专利名称：运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法
技术领域：
本发明属于盾构施工技术领域，特别涉及一种运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法。
背景技术：
随着城市地铁线网的加密与隧道数量的增加，地下空间资源在逐渐减小，隧道的位置将受到许多因素的制约。各大城市地下在役与废弃的管线、基础桩、构筑物等分布“量大面广”，构成现有盾构隧道施工的地下障碍物，增加施工的难度。在国外盾构施工中，遇到障碍物的常用处置技术主要是在盾构通过前预先拆除或 隧道线路变更，但这一施工方法增加了施工难度，应用范围有限。若直接切削，则盾构在穿越地下障碍物时，如果推力控制不当，有可能桩基未磨碎前折断形成“孤石”。“孤石”易滚动很难破碎，有可能造成盾构机无法继续前进，更严重的将会造成地面塌陷，发生重大安全事故。因此，开发一种直接切削钢筋混凝土障碍物的盾构施工方法，尤其是地表存在主要保护对象，如运营铁路正线的直接切削钢筋混凝土障碍物的盾构施工方法，是本领域亟待解决的一个技术难题。
发明内容
本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种运营铁路正线下方盾构切削混凝土桩的施工方法。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，包括如下步骤(I)施工前准备，包括①钢筋混凝土桩定位；和②铁路正线沉降控制标准调查；( 2 )施工前刀具配置将盾构周边齿刀共计9把，通过“带压换刀”施工方法更换为滚刀；(3)切削前施工参数设定盾构掘进，掘进至钢筋混凝土桩之前，进行如下施工参数设定I. 土仓压力为 2. O 2. 2bar ；II .盾构推进速度2 3mm/min ；III.刀盘转速 O. 5 O. 8rpm ;IV .根据刀盘转速和推进速度，总推力和扭矩依据盾构机自动控制，所述最大推力彡2500T ；V .预设盾构保压系统，向土仓压注黏度为35s的复合膨润土浆液，保证土仓压力波动位于±0. Ibar ；VI.渣土改良，采用黏度为35s的复合膨润土浆液，所述渣土改良添加量即盾构保压的复合膨润土浆液添加量；
νπ .盾尾油脂每环加注量为80 100 kg ；VDI.刀盘密封油脂加入量每环不少于45 kg ；IX .同步注浆，每环同步注浆量为7. lm3，注浆压力为4. 5bar ；X . 二次注浆，采用双液浆，所述双液浆由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比组成；XI .开挖土层损失彡5%。，出土量彡39. 03m3 ；(4)盾构切削掘进保持步骤(3)所述施工参数，盾构沿设计路线轴线掘进，切削钢筋混凝土桩时进行同步注浆，过桩后进行二次注浆，并随时进行地表监测，当地表沉降位于±2_时，停止二次注浆，继续掘进直至完成切削。
本发明的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，包括施工前准备、施工前刀具配置、切削前施工参数设定及盾构切削掘进步骤，具体地，(I)先进行施工前的钢筋混凝土桩定位和铁路正线沉降控制标准调查，以详细了解桩体及施工环境情况，从而根据调查情况确定施工参数。根据发明人的调查，中国铁路正线沉降控制标准为①铁路线路每小时隆起量< 2mm ;每小时沉降量< 4mm ;②每昼夜累计隆起量< 4mm,每昼夜累计沉降量< IOmm ;③两轨顶水平高差< 2mm，半年内最终线路的累计隆起量< 10mm，累计沉降<40mm。(2)施工前的刀具配置，将盾构周边齿刀共计9把，通过“带压换刀”施工方法更换为滚刀。(3)盾构掘进，当掘进至钢筋混凝土桩之前，进行施工参数设定。本发明通过预设施工参数成功，并通过各参数之间的配合，成功实现了盾构直接切削且未对正线铁路造成影响。(4)保持步骤(3)所述施工参数，盾构沿设计路线轴线掘进，切削钢筋混凝土桩时进行同步注浆，过桩后进行二次注浆，并随时进行地表监测，当地表沉降位于±2_时，停止二次注浆，继续掘进直至完成切削。作为优选，前述运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，步骤(3)之IX所述同步浆液由如下成分组成
细砂820 900 kg/m3 II级粉煤灰 400 450 kg/m3
钠基膨润土 40 60 kg/m3 水550 600 kg/m3，所述同步浆液每方容重1810 kg，所述细砂模数为I. 6 2. 2，所述同步浆液稠度为120mmo通过优选同步浆液的组成，能够有效保证同步注浆效果，从而进一步保证盾构切削的成功实施。作为进一步优选，前述运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，所述同步浆液按如下方法配制而成拌制配方量钠基膨润土 30min，再投入配方量细砂、II级粉煤灰和水进行拌制，所述总拌制时间不少于50min。
