Este artículo lleva a cabo una discusión en profundidad sobre la aplicación del método de inyección en túneles de protección a través de túneles subterráneos en operación. Con base en el ejemplo de ingeniería del túnel protector de la Línea 4 de Shanghai Rail Transit que cruza la Línea 2 (ya en operación), se realizaron cálculos teóricos estrictos basados en la investigación de las condiciones geológicas de ingeniería y se determinó el plan de construcción. Durante el proceso de implementación, se utilizó "tecnología de lechada de división de alta presión múltiple en capas de orificio único, salto de anillo, salto de orificio" para fortalecer la capa intermedia débil entre los dos túneles.
Palabras clave: lechada; avance blindado; ya en funcionamiento; túnel
El túnel Zhangyang Road Station-Pudian Road de la línea 4 de tránsito ferroviario de Shanghai está ubicado debajo de Century Avenue y Fushan Road. , comenzando desde la estación norte de Zhangyang Road (junto a la estación Dongfang Road de la línea 2 del metro), hacia el sur hasta Pudian Road, con una longitud total de 670 m. Según el plano de la línea y la sección longitudinal proporcionada, este tramo del túnel cruza el Metro 2. en diagonal en la intersección de Weifang Road, Fushan Road y el número de línea Century Avenue. Con el fin de garantizar la seguridad del túnel en este tramo y de la Línea 2 de Metro en funcionamiento. Además de las medidas necesarias durante el avance del escudo, se debe reforzar la capa intermedia de suelo blando entre los túneles cercanos.
1 Medidas de refuerzo
Durante el proceso de avance del escudo, se producirá una cantidad incierta de sobreexcavación (o subexcavación) y alteración del suelo circundante, lo que provocará daños a el túnel cerca del eje. El terreno y las estructuras subterráneas causan un cierto impacto de asentamiento. La Línea 2 del Metro se ubica sobre el túnel de la Línea 4, con la distancia más corta de 1.045m, y el túnel de la Línea 4 intersecta al túnel de la Línea 2 del Metro en operación en un ángulo de 379.851m, lo que incrementará la perturbación y sobre- Excavación del suelo alrededor del túnel. Aunque la lechada sincrónica se controla estrictamente durante el proceso de avance, es una lechada inerte. Teniendo en cuenta muchos factores desfavorables, como el largo tiempo de fraguado de la lechada inerte, la baja resistencia y la inestabilidad, después de que el escudo cruce con éxito la Línea 2, la capa intermedia de suelo blando entre los dos túneles debe reforzarse a corta distancia. Después de muchas demostraciones y una consideración exhaustiva de la viabilidad, seguridad y controlabilidad de la construcción de refuerzo, finalmente se eligió el refuerzo de lechada doble líquida. El refuerzo de lechada utiliza orificios de lechada en los segmentos. El refuerzo de lechada se lleva a cabo en cuatro pasos:
(1) Una vez completada la construcción del escudo del túnel, se utiliza lechada simultánea de doble líquido para reforzar el túnel con la premisa de garantizar que la lechada no afecte la avance del escudo. La implementación específica es la siguiente: de 5 a 8 anillos detrás de la cola del escudo están reservados para los orificios de inyección de la parte superior del túnel para la inyección sincrónica, y 10 anillos detrás de la cola del escudo están reservados para los orificios de inyección de la parte inferior del túnel. para lechada sincrónica.
(2) Durante el proceso constructivo de lechada sincrónica, en el tramo de construcción que afecta a la Línea 2 del Metro, se reservan orificios de lechada dentro de los 90° desde la parte superior del túnel y una cantidad adecuada de tuberías de lechada preempotradas. se introducen, la profundidad del tubo de lechada incrustado se establece tentativamente en 3 m. Si la ubicación del orificio está a menos de 3 m de la pared exterior del segmento de la Línea 2 del Metro, la profundidad del tubo de lechada preincrustado es de aproximadamente 20 cm de la pared exterior del segmento de la Línea 2 del Metro. Después de introducir la tubería de lechada preincrustada, el seguimiento del refuerzo de lechada está listo en cualquier momento según los datos de monitoreo y los requisitos reales para lograr el propósito de proteger la Línea 2 del Metro y desempeñar un cierto papel en la corrección de las desviaciones cuando la deformación es grande.
