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地铁盾构区间岩溶处治技术的探讨

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2021-12-28 09:43 热度:

   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。

地铁盾构区间岩溶处治技术的探讨

  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274.86 m,区间右线终点里程139.788 m,线路全长864.92 m。区间左线起点里程274.86 m,区间左线终点里程139.78 m,含短链4.523 m,线路全长860.404 m,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>3 m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<3 m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>5 m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0.2 MPa~1.0 MPa,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>3.5 MPa,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6 h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25 cm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6 cm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7 MPa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>5 mm的PVC管,距离要控制在35 cm以内,开放孔位置要>5 mm且<15 mm,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60 s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2 MPa~4 MPa,中央空位压力控制需要在1 MPa左右,灌入浆液速度要控制在50 L/min,每次间隔时间要控制在6 h。

  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,教,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I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.

  《地铁盾构区间岩溶处治技术的探讨》来源:《北方建筑》,作者:苏媛

文章标题:地铁盾构区间岩溶处治技术的探讨

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