作为优选，前述运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，步骤(3)之XI所述开挖土层应采取欠挖，使盾构切口上方土体有不大于O. 5mm的隆起。通过采取欠挖方法，并保证盾构切口上方土体有不大于O. 5mm的隆起，可有效抵销部分土体的后期沉降量，保证了切削施工的成功实施。作为优选，前述运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，步骤(4)所述盾构切削掘进过程中，采取欠压出土。具体地，可通过控制螺旋输送机出土速度和出土口的开口度，实现欠压出土。盾构切削掘进过程中，通过采取欠压出土，可在出土口形成土塞，起到良好的密封、保压及防喷作用。当停止掘进或发生紧急情况时，则应立即关闭螺旋输送机出土口闸门。盾构切削掘进过程中，应随时观察螺旋输送机出土口土体状态。当发现出土过稀， 应停止盾构推进，采取出土样品，进行分析，调整所述复合膨润土浆液注入量至设定参数范围。盾构切削掘进过程中，若发现螺旋机被搅碎的钢筋卡住，可选择以下三种方式进行处理a、正反转螺旋机，使其松动返回土仓继续搅拌与泥土混合5分钟后恢复出土 ；b、利用螺旋机驱动伸缩系统，前后缓慢伸缩，减少螺旋机转动扭矩；c、若螺旋机被卡死，先将螺旋机闸门关闭，由专业人员打开螺旋机上应急观察孔，进行查看，再采取针对性措施进行处理。本发明的盾构机，采用土压平衡软土盾构机。与现有技术相比，本发明的有益效果是(I)本领域常用的盾构在正面及周边采用齿刀，此类刀具在软土中能够起到降低刀具磨损的作用，但对于切削钢筋混凝土桩却无优势，本发明通过施工前的刀具配置，能够有效破碎钢筋混凝土，且不破坏刀盘软土掘进的整体配置理念，使后续软土掘进得到保障。(2)本发明通过在切削之前进行施工参数的选择及相互配合，并在掘进中保持预设施工参数，成功实现了运营铁路正线下方钢筋混凝土桩的盾构切削施工。施工完成后，正线累计沉降-O. 7至+2. 3mm范围，未对正线铁路造成影响，保证了其正常运行，对同类施工具有极大的推广意义。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。实施例I本实施例为杭州地铁I号线秋涛路站至城站站区间盾构城站的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法。杭州地铁I号线秋涛路站至城站站区间盾构城站铁路下穿越废桩，桩包含两种类型，一为1999年城站改造废弃桩，一为城站最近改造新增桩。盾构需穿越的桩共计三排，第一排、第二排废桩是2009年城站扩容遗留，盾构范围内废桩桩径lm，采用C30素混凝土浇筑，桩长20m (隧道下2m)，隧道全断面穿越。第三排桩是1999年城站扩容遗留，为桩径Im钢筋混凝土灌注桩，桩长20米(隧道下1.3m)，C40砼，最大主筋为Φ 18，每桩20根。抽芯取样最大强度45Mpa。废桩侵入左线4. 17m，右线O. 04m。3排桩均为城站高架候车厅下部行人通道围护桩，现均处于高架候车厅下部。第一排桩位于铁路第i^一股道下方，第二排桩位于第八股道下方，第三排废弃桩位于铁路第五股道下方。其中第五、八股道为车站到发线，十一股道为存车线。在穿越桩区域，隧道顶部埋深12. 540—14. 007m，主要穿越土层为③6层砂质粉土。区间隧道过废桩区域线路处于R=SOOm半径曲线，区间坡度25%0。采用如下方法，进行盾构切削(I)施工前准备，包括①钢筋混凝土桩定位；和②铁路正线沉降控制标准调查；
钢筋混凝土桩定位情况如前述。铁路正线沉降控制标准调查如前述，即①铁路线路每小时隆起量< 2mm ;每小时沉降量< 4mm ;②每昼夜累计隆起量< 4mm,每昼夜累计沉降量< IOmm;③两轨顶水平高差< 2mm，半年内最终线路的累计隆起量< 10mm，累计沉降^ 40mm。(2)施工前刀具配置将盾构周边齿刀共计9把，通过“带压换刀”施工方法更换为滚刀；(3)切削前施工参数设定盾构掘进，掘进至钢筋混凝土桩之前，进行如下施工参数设定I. 土仓压力为 2. O 2. 2bar ；II .盾构推进速度2 3mm/min ；III.刀盘转速 O. 5 O. 8rpm ；IV .根据刀盘转速和推进速度，总推力和扭矩依据盾构机自动控制，所述最大推力彡2500T ；V .预设盾构保压系统，向土仓压注黏度为35s的复合膨润土浆液，保证土仓压力波动位于±0. Ibar ；VI.渣土改良，采用黏度为35s的复合膨润土浆液，所述渣土改良添加量即盾构保压的复合膨润土浆液添加量；W .盾尾油脂每环加注量为80 100 kg ；VDI.刀盘密封油脂加入量每环不少于45 kg ；IX .同步注浆，每环同步注浆量为7. lm3，注浆压力为4. 5bar ；同步浆液由如下成分组成细砂900 kg /m3, II级粉煤灰400 kg /m3,钠基膨润土 40kg /m3,7jC 600 kg /m3 ;同步浆液每方容重1810 kg，所述细砂模数为I. 6 2. 2，述同步浆液稠度为120mm。同步浆液按如下方法配制而成拌制配方量钠基膨润土 30min，再投入配方量细砂、II级粉煤灰和水进行拌制，所述总拌制时间70min。X . 二次注浆，采用双液浆，所述双液浆由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比组成；XI.开挖土层损失< 5%。，出土量< 39. 03m3 ;采取欠挖，使盾构切口上方土体有不大于O. 5mm的隆起；(4)盾构切削掘进
