土倉壓力控制方法匯總

壓力艙內(nèi)土體狀態(tài)控制方法一、工程概況本標段區(qū)間隧道全部采用土壓平衡式盾構(gòu)掘進，土壓平衡是利用盾構(gòu)機切削的泥土充滿密封倉并保持適當?shù)耐翂毫砥胶忾_挖面的土體，從而達到對盾構(gòu)正前方開挖面進行支護的目的。平衡壓力的設定是土壓平衡盾構(gòu)施工的關(guān)鍵，維持和調(diào)整設定的壓力值又是盾構(gòu)推進操作中的重要環(huán)節(jié)，其中包括推力、推進速度和出土量三者的相互關(guān)系，對盾構(gòu)施工軸線和地層變形量的控制起主導作用。因此，盾構(gòu)推進過程中，要根據(jù)不同地質(zhì)泥土厚度、地面建筑情況并結(jié)合地表隆陷監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整設定土倉壓力，推進速度要保持相對平穩(wěn)，控制好每次的糾偏量，減少對土體的擾動，為管片拼裝創(chuàng)造良好條件。同步注漿量要根據(jù)推進速度、出碴量和地表監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整，將施工軸線的地層變形控制在允許的范圍內(nèi)。二、土壓平衡工作原理土壓平衡盾構(gòu)的開挖土艙由刀盤、切口盤、隔板及添加劑注入系統(tǒng)組成。將刀盤切削下來的碴土填滿土艙室，在切削刀盤后面裝有使土艙室內(nèi)土砂強制混合的攪拌臂。借助盾構(gòu)推進油缸的推力通過隔板進行加壓，產(chǎn)生泥土壓，這一壓力通過碴土及刀盤作用于整個作業(yè)面，使作業(yè)面穩(wěn)定，同時用螺旋輸送機排土，螺旋輸送機排土量與盾構(gòu)推進量相適應，掘進過程中始終維持開挖土量與排土量平衡，維持土艙

內(nèi)土壓力穩(wěn)定在預定范圍內(nèi)。土艙內(nèi)的土壓力通過土壓傳感器進行測量，為保證預定的土壓力可通過控制推進力、推進速度、螺旋輸送機地下水位轉(zhuǎn)速來控制，控制原理見土艙土壓力控制示意圖。當土艙內(nèi)的土壓力地表面-LLLL.LL.L.LL.L.I.LLLI■地下水位轉(zhuǎn)速來控制，控制原理見土艙土壓力控制示意圖。當土艙內(nèi)的土壓力地表面-LLLL.LL.L.LL.L.I.LLLI■??!■??i|???4?■?4w水壓力PE土壓力 PEPB土艙壓力Pw+PE=PEPB圖1土艙土壓力與地層水土壓力平衡大于地層土壓力和水壓力時，地表將會隆起；當土艙內(nèi)的土壓力小于地層土壓力和水壓力時，地表將會下沉；因此土艙內(nèi)的土壓力應與地層土壓力和水壓力平衡。三、土艙內(nèi)初始土壓力值計算（理論值）計算模型在飽和粘性土及粘性土層，盾構(gòu)的荷載按全土柱進行計算。盾構(gòu)周圍負荷分布狀態(tài)見下圖。

垂直土壓力P左P 上—水壓力水平水力壓力土土壓力垂直土壓力P左P 上—水壓力水平水力壓力土土壓力。力一土抗力（被動土壓力）-土抗力（盾構(gòu)自重反力），4水壓力P下圖2隧道負荷分布狀態(tài)（周圍）計算依據(jù)①《土壓系列盾構(gòu)施工法》。②《上海市軌道交通楊浦線（M8線）一期工程土建ni標工程地質(zhì)勘測報告》。③盾構(gòu)機操作說明書④《上海市軌道交通楊浦線（M8線）一期工程線路施工圖》。⑤《上海市軌道交通楊浦線（M8線）一期工程區(qū)間圓形隧道結(jié)構(gòu)標準圖》。⑥《上海市軌道交通楊浦線（M8線）一期工程區(qū)間襯砌圓環(huán)布置圖》。⑦國家和上海市有關(guān)地鐵、市政等有關(guān)施工技術(shù)及驗收規(guī)范、規(guī)程。