建筑群施工風險控制探討
時間:2022-07-20 11:15:57
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1工程概況
某盾構區間隧道采用兩臺泥水/土壓雙模式盾構掘進。如圖1所示,在完成下穿河流后,進入農新排水站區域,區域施工長度約120m,覆土8~10m,排水站房屋坐落在排水箱涵上方,其余建筑全為20世紀60年代老舊的淺基礎建筑。除保留的原有排水功能作用外,其它建筑現作為加工廠和居住用途。其中,泵房為下沉式集水,隧頂距底板小于4m。隧道上覆建筑物原計劃拆遷,但由于各種原因無法進行拆遷,經第三方鑒定為一般損壞房,施工時地面沉降及建筑物的保護是重要風險控制點。由于建筑物只拆除了一小部分(上圖下方515~530環位置),地質勘查資料有限,房屋下方無鉆孔勘察地質。從周邊地勘揭示:地層主要為砂層和微風化炭質灰巖,灰巖侵入盾構開挖面最高約為4.5m,該區域溶洞發育強烈,存在洞高超過10m的3層串珠式溶洞。地質條件差,施工風險控制是關鍵。
2風險控制
圍繞雙模式盾構的突出優勢、嚴密組織掘進管理,以監控管理、應急防控為主要思路,加強應急預案處理準備,主要控制措施如下。
2.1溶洞預處理
1)溶洞預處理,降風險部分可能存在位于建筑物下方的溶洞,使用斜孔引孔,引孔后下袖閥管進行注漿,減少盾構下穿施工的風險。控制要點:①斜孔施工時,確保角度的準確性,根據直孔探明的洞高,與斜孔施工位置,計算出鉆孔角度;②鉆孔一是加強泥漿比重,減少塌孔,二是要保證袖閥管下管長度;以單液漿為主,延長初凝時間;適當增大注漿壓力(幅度0.1MPa左右)以增加注漿影響范圍;同時加強地面及建構筑物監測。2)盾構穿越溶洞區,避風險①穿越巖溶區最大的風險為盾構失穩,利用雙模盾構的優勢,使用濃泥漿或惰性漿,快速灌入掌子面,避免掘進失壓、保壓困難等異常問題;②對盾構姿態和掘進速度進行控制,實時記錄土倉壓力并進行24h監測,保證盾構安全通過;③在注漿方面,盾構配置有兩套注漿系統和3臺注漿泵,同時快速進行同步注漿和管片補漿。管片補漿采用每隔2~3環進行一次雙液漿作封閉環,有效形成保護。每環推進前,對注漿的漿液進行小樣試驗。
2.2盾構施工總體方案
1)盾構掘進模式選擇采用以泥水模式掘進為主,土壓模式輔助排石,減少擾動和沉降。①一是排水站區域兩面靠河道,高差較大,泥水模式保壓效果好;二是為減少盾構二次擾動和對建筑物的保護有利考慮,左線采用泥水模式通過排水站(下方為箱涵)房屋;②下穿房屋時,掌子面出現較多巖層,為安全有序、平穩地進行掘進施工,切換成土壓模式施工。一是進行及時有效地排石,以減小土倉石塊堆積對刀具的破壞和消除泥水模式下管路出現堵塞造成環流不暢的現象;二是提高掘進效率,減少施工滯留時間,降低施工風險。2)刀具配置①適當擴大帶合金粒滾刀的配置范圍,加大對巖層的破碎能力,增加刀具的耐磨性。刀具保護是盾構掘進的最關鍵系統,推進速度、扭矩、推力、刀盤轉速的控制皆是為了有效保護刀具,作好掘進控制管理就是作好刀具管理;②合理的刀具配置后,有計劃地進行開倉檢查和掘進參數設定、優化。盾構下穿房屋,刀具磨損最大的為單刃滾刀15mm,處于最長軌跡線處。3)精控掘進參數,及時優化更新參數掘進參數設置以確保上部地層穩定為前提,盡量減少對上部土體的擾動。①對已先行的右線類似地層,盾構掘進段的掘進參數及地面沉降情況進行統計分析,制定盾構掘進參數;②盾構的推進速度和姿態控制直接影響到土體沉降,上軟下硬土層中以均勻、穩定下穿為原則,掘進速度控制在10mm/min以內,不得在巖面低時提高速度,以減小對刀具的損壞。4)監測測量,做好地層沉降控制和應急管理①進行三維一體的管理,地面、地層、隧道內組成的監控測量;②由于上軟下硬地層掘進速度慢,極易造成出渣過多和超挖,綜合考慮各地層松散系數和地下水等因素,掘進時,隧道工程師做好實際出土量統計,并與理論值對比,做到掘進速度與出土同步;③由于施工環境特殊,制定了嚴格的單次監測沉降指標,單次超過5mm時,啟動預警,堅持注漿壓力和量的雙控原則,及時遏制沉降趨勢,確保隧道上部建筑物安全;④在盾構土倉壁位置和地面建筑物設置振動監測儀,出現異常振動或振動突然變大時及時分析原因并采取相應對策;⑤現場設值班室和增強照明,24h輪值,有效快速應急響應;增設照明設備,確保任何時候均可以實時掌握地面、房屋變化。
3結語
在雙模式盾構自身優勢下,對施工參數進行精細管理,掘進控制有力,刀具管理嚴格。掘進過程以確保地層穩定及地面建筑物安全為前提,實行全天候的駐點值班巡視監測制度,左、右線盾構安全可控,房屋監測沉降最大的為-11.6mm,高質量地完成下穿施工并實現零投訴。
作者:王余良 單位:北京市軌道交通建設管理有限公司
[參考文獻]
[1]熊炎林.深圳地鐵盾構下穿建筑物施工技術[J].建筑機械化,2012,(S2):58-60.
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