(3) Durante y después de la construcción de lechada simultánea, la lechada inerte en el tramo de construcción que tiene impacto en la Línea 2 del Metro será reforzada con lechada de desplazamiento (el refuerzo de lechada de desplazamiento es doble inyección de líquido) para reemplazar completamente la lechada inerte, y el rango de refuerzo de lechada de reemplazo es de 0,5 m fuera de la sección.
(4) Una vez completada la construcción de lechada de reemplazo del túnel, el suelo blando entre los dos túneles en esta sección se reforzará con lechada líquida doble. Las secciones reforzadas son los 341~451 bucles del túnel de enlace descendente y los 114~239 bucles del túnel de enlace ascendente. El alcance de la construcción es el suelo sobre los cinco orificios de lechada reservados en la parte superior del túnel dentro de los 90 grados por debajo de la línea central de la Línea 2 del Metro. El suelo reforzado debe tener buena uniformidad y un coeficiente de permeabilidad pequeño. La resistencia del suelo después del refuerzo de lechada debe ser ≥1,2 MPa. Después de avanzar los dos túneles, de acuerdo con los datos medidos, los orificios de lechada reservados se pueden abrir para volver a aplicar el lechada. en las piezas con mayor deformación. Controlar la deformación.
2 experimento de simulación
Antes de que la máquina de escudo cruce la Línea 2 del Metro, se disponen dos filas de puntos de monitoreo de asentamientos profundos en Fushan Road para simular las condiciones del túnel existente cuando la máquina de escudo cruza la Línea 2 del Metro. El asentamiento guía los parámetros de construcción cuando el túnel de protección cruza la Línea 2 del Metro.
Debido a la influencia de las condiciones reales de la carretera en el tramo de avance simulado, después de consultar con los departamentos de tuberías y de gestión de carreteras, los puntos se dispusieron unilateralmente desde el eje del túnel de acuerdo con el principio de simetría del tanque de sedimentación. . Las ubicaciones específicas son Z321, Z324, Z330, Z345, Z350 y Z355. Hay de 1 a 2 puntos de medición en cada fila. La profundidad del punto de medición es de 1,40 m desde la superficie del escudo. El objetivo de la propulsión simulada es comprobar el efecto real de todas las medidas técnicas de protección activas para la propulsión del escudo, así como la inyección simultánea de lechada inerte después de la propulsión del escudo. Se utilizaron efectos de lechada de doble líquido simultáneo, lechada de desplazamiento, lechada de refuerzo del suelo y lechada de seguimiento para guiar la construcción del cruce formal. Los principales indicadores de detección son el asentamiento del suelo y el desplazamiento vertical de la capa de suelo de 1,4 m por encima del escudo.
La longitud de propulsión de simulación es de 20 m, la zona de impacto frontal es de 20 m, la zona de impacto trasera es de 10 m, * * * 50 m.
Cuando el escudo avanza hacia el área de simulación, el punto de medición tiene un proceso de elevación continuo y lento antes de que el escudo avance a través del punto de monitoreo profundo, y hay un asentamiento continuo y lento después de que el escudo avanza a través del proceso de seguimiento profundo. Cuando el asentamiento acumulativo en los puntos SC321, SC324 y SC330 cambie de positivo a negativo, la construcción de lechada y lechada comenzará en la parte superior del túnel en el área anterior. Cuando el asentamiento acumulado en el punto SC345 sea cercano a cero, se iniciará la inyección y construcción de inyección en la parte superior del túnel en el área correspondiente al punto SC345. Cuando exista una tendencia evidente de aceleración del asentamiento en los puntos SC350 y SC355, se realizará el lechado y la construcción de lechada en la parte superior del túnel en las áreas correspondientes de SC350 y SC355.
