管片微型桩技术

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管片微型桩技术说明

管片微型桩技术说明

概要:盾构在富水地层条件下进行施工时,隧道管片上浮问题尤为突出,盾构隧道管片上浮是指管片在脱出尾盾后,受地质、地下水、同步浆液等因素的影响,造成管片向上位移的现象,管片局部或整体上浮均会直接导致管片错台、裂缝、破损,乃至轴线偏移等问题,此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空,也给隧道带来防水隐患和安全隐患,影响工程的质量,如果与设计高程相差过大,就要采用各种方法对其调整
概要:盾构在富水地层条件下进行施工时,隧道管片上浮问题尤为突出,盾构隧道管片上浮是指管片在脱出尾盾后,受地质、地下水、同步浆液等因素的影响,造成管片向上位移的现象,管片局部或整体上浮均会直接导致管片错台、裂缝、破损,乃至轴线偏移等问题,此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空,也给隧道带来防水隐患和安全隐患,影响工程的质量,如果与设计高程相差过大,就要采用各种方法对其调整
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管片固定桩

 

  盾构在富水地层条件下进行施工时,隧道管片上浮问题尤为突出,盾构隧道管片上浮是指管片在脱出尾盾后,受地质、地下水、同步浆液等因素的影响,造成管片向上位移的现象。管片局部或整体上浮均会直接导致管片错台、裂缝、破损,乃至轴线偏移等问题,此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空,也给隧道带来防水隐患和安全隐患,影响工程的质量。如果与设计高程相差过大,就要采用各种方法对其调整,还会增加工程造价,造成浪费。

 

传统工艺解决方式:

  1.加固方法如地面施做抗浮桩,在盾构磨桩时因抗浮桩有冠梁相连接,则会引起大范围地层扰动,增加沉降风险。

  2.盾构压低姿态推进,虽然解决了轴线偏移的问题,管片上浮的累计数据没有发生根本性改变,管片错台与破损再所难免。

  3.管片外注双液浆的环箍,双液浆初凝时间短,为了避免浆液固结盾尾和盾尾刷,一般在盾尾脱出管片第五环以上才可以注入,而此时的管片上浮已经引起,并且双液浆容易在散失,所以,二次注浆虽然有点效果,不过效果并不明显。

  2020年,长沙市中天交通凿岩技术服务有限公司发明了管片固定桩。其利用注浆囊袋包裹特性,具有一定稳定性的特点,在一定地下水流的作用下,能够保证管片固定桩装置中的浆液不被冲散、稀释,从而填充管片与围岩土间隙,使管片与围岩土形成整体,减少变形,提高隧道安全性。也无需经过刀盘切削这一过程,不产生切削扰动。同时注浆囊袋材料具有渗透性,使管片固定桩装置与外部同步注浆浆液形成整体,防止出现施工缝,保证了隧道防水性能。

 

 

  管片固定桩让管片和顶部的围岩土很快连成一个整体,利用围岩土的约束力来有效控制管片上浮是解决问题的有效途径。

  管片固定桩装置可在管片与围岩土之间形成结块,在同步注浆的浆液未凝固之前,管片固定桩装置凝固的结块镶嵌在管片和围岩土之间,控制了管片的上浮,如下图。

 

 

  管片固定桩在管片外形成的桩体高度在14cm时,其桩体直径为90cm,因为其桩体受力集中,获取最大的桩体面积是本技术的要点,在单个桩体受力面积无法改变的情况下,可以采取增加管片固定装的数量,达到增加受力面积的效果。经实际工况验证,在中风化以及微风化岩层中盾构掘进,管片固定抗浮效果明显。

 

管片固定桩地表注浆实验

 

管片固定桩注浆成桩现场

 

  小半径曲线盾构施工时,盾构对外侧地层是挤压的状态,盾尾空隙会使地层向隧道内侧位移,回填注浆压力也会使隧道产生位移;同时,由于在小半径曲线地段的盾构是依靠管片和地层反力掘进的,推进力的反力会使隧道向曲线外侧位移,如果隧道的纵向刚度和地层的刚度过小,可能引起管片和其外地层的过大位移,以及使土压超过土体的被动压力而过大扰动;因此,轴线控制难度较大。管片向外侧扭曲挤压地层,使地层和管片结构均受到复杂的影响,极易造成盾构与管片之间的卡壳及管片碎裂现象发生。

  管片固定桩的安装,可加强隧道轴向刚性,约束管片,控制隧道受偏力导致的错台变形,如下图。

 

关键词: 管片固定桩

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