根据以上分析,在研究滞后沉降形成机理的基础上,分析地表沉降的引发原因,可以得出发生滞后沉降导致地表塌陷的主要原因是在盾构施工的过程中地层发生损失而又没有得到充分填充,同时在这种情况下由于砂卵石地层具有一段不确定性的自稳期的特性,往往掩盖了地层损失没有得到补偿的事实,最终演变成地表塌陷。
成都地铁6号线砂卵石层滞后沉降现象的特点是周期长、不确定、突发性强、后期难以发现和监控,因此,必须确立“防控为主,监测巡视为辅,建立有效应急机制”的治理方针。
1)掘进前预防措施
盾构在某处长时间停机时,会对该位置的土体造成较大扰动,土体再固结即会导致地表塌陷。因此,需要选用适当的刀具配置及有计划地进行停机和开舱取石,同时,事先选择好地表空旷有加固条件或出现险情便于抢险的停机位置是非常重要的。必要时还可对停机位置进行预加固处理,在开舱点、长时间停机位置、盾构通过的重要建(构)筑物及始发接收端头等位置提前进行素桩加固或袖阀管注浆加固。
2)掘进中控制措施
滞后沉降的直接原因是盾构掘进发生超挖,因此,盾构掘进施工阶段需要采取适当的措施防止和减少超方。相比掘进前,掘进后措施处理简单且效果明显。盾构掘进施工过程中主要采取以下措施:
①盾构掘进施工中要保持盾构机不停机匀速掘进,尽可能减小对地层的扰动,掘进速度控制在设备能力比较适中的范围,并根据盾构机掘进状态和地层地质情况对设定的土舱压力、泡沫注入量、刀盘转速扭矩等施工技术参数进行合理的调整,使地层达到最佳状态从而达到减少超方的目的。
②盾构施工中严格执行“控制欠压、充分注浆、深层量测、主动防护”的十六字方针和“严格控制掘进参数、评估地层空洞隐患、项目部管理人员全程跟机旁站、对比分析监测数据、保障应急快速处置”的五条安全措施。
③根据盾构掘进段地质情况及时调整掘进参数,做好渣土改良,保持土压平衡模式掘进,控制超挖量。
④同步注浆及时足量,注浆压力与注浆量双控,每环同步注浆量不小于6 m3,注浆压力为0.2~0.4 MPa。脱出盾尾的倒数第二环后每环进行二次补强注浆,保证第一时间对盾尾间隙进行充分填充,使地层损失达到有效补偿,从而防止地层发生滞后沉降。
⑤盾构掘进过程中,加强对盾构机主机和后配套设备进行检查、保养和维修,防止设备故障造成盾构停机时间过长,着重对铰接密封以及盾尾密封进行检修,防止密封效果不佳导致注浆浆液压力和注浆量不足,确保有效的补偿地层损失,防止地层发生滞后沉降。
3)掘进后跟踪补救措施
盾构掘进通过后主要采取以下措施预防滞后沉降:
①盾构掘进中出现出土量超方的情况,单环超方量超出5 m3或三环累积超方量超出10 m3时,必须立即停止掘进,加强地面监测,及时主动寻找空洞并进行回填处理。
②出现超方后必须马上分析原因,采取措施后方可掘进。(www.daowen.com)
③空洞回填完成后及时进行二次注浆。
4)超方处置措施
根据含大漂石砂卵石(含漂石)地层特性,当出现单环超方量不超出5m3或三环累积超方量不超出10 m3时,按表8-9所列流程处置。
表8-9 超方处置流程
①超方区域回填。
盾构掘进通过后,开展信息化施工,综合考虑监测数据、掘进原始出渣量记录、注浆量和物探检测等,分析筛选出可能发生超挖地段,进行人工探孔(在城市施工地下管线较多),确认打孔位置地下无管线后,履带潜孔钻进行钻孔探寻空洞,根据空洞大小选择回填C20细石混凝土、砂浆或者地面袖阀管注浆。
②加强洞内二次注浆。
a.对于盾构长时间停机位置、盾构始发、到达端头、重要建(构)筑物和特殊地层地段,在盾构掘进通过后及时进行洞内二次补强浆或地表打孔注浆对该处地层进行再次加固,避免日后发生滞后沉降导致地表塌陷。
b.在较长时间内对盾构掘进通过沿线进行日常巡视,特别是雨季地下水位上升时,发现地表有异常情况要及时回填注浆处理,避免造成更大的经济损失及安全事故。
c.对盾构通过沿线进行地质雷达探测空洞,对存在空洞的部位进行打孔注浆。
5)滞后沉降应急机制
根据以上分析,发生滞后沉降导致地表塌陷的主要原因是地层发生损失而又没有得到有效补偿,同时在这种情况下由于含大漂石砂卵石(含漂石)地层具有一段不确定性的自稳期,往往掩盖了地层没有得到有效补偿的事实,最终演变成地表塌陷。
成都含大漂石砂卵石(含漂石)层滞后沉降产生周期长、突发性强、后期难以发现和监控。因此,必须确立“防控为主,监测巡视为辅,建立有效应急机制”的治理方针,配备专项应急物资,安排专人地面巡视及监测,达到能及时发现、能及时处理的要求。
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