土壓力的影響因素：①土壓力值與地面沉降監(jiān)測關(guān)系前艙壓力應隨隧道上覆土厚度的變化而變化，但如單憑理論土壓來設定前艙壓力顯然不是很合適的；另外，因土層的復雜性，如地面超載作用力的大小及建筑物基礎結(jié)構(gòu)的不準確性，造成了土壓力設定值的計算結(jié)果不可能十分準確。再則，盾構(gòu)機內(nèi)部的土壓傳感器和自動模式控制器存在系統(tǒng)誤差。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，盾構(gòu)機切口前方1.5D+H（D為盾構(gòu)機外徑，H為盾構(gòu)中心至地面高度）范圍內(nèi)地面的沉降情況與土壓力設定值密切相關(guān)，所以盾構(gòu)前方地面沉降監(jiān)測結(jié)果可直接反映土壓力設定值與自然土壓力的吻合程度。在實際的施工中，可控制盾構(gòu)機前的地面沉降量在負沉陷（隆起）0?2mm,如負沉降過大則應適當調(diào)低壓力設定值，如發(fā)生正沉降則應適當調(diào)高壓力設定值。②土壓力控制值與掘進速度關(guān)系合理設定土壓力控制值的同時應限制掘進速度，如掘進速度過快，螺旋輸送機轉(zhuǎn)速相應值達到極限，密封艙內(nèi)士體來不及排出，會造成土壓力設定失控。所以應根據(jù)螺旋輸送機轉(zhuǎn)速（相應極限值）控制最高掘進速度，一般控制在以內(nèi)。③進、出洞時土壓力控制值在進、出洞階段，因端頭井前基本上都是較開闊的場地，土體經(jīng)過加固，設定前艙壓力時，應將著重點放在進出洞的安全上，除掘進速度應嚴格控制外，前艙壓力可相對設得低些。四、工程工作流程計算理論土壓力一盾構(gòu)出洞60m試推進一調(diào)整推進參數(shù)*正常推進一推進速度、設置壓力值、理論壓力值、地表沉降量數(shù)據(jù)收集一數(shù)據(jù)整理、分析一總結(jié)成果6、原始數(shù)據(jù)采集和分類⑴收集整理地面監(jiān)測資料；⑵計算沿線理論土壓力值；⑶收集整理盾構(gòu)機推進過程中實際土壓力值和對應推進速度，與理論值互相檢校，確定合理的土壓力值。2.4黃興綠地站?延吉中路站（下行線）初始土壓力值計算根據(jù)隧道的埋深、采用盾構(gòu)機的機型計算初始土壓力值見下表。黃興綠地站?延吉中路站土壓值表（下行線）序里程理論土壓力（MPa）實際土壓力（MPa）備注P上P下P左P12345

序里程理論土壓力(MPa)實際土壓力(MPa)備注P上P下P左P右1920212223242526272829在出洞進洞階段，因端頭井前基本上都是較開闊的場地，土體經(jīng)過加固，設定前艙壓力時，應將著重點放在進出洞的安全上，除掘進速度應嚴格控制外，前艙壓力可相對設得低些。三、盾構(gòu)隧道防水施工1、項目概況本工程全線屬濱海平原地貌單元，沿線90m深度范圍內(nèi)均為第四紀更新世（Q3）以來的松散沉積物，線路主要穿過灰色砂質(zhì)粉土②3b層，灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③層，灰色淤泥粘土④層，灰色粘土⑤1a層和灰色粉質(zhì)粘土⑤1b層。線路長距離穿越的④層和⑤1a層，土質(zhì)均勻，透水性差，對盾構(gòu)施工有利，但其工程地質(zhì)性質(zhì)較差，含水量高，空隙比大，強度低，壓縮性高，且穩(wěn)定時間長，在動力作用下易產(chǎn)生流變現(xiàn)象。第②層粉土和第③層粉質(zhì)粘土對盾構(gòu)施工不利。地下水水位埋深0.5?1.0m,水位動態(tài)為氣象型，承壓水動態(tài)較穩(wěn)定，壓力水頭一般距地表6?11m,沿地層滲透具有水平向大于垂直向的特征。