全面的提高。
在注浆操作时经常会出现冒浆的问题,严重时还会导致地面的隆起,所以在日常注浆时要控制好注浆的压力,按照施工方案中的要求进行注浆量等有效控制多次重复注浆,从而使得整体的施工质量能够符合相关的标准。
2)盾构掘进
在盾构结界时,要通过深孔灌注浆的充填和压缩来防止出现地下水渗漏的问题,在灌浆处理之后盾构在开挖时仍然存在着软硬地层的情况,因此在实际工作中需要具体问题具体分析,结合以往工作经验,提出有效的应对措施,从而使得盾构掘进施工可以具备流畅性的特点。在进洞之前要根据之前所预测的结果,选择开换刀的运行里程之后,再按照之前计划中的要求更新相关的设备,选择正确的掘进方式。在实际施工时要控制好掘进的参数,全面的提高实际的施工质量,并且还需要做好数据的记录工作,及时发现在实际施工时所遇到的问题,通过科学的优化调整,提高实际的施工水平。
在实际施工时要控制好土壤的状态,在实际施工之前要维护好柱泡沫和泥浆体系,使整个系统正常运行,之后再按照地层的特点选择正确的发泡剂用量。由于整个施工地质稳定性比较差,所以需要控制好掘进的速度维持在相对平衡的状态,另外在实际施工时要加强对土壤水分的观测,如果发现异常情况时,要马上停止施工。在实际施工时很容易出现渗漏的问题,因此要做好防水操作,在施工之前要进行全方位的检查,并且在开挖时控制好油缸的形成,从而达到良好的防护效果。
在施工中还需要特别注意同步灌浆和二次灌浆的结合,利用水泥砂浆进行灌浆,在二次补灌时可以利用水泥、水玻璃进行补充操作,严格按照地质的条件控制好注浆的压力和注浆量,并且在完成之后要进行科学的检验,及时发现在实际施工时的不足,有必要时进行再次的补浇,防止出现纵通道。如果在实际施工时发现某一个地区水非常丰富的话,那么通过灌浆无法达到良好的防水效果,会增加安全事故发生的几率,所以在实际工作中应根据实际的情况做好应急处理,例如可以在某个环节中融入相对应的安全防护措施,从而保证施工可以更加有序地进行。
3)安全管理
整个施工过程是非常复杂的系统性过程,因此,在实际工作中需要综合不同的因素来考虑安全问题,提高现场安全管理的效果,并且根据详细的位置和分布情况做好界限的划分,按照不同的区域来提高安全管理水平,尤其是对于高风险的区域来说,要全面关注,重视利用科学的方法来解决在日常工作中所遇到的问题。在实际施工时要加大对岩土界面土体注浆优化重视程度,保证整个地层的承载力能够得到全面的提高,在实际施工之前要加强对现场人员的安全培训,从而使相关施工人员能够掌握安全施工的要点及规避风险的措施,不断完善整体的施工模式,用科学的方法减少在实际施工时存在变形的问题,保护现场施工人员的生命财产安全,提高现场施工的安全系数。
6、结论及建议
总而言之,伴随着我国经济的发展,地铁建设逐渐受到社会各界的关注,而对于常见的盾构岩溶问题,地铁建设施工团队必须掌握相关技术,提高地铁区间建设质量,以此来满足地铁建设的实际需求。隧道的软弱岩层围岩一般不足以支撑隧道的载荷,需要支护结构及围岩来保障整体结构的稳定性,但是在增加围岩或是支护时,施工人员要重视喷射混凝土、锚杆、钢筋网等结构的变换,努力保障结构的整体稳定可以符合预期标准。同时,施工人员需要重视施工应力与围岩的承重力的契合性,保障二者之间的稳定性,对于围岩破碎部位进行不同等级的维护,拱墙上设置不同规格的钢架,以此来满足区间隧道的施工要求。
参考文献:
[1]张德文,李文,陈磊,等.济南地铁含岩溶裂隙水盾构区间注浆堵水控制技术[J].土木工程,2019,8(3):504-510.
[2]余晓斌,韩昌进.地铁盾构区间隧道施工风险分析与控制分析[J].建筑技术研究,2020,3(8):124-125.
[3]张向文,刘超群,郝林霞.铁路工程岩溶地基注浆处理压水试验相关内容探讨[J].中国检验检测,2020,28(6):62-66,97.
[4]任庆钰.喀斯待地区隧洞特殊地质洞段处理方法探讨.--以夹岩水利枢纽工程库尾伏流泄洪洞为例[J].水利科技与经济,2019(10):.47-50.
[5]李金奎,颜志坚.隧道前方溶洞对盾构机掘进影响分析-以大连地铁5号线后后区间工程为例[J].科学技术与工程,2020,519(14):361-367.
[6]农兴中,翟利华,王一兆,等.富水砾砂岩溶地层地铁区间隧道暗挖施工技术研究[J].施工技术,2019,48(5):115-119.
[7谭佳,涂文博,张鹏飞.岩溶发育区地铁穿越断裂带基坑承压水突涌应急处理技术[J].广东土木与建筑,2020,323(1):.75-78,82.
[8]李东明.厦门轨道交通1号线某区间盾构隧道施工引起的地表变形特征研究[J].城市轨道交通研究,2020,217(10):119-124.