El principio de la construcción con lechada es utilizar pequeñas cantidades y varias veces. Cuando el punto de medición emerge por primera vez de la cola del escudo, el punto de medición se asienta más rápido. Rejuntado de 1 a 2 veces al día, con un volumen de rejuntado de 400L/agujero cada vez. Después de varias aplicaciones de lechada, la velocidad de asentamiento del punto de medición disminuyó y la lechada se cambió a una vez cada 2 a 3 días, con un volumen de lechada de 400 litros/orificio cada vez que el punto de medición se estabilizó, no se realizó ninguna construcción de lechada; llevado a cabo.
Según los registros de observación del asentamiento, después de la lechada y la lechada, el punto de observación rebotó significativamente y se volvió a asentar después de un período de estabilidad, pero la velocidad de asentamiento disminuyó significativamente. La construcción de inyección debe realizarse varias veces. Después de cada inyección, el punto de medición debe estar estable y ligeramente mejorado. La cantidad de elevación de lechada única se controla entre 1,0 y 2,0 mm y esto se repite varias veces para lograr estabilidad.
De acuerdo con los resultados del experimento de simulación, cuando los segmentos del túnel están completamente separados de la cola del escudo y el equipo auxiliar posterior, mediante lechada suplementaria simultánea, el asentamiento de la Línea 2 del Metro se puede controlar dentro de 3 ~ 4 mm. lo que proporciona una buena base para el reemplazo posterior. La lechada, la lechada de refuerzo del suelo y la lechada de seguimiento crean efectos espacio-temporales favorables. Durante la posterior construcción de lechada, la Línea 2 del Metro volverá gradualmente a su posición original.
3 Puntos técnicos de construcción
(1) Selección y disposición de los orificios de lechada: esta vez, en el túnel superior 117 ~ 239 anillos, el túnel inferior 341 ~ 451 anillos, estándar y Los orificios de lechada líquida doble adyacentes están dispuestos en los orificios de lechada reservados de las partes integradas 1 y 4 en la sección de oferta.
Primero use un taladro de percusión para limpiar el orificio reservado y haga vibrar el tubo de lechada de 1,5 m en el orificio hacia el exterior de la pared de la cueva mediante lechada de desplazamiento para fortalecer el suelo y lechada posterior: 1,0 m; lechada El tubo de lodo se inserta en el orificio y el cableado vibra hasta la profundidad requerida fuera de la pared del orificio. Instale inmediatamente el preventor de reventones especial y conecte la válvula de bola unidireccional al tubo de lechada para realizar la lechada. Si hay fugas de lechada o agua subterránea, primero instale un dispositivo de prevención de explosiones en el orificio reservado, conecte una válvula de bola unidireccional e introduzca la tubería de acero sin costura de lechada con un anillo de sellado a prueba de fugas directamente en el orificio de lechada hasta la profundidad diseñada para evitar que se filtren aguas subterráneas o lodos.
(2)Tecnología de la construcción. El proceso de construcción de lechada sincrónica se muestra en la Figura 1.
El proceso de construcción de lechada de reemplazo, lechada de refuerzo del suelo y lechada posterior: determine la ubicación del orificio → dragar el orificio reservado → haga vibrar el tubo de lechada → instale el dispositivo de prevención de reventones → prepare la lechada → lechada → retire el tubo →Extubar el tubo→Inyectar lodo de sellado en el orificio→Reemplazar el tubo de lodo.
(3) Doble proporción de lechada: Para minimizar el impacto del proceso de lechada de la Línea 2 del Metro en su entorno, a través de cálculos y pruebas, la proporción de lechada con una tasa de contracción menor a 5 es seleccionado: El líquido A es agua: cemento: cenizas volantes: bentonita = 100kg: 100kg: 100kg: 5. La segunda solución son 30~50 kg de vaso soluble No. 35.
Si es necesario abrir los orificios de lechada varias veces para repetir la inyección, después de completar la construcción de lechada de doble líquido, se debe inyectar una cantidad adecuada de lechada de sellado en el área del orificio para garantizar que los orificios de lechada puedan abrirse suavemente al volver a aplicar lechada.
(4) Parámetros técnicos de construcción:
Presión de inyección: ≤0,5 MPa
Flujo de inyección: 10 ~ 15 l/min; >Volumen de lechada: 200 ~ 400 L/agujero (lechada síncrona y lechada de reposición);
Tiempo de fraguado inicial de lechada líquida doble: 30 ~ 45s.