保持步骤(3)所述施工参数，盾构沿设计路线轴线掘进，切削钢筋混凝土桩时进行同步注浆，过桩后进行二次注浆，并随时进行地表监测，当地表沉降位于±2_时，停止二次注浆，继续掘进直至完成切削；盾构切削掘进过程中，采取欠压出土。施工效果(I)在施工过程中，盾构推进速度基本保持在3mm/min,保证了盾构施工工效；(2)在穿越钢筋混凝土桩的过程中，钢筋切削很彻底，基本为10-30cm—截；(3)出土及机械运转正常，未对施工造成影响；(4)施工完成后，累计-O. 7至+2. 3mm的良好沉降 控制，确保了铁路运行安全；(5)盾构到达接收后对刀盘进行观察，刀盘完好，刀具磨损较轻。
权利要求
1.运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)施工前准备，包括①钢筋混凝土桩定位；和②铁路正线沉降控制标准调查； (2)施工前刀具配置 将盾构周边齿刀共计9把，通过“带压换刀”施工方法更换为滚刀； (3)切削前施工参数设定 盾构掘进，掘进至钢筋混凝土桩之前，进行如下施工参数设定 1.土仓压力为2. O 2. 2bar ； II .盾构推进速度2 3mm/min ； III.刀盘转速0. 5 0. 8rpm ； IV.根据刀盘转速和推进速度，总推力和扭矩依据盾构机自动控制，所述最大推力(2500T ； V 预设盾构保压系统，向土仓压注黏度为35s的复合膨润土浆液，保证土仓压力波动位于 ±0. Ibar ； VI.渣土改良，采用黏度为35s的复合膨润土浆液，所述渣土改良添加量即盾构保压的复合膨润土浆液添加量； W .盾尾油脂每环加注量为80 100 kg ； VDI.刀盘密封油脂加入量每环不少于45 kg ； IX.同步注浆，每环同步注浆量为7. lm3，注浆压力为4. 5bar ； X. 二次注浆，采用双液浆，所述双液浆由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比组成； XI.开挖土层损失< 5%0，出土量< 39. 03m3 ； (4)盾构切削掘进 保持步骤(3)所述施工参数，盾构沿设计路线轴线掘进，切削钢筋混凝土桩时进行同步注浆，过桩后进行二次注浆，并随时进行地表监测，当地表沉降位于±2_时，停止二次注浆，继续掘进直至完成切削。
2.根据权利要求I所述的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，其特征在于，步骤(3)之IX所述同步浆液由如下成分组成 细砂820 900 kg/m3 II级粉煤灰 400 450 kg/m3 钠基膨润土 40 60 kg/m3 水550 600 kg/m3， 所述同步浆液每方容重1810 kg,所述细砂模数为I. 6 2. 2，所述同步浆液稠度为120mmo
3.根据权利要求2所述的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，其特征在于，所述同步浆液按如下方法配制而成拌制配方量钠基膨润土 30min，再投入配方量细砂、II级粉煤灰和水进行拌制，所述总拌制时间不少于50min。
4.根据权利要求I所述的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，其特征在于，步骤(3)之XI所述开挖土层应采取欠挖，使盾构切口上方土体有不大于0. 5mm的隆起。
5.根据权利要求I所述的运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，其特征在于，步骤(4)所述盾构切削掘进过程中，采取欠压出土。
全文摘要
本发明涉及盾构施工方法，具体公开了一种运营铁路正线下方盾构切削钢筋混凝土桩的施工方法，包括施工前准备、施工前刀具配置、切削前施工参数设定及盾构切削掘进步骤。本发明的施工方法通过施工前准备、施工前刀具配置步骤，尤其是施工参数的设定步骤，成功实现了运营铁路正线下方钢筋混凝土桩的盾构切削施工，未对正线铁路造成影响，确保了铁路运行安全，并有效保证了盾构施工功效，刀具磨损较轻。
文档编号E21D11/10GK102966358SQ20121045100
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者王家祥, 陈强, 陈卓, 盛亮, 邱秀松 申请人:中铁二局股份有限公司