為防止隧道內(nèi)部滲漏，給竣工后隧道的運營管理和維修帶來問題，施工時應嚴格按設計要求及有關(guān)規(guī)范要求進行，對涉及到與防水有關(guān)的材料、機具、工藝進行嚴格控制和把關(guān)。對隧道底部和進出洞門、旁通道、螺栓孔和注漿孔等局部位置進行特殊處理，以確保建成的隧道不漏水，達到隧道的防水設計要求。2、隧道防水質(zhì)量驗收標準不得有線流、滴流和漏泥砂，隧道內(nèi)面平均漏水量不超過0.1L/m2/d。3、防水措施盾構(gòu)法施工的隧道防水包括管片本體防水、管片接縫防水、旁通道防水和隧道滲漏處理。3.1管片本體防水3.1.1材料、機具防水管片生產(chǎn)所用的水泥、砂、石子、粉煤灰、外加劑、鋼材等原材料均應符合國家質(zhì)量標準的有關(guān)規(guī)定，且必須附有生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量保證書，并按規(guī)定進行復驗。優(yōu)選供應廠家，合理組織材料供應，重視材料的標識。彈性密封墊應涂刷緩膨脹劑，以免在潮濕環(huán)境或遇水先期膨脹，影響最終防水能力。要保證止水橡膠條的粘貼質(zhì)量，以防在襯砌運輸或施工過程中脫落；止水橡膠條質(zhì)量要達到設計要求。1.2管片防水選用科學合理的防水混凝土配合比；完善制造工藝和養(yǎng)護措施，加強生產(chǎn)過程中的計量裝置的檢驗校核和質(zhì)量監(jiān)督控制；混凝土的澆搗、蒸養(yǎng)、拆模、修整、水養(yǎng)均應按照制定的規(guī)定進行質(zhì)量控制。管片鋼模在澆搗前須進行精度的檢驗，并清理雜物。清理后的模具涂上脫模劑。模具組裝完畢后，必須對鋼模的內(nèi)凈寬度進行檢查。鋼筋骨架入模后，必須檢驗底部、兩端、兩側(cè)的混凝土保護層，管片中的預埋件錨固鋼筋必須與管片的主筋焊接牢固，預埋件就位必須與鋼模底弧面保持垂直密貼。對混凝土制品廠運抵工地的管片，除需提供出廠合格證外，工地質(zhì)檢員還需按規(guī)范要求逐塊進行驗收。每個單塊成品管片都要進行外觀質(zhì)量檢驗和制作精度檢驗，不合格的產(chǎn)品應作處理或報廢；為確保管片的抗?jié)B性能，除對管片混凝土進行抗?jié)B檢測外，還必須按國家強制性規(guī)范要求的管片抗?jié)B檢漏頻率，對單塊管片進行抗?jié)B檢測。其方法是：將被檢管片置于專用測試架上，在管片外表面施以1.0Mpa水壓力，恒壓3小時，滲透深度小于5mm為合格。抽檢不合格，嚴禁出廠，作報廢處理；加強管片堆放、運輸過程中的管理和檢查，防止管片產(chǎn)生附加應力而開裂或在運輸中碰掉邊角，確保管片完好；對管片破損的部位，表面用界面處理劑處理后，再用高標號防水砂漿進行修補。管片進洞后應作外觀檢查；鋼管片的防腐處理是盾構(gòu)法隧道防水的一項重要內(nèi)容，應考慮隧道的特定環(huán)境，采取有效的措施。按設計，鋼管片制作后先進行除銹處理，除銹后的鋼管片先在背板涂702環(huán)氧富鋅底漆一度，待固化后再涂H52-65環(huán)氧煤瀝青厚漿型防銹漆二度。內(nèi)表面涂紅丹漆二度。為防止管片的接頭面漏水，一般施行防水條施工和嵌縫施工。防水條施工是在管片接頭面上設置防水條槽，將密封條貼在上面即可。嵌縫施工是在管片組裝結(jié)束后，在接頭面上設置的槽內(nèi)填充上防水填料。接縫防水進出洞防水在洞門和區(qū)間隧道管片及和車站結(jié)構(gòu)的剛性接頭中設置水膨脹橡膠止水條。施工縫設置止水條或止水帶，變形縫設置加厚的復合型彈性密封墊。在主體完工后，對全部縫隙進行嵌縫施作，根據(jù)施工具體情況，必要時可進行提前預注漿或施工時預埋注漿管進行后注漿。在防水處理上，按時間可分為三個階段進行。