(5) Durante el proceso de inyección, transporte y inyección, se utiliza inyección sincrónica, inyección de seguimiento y inyección de desplazamiento secundario. El equipo de inyección sigue la máquina protectora y los materiales se transportan mediante camiones de batería. enlechado en cualquier momento según sea necesario.
Durante la construcción de la lechada de refuerzo del suelo en la zona del cruce, se ha completado el avance del túnel de protección y se avanza hacia el exterior de los huecos reservados para la Línea 4 de Tránsito Ferroviario, que pasa por la Línea 2 del Metro. Debido al espacio limitado en el túnel del metro, sólo las primeras aberturas en ambos extremos de la estación de metro están conectadas al suelo, lo que dificulta el transporte de equipos y materiales de construcción. Según la situación específica, se toman las siguientes medidas:
(1) Refinación y mezcla: configure la refinación y la mezcla, prepare el líquido A y el líquido B de acuerdo con la proporción específica de lodo y guárdelos en el barril de almacenamiento de refinación.
② Transporte de lodo a través de tuberías de lodo: Transporte la lechada A y la lechada B preparadas al túnel a través de tuberías de lodo respectivamente.
(3) Mezclado en el pozo: Mezcle el líquido A y el líquido B transportados a través de la tubería de lechada en una cierta proporción e inmediatamente inyecte en el pozo con una bomba de lechada.
④Secuencia de lechada: para reducir las fugas de lechada y la presión de lechada, la construcción se lleva a cabo en secciones cada 50 anillos, cada sección se construye en forma de un anillo que salta tres anillos. Cada anillo está construido con 2 a 3 anillos. Un agujero con fuerza equilibrada. La lechada por desplazamiento es adecuada para la construcción de un anillo separado por tres anillos. Al mismo tiempo, el volumen y la presión de la lechada se ajustan según la situación de monitoreo. Una vez finalizada la lechada, saque el tubo de lechada y cierre el orificio.
(6) Presión de inyección y control de flujo: la presión de inyección se controla por debajo de 0,5 MPa y el caudal de inyección se controla entre 10 ~ 15 l/min.
(7) Control del volumen de lechada: de acuerdo con los datos de monitoreo, ajuste el volumen de lechada dentro del rango de 200 ~ 400 L/agujero y controle la lechada de acuerdo con la cantidad de elevación especificada según los datos de monitoreo. . El volumen de lechada de reemplazo es de 400L/agujero y 2400L/anillo, al mismo tiempo, la presión de lechada está controlada. El seguimiento del volumen de lechada depende de los requisitos reales. La cantidad de lechada de lechada doble líquida se ajusta de acuerdo con el volumen del suelo reforzado y el suelo a reforzar en cada sección. El valor de Ps del suelo en las capas ④ y ⑤-1 aumentó aproximadamente 1 veces. Según la experiencia de la construcción, la cantidad de lechada es 20 del volumen del suelo reforzado (es decir, el contenido de cemento es aproximadamente 5,5) y la presión de la lechada se controla al mismo tiempo. Cada hoyo se divide en seis secciones de lechada, una para cada construcción. El volumen de lechada de cada sección de refuerzo de lechada es el siguiente:
①5,6 ~ 6,1 m: ②5,1 ~ 5,6 m: 0,252 m3; ③4,6 ~ 5,1 m: 0,229 m3; ④4,1 ~ 4,6 m: 0,205 m3; ⑤3,6 ~ 4,1 m: 0,181 m3; ⑥3,1 ~ 3,6 m: 0,158 m3; El volumen de lodo es 1.305438 0m3. El suelo de ⑤-2 capas tiene Ps más alto que el suelo original, por lo que la cantidad de lodo se puede reducir adecuadamente durante la lechada.