[9]罗仕军.堤坝岩溶渗漏通道探测及其处治技术研究---以邵阳市张家冲水库为例[J].决策探索(中),2019,615(5):40-41.
[10]李军库.岩溶洞穴对富水软弱围岩隧道稳定性影响分析及处治技术[J].安阳工学院学报,2020,106(4):70-75.
文章来源:苏媛.地铁盾构区间岩溶处治技术的探讨[J].北方建筑,2021,6(06):20-23.
分享:
随着全国城市化进程的快速发展,人口的快速增长所导致的生活空间拥挤、交通线路堵塞、生存环境恶化等问题日益严重,这加快了城市地下空间工程开发利用的步伐,地下空间工程的开发与利用已成为城市现代化的主要标志。在我国,长春、青岛、广州和深圳等地区相继展开装配式地铁车站的研究和建设,至今已有多座车站建成并投入运营。
2024-01-06城市扩张研究是城市发展的热点问题,当前从二维角度已不能准确描述城市扩张的真实情况,而从三维角度定量研究城市扩张对解决城市问题有重要意义。罗谷松等运用ArcGIS构建广州建成区三维城市模型,并分析其高度分布特征。
2023-11-25随着经济社会的发展和物质文化生活水平的提高,地铁己成为人们出行必不可少的城市公共交通工具。地铁车站尤其是地下车站,建筑结构相对封闭,人群密集且流动性大,从而导致该环境下自然通风不足,空气质量较差,极易造成污染物积聚。因此,研究地铁车站的空气质量及其影响因素,对保护乘客和工作人员的身体健康有重要意义。
2023-08-31南京城市轨道交通筹划于20世纪80年代,开建于2000年,伴随着城市的发展,历经了8轮线网规划修编和20余年的建设,形成了从无到有、从单线到成网、再向外放射的全新格局。截至2023年6月,南京共开通了12条轨道交通线路,运营里程达431 km,完成了对行政区域的全覆盖。轨道交通占公交的出行比例达到60%,成为交通出行的主力军,并已深度融入城市发展。
2023-08-24近年来,数字治理能力建设正成为城市现代化治理中的关键。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出,“完善城市信息模型平台和运行管理服务平台,构建城市数据资源体系,推进城市数据大脑建设。探索建设数字孪生城市”,明确要求重点建设城市信息模型平台与数字孪生城市。
2023-08-07地铁空间俨然成为了现代人重要的生活空间之一。从地铁空间对使用者造成的不舒适感进行分析,探讨公共艺术介入地铁空间,改善人与空间之间关系场域的方式。通过层次需求理论分析地铁空间不同类型的影响要素,以及利用心理学行为理论和理性哲学理论,就不同的空间类型提出改善地铁空间不舒适感的方式,有助于今后的地铁空间的艺术建设。
2022-03-30项目所涉及的地铁区间为成都地铁16#线站台及预留区间,区间位于锦城广场综合换乘服务中心项目两层地下停车场下方,地铁16#线左线、右线为高低跨设计,底板净高差由北往南逐渐减小,左线、右线结构宽度和高度为变化设计。预留区间在地下停车场基坑开挖的基础上直接对明挖作业。文章结合成都SKP项目经理部地铁区间顶板模板安装施工对地铁顶板模板安装技术和施工进行总结。
2022-03-03城市轨道交通地铁车辆制动系统一般采用架控式在ATO、ATP控制以及司控器的控制下进行列车单次或阶段性制动与缓解的响应,并使用硬线和网络冗余的方式以列车为单元进行制动力管理[1]。主要有紧急制动、常用制动和快速制动以及停放制动等制动模式,其中:常用制动主要用于在列车运行包含进站过程中控制或调节车辆速度,常用制动时优先使用电阻制动方式。
2022-01-24近年来,随着我国经济快速的发展,各城市的地铁工程也随之加快了建设步伐,但是在部分地区始终存在岩溶地质问题,严重阻碍了地铁盾构区间建设质量。地铁建设一般存在于繁华的都市地下,地上有道路、建筑、人员,以及大量车辆,在施工过程中十分容易打破熔岩地层原有的平衡量,造成地面沉降、沉陷风险,甚至是隧道结构完全变形、盾构机头栽头等严重事故。
2021-12-27在城市地铁隧道的施工中,通常采用CD、CRD或双侧壁导坑法施工,二衬施工时需拆除临时支护结构,可能引起隧道变形开裂、地层过大沉降等不良后果。石家庄地铁一号线项目,采用满堂脚手架+钢拱架+钢模板支撑体系施做大断面二衬结构,较台车施做二衬结构相比,降低了施工机械购买成本,加快了施工进度,降低了大断面的变形和地面沉降、对类似工程具有借鉴意义。
2021-12-22我要评论
期刊名称:中国铁路
期刊人气:963
主管单位:中国国家铁路集团有限公司
主办单位:铁道部科学技术信息研究所
出版地方:北京
专业分类:交通
国际刊号:1001-683X
国内刊号:11-2702/U
邮发代号:2-406
创刊时间:1962年
发行周期:月刊
期刊开本:大16开
见刊时间:4-6个月
影响因子:0.120
影响因子:1.108
影响因子:1.265
影响因子:0.112
影响因子:0.000
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!