一是進出洞的處理；二是進出洞期間的防水措施;三是進出洞后的防水封堵措施。進出洞前的洞門處理根據(jù)洞門的地質(zhì)條件和埋深，確定洞門的封門（主要指車站結(jié)構(gòu)作好后預留的洞門）處理方案。對于砂及粘土等軟弱地層，主要采取混凝土封門，在洞門處設置預埋鋼環(huán)，洞門與端墻間要進行必要的構(gòu)造處理。盾構(gòu)進洞時，將混凝土封門拆除。本標段洞門在車站施工時通過車站地下連續(xù)墻和混凝土封堵的方式進行防水。進出洞期間的防水措施出洞時，在洞門開放后，盾構(gòu)應盡快推抵開挖面，封閉洞口。到達時，應盡快推出洞門封閉。本標段按設計要求在洞門設置簾布橡膠板和圓環(huán)板等防水裝置并在盾構(gòu)進出洞時注速凝水硬性雙液漿對洞門進行封堵。進出洞防水封堵措施盾構(gòu)始發(fā)準備完成，切口環(huán)進入洞門后應立即進行洞門圈的封堵，在盾尾進入掌子面土體后，壓注速凝水硬性雙液封堵；在盾構(gòu)到站刀盤完全脫離隧道后，也應立即固定翻板進行洞門圈的封堵，及時對隧道進行注漿充填，以確保盾構(gòu)到站后地表的穩(wěn)定。同時，現(xiàn)澆洞門的施工要嚴格按設計的防水要求進行操作。施工時若混凝土達到一定的強度再注以化學固接劑進行封堵。嚴禁直接澆灌混凝土封堵。螺栓孔防水螺旋孔的密封圈采用遇水膨脹橡膠材料，利用壓實和膨脹雙重作用加強防水，使用壽命終結(jié)可以進行更換，另外管片連接件的防腐處理是延長使用壽命，防止隧道滲漏的重要方面，且上海市地區(qū)的地下水對鋼筋結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，因此不能忽視對連接螺栓的防腐處理。管片連接件采用在其表面加鋅基鉻酸鹽涂層的方法保證螺栓不被水浸銹蝕。連接件的防腐處理應進行鹽霧試驗，試驗次數(shù)為每個區(qū)間作兩次。注漿孔防水注漿孔的防水封堵采用密封圈和密封塞，密封圈用遇水膨脹橡膠制作。必要時也應用聚氨脂密封膠進行完全封閉，進行封閉前徹底清除孔內(nèi)的殘余物。旁通道防水旁通道的防水，在初次支護時可視地下水情況做出一些引排和封堵，二次襯砌采用防水混凝土。二次襯砌施作前鋪設無紡布+EVA防水板進行防水，施工縫設置遇水膨脹橡膠止水條。對旁通道處前后各5環(huán)正洞襯砌管片進行全環(huán)嵌縫處理，更有利于旁通道與正線隧道的接口部位的防水。施工中應注意以下幾點：①鋪設無紡布和EVA之前，應清理初次支護的表面，割除外露鋼筋頭、注漿管等尖利器物，鑿除突出墻面的噴射料，使表面基本平整；②防水板的焊接應使用專用焊縫焊機，并應先在地面上試焊，檢驗焊縫強度和密封性能后，方可正式進洞焊接；③無紡布如用射釘槍固定，其釘孔處必須用專用密封圈密封，防止水從釘孔滲出；④每道焊縫必須經(jīng)過認真仔細的檢查，有問題處要補焊，特別是拐角部位兩個面搭接處，應嚴把焊接質(zhì)量關(guān)；⑤拐角搭接處和超挖部位等復雜面，不應將防水板繃的太緊，防止施作二次襯砌時將防水板拉破；⑥遇水膨脹橡膠止水條的安裝一定要按設計要求進行施工。3.4隧道滲漏處理工程施工完成后，對所有的滲漏處均應進行修補，使之完全達到防水等級要求。按設計要求，管片最大裂縫允許寬度為0.2mm。旁通道和洞門最大裂縫寬度的大小，漏水的裂縫均應進行修補。具體施工方法為：（1）涂抹處理①若裂縫為0.15mm以下濕裂縫或微滲裂縫時，用無機水性高滲透密封劑涂刷封閉處理；②若裂縫為0.20mm以上的干裂縫時，采用聚氨酯、聚硫材料涂抹封閉；或采用聚合物水泥（氯丁膠乳、氯偏乳液、丙烯酸酯乳液）涂抹或砌抹封閉。（2）注漿處理①因外荷變化可能發(fā)展到0.20mm以上的滲漏或裂縫雖在0.20mm以下，但漏水較多時，采用注漿處理，注漿材料為聚