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盖挖法是先盖后挖,即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通,再向下施工。盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。目前城市中采用最多的是盖挖逆作法。盖挖逆作法施工过程中不需设置临时支撑,而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩墙的支护作用。采用盖挖逆作或半逆做法施工时都要注意混凝土施工缝处理的问题,由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着往下浇筑的,而混凝土的收缩及吸水,施工缝处不可避免的要出现3-10mm宽的缝隙,将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。在逆作法和半逆作法施工中,如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱,而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时,需要解决好两者之间的连接问题。一般是将钢管桩直接插入灌注桩的混凝土内1m左右,并在钢管底部均匀设置几个孔,以利于混凝土流动,同时也可加强桩、柱之间的连接。有时也可在钢管和灌注桩之间插入H型钢加以连接。在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁,施工条件困难地段,采用盾构法施工隧道能显示其优越性:振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠,对沿线居民生活、地下和地面构建筑物影响小等。盾构法修建区间隧道的衬砌有预制装配式衬砌、预制装配式衬砌和模筑钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。按管片螺栓手孔大小,可将管片分为箱型和平板型两类。盾构法施工基本步骤:1、在盾构隧道始发端和接收端各建一个工作竖井;2、盾构机在始发端工作井内安装就位;3、依靠千斤顶将盾构机从始发工作井的墙壁预留洞门推出;4、盾构机在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片;5、及时地向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置;6、盾构机进入接收工作井并被拆除。盾构法施工隧道具有的优点:1、除工作井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,也可减少对附近居民的噪声和振动影响;2、盾构推进、出土、拼装、衬砌等主要工序循序进行,施工易于管理,施工人员也较少;3、隧道的施工费用不受覆土量多少影响,适宜于建造覆土量较深的隧道;4、施工不受风雨等气候影响;5、当隧道穿越河流或建构筑物时,不影响施工;6、与明挖法相比,只要能使盾构的开挖面稳定,则隧道越深、地基越差、土中影响施工的埋设物越多,经济上、施工速度上就越有利。盾构法施工存在的问题:1、当隧道曲线半径较小时,施工较为困难;2、在陆地建造隧道时,如隧道覆土太浅,则盾构法施工困难很大,而在水下时,如覆土太浅则盾构法施工不够安全;3、盾构施工中采用全气压法以疏干和稳定地层时,对劳动保护要求较高,施工条件差;4、盾构法隧道上方一定范围内的地表沉降尚难完全防止,特别是在饱和含水松软的土层中,要采取严密技术措施才能把沉陷控制在很小的限度内;5、在饱和含水地层中,盾构法施工所用的拼装衬砌,对达到整体结构防水的技术要求较高。按开挖面是否封闭盾构分:密闭式(1、土压式;2、泥水式)和敞开式(手掘式、半机械挖掘式、机械挖掘式)。盾构法是用来开挖土砂类围岩的隧道机械,由切口环、支撑环、盾尾三部分组成。盾构法施工适用条件:1、除硬岩外相对均质的地质条件;2、隧道应有足够的埋深,覆土深度不宜小于1D(洞径)。隧道覆土太浅,盾构法施工难度较大,在水下修建隧道时,覆土太浅盾构施工安全风险较大;3、地面上必须有修建用于盾构始发、接收的工作井位置;4、隧道之间或隧道与其他建构筑物之间所夹岩土体加固处理的最小厚度为水平方向1m,竖直方向1.5m;5、从经济角度讲,连续的盾构施工长度不宜小于300m。盾构施工设施设置:1、工作井施工需要采取降水措施时,应当设相当规模的降水系统(水泵房);2、采用气压法盾构施工时,施工现场应设置空压机房,以供给足够的压缩空气;3、采用泥水平衡盾构施工时,施工现场应设置泥浆处理系统、泥浆池;4、采用土压平衡盾构施工时,应设置电机车电瓶充电间等设施。盾构施工一般分为始发、正常掘进和接收三个阶段。始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始掘进,到完成初始掘进(通常50-100m)止。始发接收后要拆除临时管片、临时支撑和反力架。首先应拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构,由于拆除洞口围护结构会导致洞口土体失稳、地下水涌入,且盾构进入始发洞口开始掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立土压或泥水压以平衡开挖面的土压和水压,因此拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固,通常在工作井施工过程中实施。洞口围护结构可采用混凝土或纤维混凝土施做。盾构始发或接收施工时,可直接利用盾构刀具切除。洞口土体加固主要目的:1、拆除工作井洞口围护结构时,确保洞口土体稳定,防止地下水流入;2、盾构掘进通过加固区域时,防止盾构周围的地下水及土砂流入工作井;3、拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时,防止地层变形对施工影响范围内地面建构筑物及地下管线造成破坏。常用的加固方法主要有:冻结法、高压喷射搅拌法、注浆法。