(8) Selección del horario de inyección: Excepto por la gran deformación del túnel de la Línea 2 que requiere una corrección oportuna, el horario de inyección debe seleccionarse desde las 23:00 cuando la Línea 2 del Metro está fuera de servicio hasta las 6 a la mañana siguiente: 00 para asegurar que la lechada doble inyectada tenga un cierto tiempo de solidificación y mejorar el efecto de refuerzo.
(9) Problemas y soluciones en la construcción del proyecto:
① Prevención de explosiones: el agua subterránea fuera del túnel es muy rica e incluso hay agua a presión en algunos lugares. Al dragar los orificios reservados y colocar tuberías de lechada, se utilizan dispositivos especiales de prevención de explosiones para evitar fugas e inyección de agua subterránea para garantizar la seguridad del túnel. Al mismo tiempo, durante el proceso de lechada, asegúrese de que el tiempo de fraguado inicial de la lechada inyectada cumpla con la proporción de mezcla; requisitos.Hacer que la lechada se solidifique lo más rápido posible y reducir la fuga de agua subterránea y lodo.
②Fugas de lechada: durante la construcción de concreto, después de insertar el tubo de lechada en el orificio de lechada reservado, pueden ocurrir retornos de lechada, fugas de lechada y fugas de los orificios adyacentes a lo largo del exterior del tubo de lechada durante el fenómeno de la pulpa. . Utilice dispositivos especiales de prevención de reventones para evitar reventones y tapar fugas. Al final de la construcción, después de que la lechada líquida doble se haya endurecido inicialmente, retire el tubo de lechada, limpie la abertura, séllela con una cubierta especial y limpie el sitio.
(3) Los agujeros reservados en los bloques adyacentes en la pared superior son más altos que el suelo, lo que no favorece las soluciones de construcción: para bloques estándar y bloques adyacentes que están a cierta distancia de la parte inferior de En el túnel se construye una plataforma de trabajo móvil en el lugar. Se resuelven las dificultades de construcción.
4 Monitoreo de la Construcción
Disponer puntos de medición en el túnel de la Línea 4 y en el terreno para rastrear y monitorear todo el proceso de inyección y monitoreo retardado después de la inyección; Túnel del Metro Línea 2 Nivel, monitoreo en tiempo real las 24 horas. Para minimizar el impacto de la lechada en el túnel de la línea 4#, la línea 2# del metro y el entorno circundante, los parámetros de construcción y la secuencia de construcción se ajustaron de manera oportuna en función de los datos medidos reales para lograr una construcción informatizada.
5 Conclusión
En la construcción del metro de Shanghai, se utiliza el método del escudo para pasar a través de los túneles del metro que se han construido y puesto en funcionamiento. Sólo la Línea 2 del Metro en la Estación Plaza del Pueblo se ha cruzado con la Línea 1 del Metro una vez antes. Sin embargo, la zona del cruce final está cerca de la estación, y la forma del cruce es un cruce ortogonal, lo que tiene poco impacto en la Línea 1. Su proximidad a la estación proporciona condiciones muy convenientes para la rectificación y refuerzo. Sin embargo, la zona de cruce se encuentra en el centro del tramo del túnel alejado de la estación, con una gran profundidad de enterramiento y una mala calidad del suelo. El cruce tiene la forma de un cruce diagonal en arco de pequeño ángulo. El impacto en el túnel es prolongado y la excavación excesiva de la tierra durante la construcción de la sección del arco intensifica la alteración del suelo, lo que representa una gran amenaza para el túnel.
Después de repetidas verificaciones y verificaciones, finalmente se determinó el plan de protección de refuerzo mencionado anteriormente y se verificó la efectividad y viabilidad del plan mediante experimentos de simulación. Los requisitos de protección del metro propuestos por la Shanghai Metro Monitoring Company son: la deformación acumulada del túnel no excederá los 3 mm durante el período de construcción y la deformación acumulada no excederá los 5 mm dentro de 1 año después de la finalización de la construcción. proceso, con nuestros esfuerzos y la asistencia de las partes relevantes, el túnel La deformación acumulada durante el período de construcción se controló dentro de 2 mm. La deformación acumulada máxima medida un año después de la finalización fue de -2,3 mm, que fue mucho mejor que los requisitos de protección. El proyecto fue un completo éxito.
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