特殊钢插板施工法又称麦塞尔插板法,可以加固开挖面前方的围岩,防止围岩松动。这种施工方法是采用特殊加工的钢插板,用千斤顶将其顶入围岩中。但岩层中夹有鹅卵石时,施工困难,在砂岩和泥岩中效果显著。
(4))态施工力学法,这种方法是由朱维申教授总结完善的,这种方法强调勘察、设计、施工、科研各环节的紧密配合,能有效减少围岩的松动区,抑制地表沉降量。
3.4.2盾构法
盾构法是在地下暗挖隧道的一种有效方法。施工中,先在隧道的某一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向着另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受的阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构,再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具,它是一个既能支承地层压力又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构。在钢筒结构的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳状体,在盾尾可以拼装1~2环预制的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装l环衬砌,并及时地向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体,以防止隧道及地面下沉。
盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是地面沉降的基本原因。
(一)地层损失
地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。
引起地层损失的施工及其他因素是:
(1)开挖面土体移动。当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正向土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。
(2)盾构后退。在盾构暂停推进中,由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退,使开挖面土体坍落或松动,造成地层损失。
(3)土体挤入盾尾空隙。由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。
(4)改变推进方向。盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。
(5)盾构移动对地层的摩擦和剪切。
(6)在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。
(二)受扰动土的固结
盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。土体受扰动后,土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形,在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性粘土中,次固结沉降往往要持续几年以上,它所占的沉降量比例可高达35%以上。
从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出,控制盾构施工参数如推力、推速、正面土压、同步注浆量和压力等,可有效地抑制其引起的地面沉陷。
3.5沉降控制案例:深南路~红岭路人行地道工程
深南路~红岭路人行地道位于深南中路与红岭路相交十字路口,西南角建有红岭大厦,西北角建有“邓小平画像”,东北角为大剧院下沉广场,东南角有金融中心。
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