【口诀:姐喷浆】决定初始掘进长度的因素有两个:1、衬砌与周围地层的摩擦阻力;2、后续台车长度。洞口土体加固段掘进技术要点:1、盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度;2、拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果,必要时进行补浆加固;3、加强监测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和轴线支撑的变形与位移。初始掘进的主要任务:收集盾构掘进数据及地层变形量测数据,判断土压/泥水压、注浆量、注浆压力等设定值是否适当,并通过测量盾构与衬砌的位置,及时把握盾构掘进方向控制特性,为正常掘进提供依据。初始掘进阶段是盾构法隧道施工的重要阶段。拼装完最后一环管片,千斤顶不要立即回收,及时将洞口数环管片纵向临时拉紧成整体,复紧所有管片连接螺栓,防止盾构与衬砌管片脱离时衬砌纵向应力释放。盾构落到接收基座后,及时封堵洞口处衬砌外周与盾构开挖洞体之间的空隙,同时进行填充注浆,控制洞口周围土体沉陷。盾构掘进控制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。因此,注浆、一次衬砌、线性控制、开挖控制【口诀:驻一线开挖】构成了盾构掘进控制四要素。开挖控制的根本是确保开挖面稳定。土压式盾构,以土压和塑流化改良控制为主,辅以排土量、盾构参数控制;泥水式盾构,以泥水压和泥浆性能控制为主,辅以排土量控制。土压式盾构掘进时,理想地层的土特性是:1、塑性变形好;2、流塑至软塑状;3、内摩擦小;4、渗透性低。如需改良,必须加泥或泡沫等改良材料,以提高塑性流动性和止水性。改良材料必须具有流动性、易与开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。一般使用的改良材料有矿物系(膨润土泥浆)、界面活性剂系(泡沫)、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类。我国常用矿物系和界面活性剂系。泥水式盾构掘进时,泥浆起着两方面的重要作用:一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域,开挖面土体强度提高,同时泥浆压力平衡了开挖面土压和水压,达到了开挖面稳定的目的;二是泥浆作为输送介质,担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务。泥浆性能包括:过滤特性、黏度、PH值、含砂率、密度【比重】。【口诀:过年屁含米】盾构推进结束后,迅速平整管片成环。除特殊场合外,大都采取错缝拼装,在纠偏或急曲线施工的情况下,有时采用通缝拼装。一般从下部的标准(A型)管片开始,依次左右两侧交替安装标准管片,然后拼装邻接(B型)管片,最后安装楔形(K型)管片。随管片拼装顺序分别缩回盾构千斤顶非常重要。先紧固环向(管片之间)连接螺栓,后紧固轴向(环与环之间)连接螺栓。注浆是向管片与周围之间的空隙注入填充浆液,向管片外压浆的工艺,应根据所建工程对隧道变形及地层沉降的控制要求选择同步注浆或壁后注浆,一次压浆或多次压浆。每环管片拼装完成后,随着盾构的推进,衬砌与洞体之间出现空隙。如不及时填充,地层应力释放后,会产生变形。其结果是发生地面沉降、临近建构筑物沉降、变形或破坏等。注浆的主要目的就是防止地层变形,还有其他重要目的:1、抑制隧道周边地层松弛,防止地层变形;2、及早使衬砌环安定,千斤顶推力平滑地向地层传递;3、形成有效的防水层。一次注浆分同步注浆、及时注浆和后方注浆三种。同步注浆是在空隙出现的同时进行注浆、填充空隙的方式;及时注浆是一环掘进结束后从管片注浆孔注入的方式;后方注浆指掘进数环后从管片注浆孔注入的方式。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:1、补充一次注浆未填充的部分;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。1、2为目的的二次注浆,多采用与一次注浆相同的浆液,以3为目的,多采用化学浆液。注浆控制分压力控制和注浆量控制两种。压力控制是保持设定压力不变,注浆量变化的方法;注浆量控制是注浆量一定,压力变化的方法。应同时进行压力和注浆量控制。第一阶段:发生在盾构达到该断面之前,主要表现为地下水位降低产生的固结沉降。第二阶段:盾构通过该断面前,若盾构控制土压(泥土压)不足或过大,则开挖面正前方土体弹塑性变形引起地层沉降或隆起。第三阶段:发生在盾构通过该断面时,由于超挖、纠偏、盾构外周与周围土体的摩擦等原因而发生的地层沉降或隆起。第四阶段:盾构通过该断面后产生的弹塑性变形;若衬砌背后与洞体的空隙填充不及时造成地层应力释放,则土体的弹塑性变形引起地层沉降;若衬砌背后的填充注浆压力过高,则附加土压应发地层隆起。第五阶段:盾构通过该断面后长时间地发生后续沉降【软土层】,主要由于盾构掘进造成的地层扰动、松弛等引起的,在软弱黏性土地层中施工表现最为明显,而在砂性土或密实的硬黏性土中施工基本不会发生。按实施对象划分近接施工中既有结构物保护措施,可分为三种:1、盾构施工措施;2、对既有结构物采取措施;3、盾构隧道与既有结构物之间采取措施。对既有结构物采取的措施通常有结构物加固、下部基础加固、基础托换三类。新建隧道与既有结构物之间采取的措施主要有三种:1、盾构隧道周围地层加固;2、既有结构物基础地层加固;3、隔断盾构掘进地层应力与变形。盾构隧道周围地层加固的目的是提高周围土体强度,以减小盾构掘进时对周围地层的扰动,使加固区以外的地层不产生松弛,从而保护既有结构物。通常采用的方法有:注浆加固、高压喷射搅拌等。既有结构物基础地层加固,是以提高结构物地基承载力、减小结构物地基变形为目的。通常采用的方法是:注浆加固、高压喷射搅拌等。隔断盾构掘进地层应力与变形,就是在盾构隧道与既有结构物之间构筑刚性好的构造体,以隔断地层变形对既有结构物的影响。通常的方法是施做隔断桩,具体可选用高压旋喷桩、钢管桩、柱桩、连续墙等形式。
本文标题:一建市政冲刺第八讲
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