盾構機在地鐵隧道施工中控制沉降是一個系統工程,涉及多個方面和環節。以下是一些關鍵的控制措施:
一、土壓平衡控制
合理設定土壓力:
根據地層條件和地下水壓力,合理設定盾構開挖面的土壓力控制值。土倉壓力波動范圍應控制在一定范圍內(如±0.02MPa以內),以維持開挖面的穩定。
掘進速度控制:
限制盾構機的掘進速度,避免過快導致地層擾動過大。掘進速度應與注漿、拼裝等后續工序相協調,確保施工過程的平穩進行。
二、注漿管理
同步注漿:
加強盾尾同步注漿管理,保證注漿量和注漿壓力的合理性。注漿漿液應具有良好的流動性和凝固性,以充分填充盾構掘進后留下的環形間隙。
二次補漿:
在管片拼裝后一定時間內(如24小時內)進行二次補漿,以補償地層損失和漿液收縮。二次補漿應采用適當的注漿壓力和注漿量,確保注漿效果。
三、施工參數優化
開挖面穩定:
采取斷面注漿、噴混凝土等措施穩定工作面,確保開挖面的穩定性。根據地質條件調整注漿參數、小導管、格柵支護參數等,以確保注漿效果。
掘進軌跡控制:
使用激光陀螺導向系統等高精度設備控制盾構掘進軌跡,減少地層損失。掘進軌跡應盡量保持直線,避免形成“蛇形”掘進軌跡,增加地層損失。
四、監測與預警
實時監測:
采用分布式光纖傳感系統、微機械慣性測量單元等實時監測設備對隧道施工進行監測。監測數據應包括地層變形、地表沉降、盾構機姿態等關鍵參數。
預警機制:
設置風險預警系統,根據監測數據設定黃色、橙色、紅色三級響應機制。當監測數據達到預警閾值時,及時采取措施進行處理,避免沉降進一步發展。
五、工程實例與技術創新
工程實例:
在杭州某下穿錢塘江隧道工程中,采用凍結法+土壓平衡復合掘進技術控制地表沉降。在廣州某地鐵隧道下穿百年騎樓建筑群時,采用管幕預支護+分層分倉注漿技術確保建筑安全。
技術創新:
研發應用氣墊式泥水平衡盾構機、形狀記憶合金管片連接件、自修復混凝土材料等新技術新材料。利用機器學習算法、增強現實技術等智能化手段提高沉降預測的精度和處置方案的效率。
綜上所述,盾構機在地鐵隧道施工中控制沉降需要從土壓平衡控制、注漿管理、施工參數優化、監測與預警以及工程實例與技術創新等多個方面入手。通過采取綜合措施,可以有效控制地層變形和地表沉降,確保地鐵隧道施工的安全和質量。
