¿Medidas de seguridad para la construcción de túneles de protección en áreas de cobertura poco profundas?

Existen cinco métodos principales de construcción para túneles submarinos: terraplén y excavación de cubierta, método de cajón neumático, método de perforación de roca, método de protección y método de tubo sumergido. El método de escudo es un método de construcción importante para la construcción de túneles, especialmente en estratos de suelo blando. Desde que se construyó el primer túnel de escudo bajo el río Támesis en Londres en 1843, el diseño y la tecnología de construcción de túneles de escudo han logrado grandes avances, y han surgido escudos de presión de lodo-agua y escudos de equilibrio de presión de tierra. Los revestimientos están hechos de hierro fundido y hormigón armado o acero.

Las características principales de la construcción del escudo son: la excavación de tierra y el soporte del revestimiento se pueden realizar de manera segura bajo la cubierta del escudo; durante la construcción del túnel submarino, la navegación del canal no se verá afectada; Los procesos principales, como la excavación y el montaje del revestimiento, se llevan a cabo de forma cíclica, lo que hace que la construcción sea fácil de gestionar y con menos trabajadores, la construcción no se ve afectada por las condiciones climáticas como el viento y la lluvia.

Algunos problemas con el método de túnel de escudo son: cuando el radio de la curva del túnel es demasiado pequeño, la construcción es difícil cuando se trabaja bajo el agua, el suelo de cobertura es demasiado poco profundo y el uso de aire completo; El método de presión en la construcción de túneles de protección garantiza un drenaje estable. Al construir estratos, los requisitos de protección laboral son altos y las condiciones de construcción son malas. En acuíferos saturados, el revestimiento prefabricado utilizado en la construcción de escudos tiene altos requisitos técnicos para lograr un rendimiento impermeable de toda la estructura.

2. Problemas de seguridad de los túneles de protección en áreas de sobrecarga poco profundas

2.1 La sobrecarga poco profunda es propensa al colapso del techo y la penetración de agua.

Para reducir la pendiente de la línea, el tramo del fondo del río se cubre generalmente con suelo muy poco profundo. En áreas de sobrecarga poco profundas, bajo condiciones de alta presión de cabeza, es difícil establecer un equilibrio de presión de tierra frente al gran cabezal cortador. El agua del río a menudo ingresa a la máquina de escudo desde los espacios en el suelo perturbado a través de la abertura de la espada y la cola del escudo, provocando que la máquina de escudo se inunde. De vez en cuando se producen daños en las máquinas y accidentes mortales.

2.2 Flotación en túnel

El escudo propulsado en la capa de cobertura poco profunda debajo del agua recibirá una fuerza desigual hacia arriba y hacia abajo, la postura del escudo aumentará, la presión de la pendiente será difícil, la El túnel flotará y el eje será difícil de controlar. Una vez que el anillo del túnel ensamblado se separa de la cola del escudo, el lastre superior y el peso muerto no pueden resistir la flotabilidad generada por el agua subterránea y el túnel flota. Si no se toman las medidas de refuerzo correspondientes, es fácil provocar grietas locales y fugas en el túnel.

Cuando el túnel atraviese la capa de suelo saturado, quedará sujeto a la fuerza de flotabilidad del agua. Cuando la fuerza de flotabilidad excede el peso del suelo suprayacente del túnel y el peso propio del túnel y del equipo dentro del túnel, el túnel flotará. Cuando el segmento sale de la cola del escudo, el túnel queda rodeado por lodo inyectado detrás de la pared, y la flotabilidad de lodo es mucho mayor que la flotabilidad del suelo saturado. Al mismo tiempo, la excavación con perforación de escudo hará que los cimientos se descarguen y el túnel ensamblado se desviará hacia arriba del eje central debido al rebote de los cimientos. Bajo la acción combinada de flotabilidad y rebote de los cimientos, el suelo suprayacente del túnel se expandirá. Si el valor máximo de presión de elevación no se controla eficazmente, el suelo suprayacente se agrietará y aparecerán grietas permeables, y el agua del río fluirá hacia la cola del escudo a lo largo de las grietas permeables, lo que afectará gravemente la seguridad del túnel y la construcción del túnel.

3 Dificultades en la construcción de excavaciones superficiales y subterráneas en el tramo Lida de la Línea 3 del Metro de Guangzhou

El proyecto del túnel escudo de Lijiao a Dashibei de la Línea 3 del Metro de Guangzhou se divide en dos tramos : Dashibei La longitud del túnel desde el eje de salida hasta la estación Xiajiao es 1429,7438 0 m; la longitud del túnel desde la estación Xiajiao hasta la estación Lijiao es 1621,75 metros.* * *Hay dos xx.

El túnel pasa por tres pasajes de perfume YCK 13 780 ~ YCK 14 098. El ancho del pasaje es de aproximadamente 300 m·m. El túnel incluye una línea izquierda y una línea derecha. Está construido con dos líneas de barro. -Máquinas protectoras de equilibrio de agua. Primero se construirá la línea derecha del túnel y la máquina de escudo avanzará desde la orilla sur de la carretera Sanzhi Xiangshui hasta la orilla norte. Cuando el escudo de la línea derecha avanza xx, la línea izquierda del túnel avanza desde la orilla sur de Sanzhi Xiangshui Road hacia la orilla norte.

La sección transversal del túnel que pasa a través de la isla Sanzhi Xiangshui contiene estratos compuestos de lutita limosa, como roca fuertemente erosionada, roca moderadamente erosionada y roca ligeramente erosionada. Por encima de la bóveda se encuentran principalmente limo, arena limosa y arcilla. La longitud total del túnel en la sección xx es de aproximadamente 312 m. La capa intermedia está erosionada, tiene una gran resistencia, el macizo rocoso está roto, el agua de la superficie y el agua de las fisuras en la capa de arena y el lecho de roca están en estrecho contacto, y el estrato sobre el. El túnel es débil, lo que requiere una gran capacidad del escudo para romper rocas y a prueba de barro. La máquina del escudo pasa a través de tres pasajes de perfume, y las condiciones hidrogeológicas de las rocas circundantes de la cueva se ven muy afectadas por ellos. El nivel del agua del canal Sanzhixiang se ve afectado principalmente por las inundaciones y mareas de Beijiang. Los niveles y la duración de las mareas de dos mareas altas o bajas adyacentes no son iguales.

Generalmente, el nivel de marea más alto ocurre en la temporada de inundaciones y el nivel de marea más bajo ocurre en la temporada seca. La duración de la marea alta es corta y la duración de la marea baja es larga. El nivel promedio de la marea alta es de 5,85 m y el promedio de la marea baja. El nivel de la marea es de 4,33 m.

El túnel pasa por YCK 13 780 ~ YCK 14 098 Three Perfume Lanes, el río tiene unos 312 m de ancho. Todas las formaciones rocosas en el cuerpo de la cueva son cinturones de roca erosionados, con una geología uniforme y abundante agua subterránea. Además, el espesor del suelo de cobertura en la sección xx es delgado, la capa de suelo es débil y la presión del agua del río es alta, lo que hace que la excavación del escudo sea riesgosa.

Las condiciones geológicas en la Sección xx de Sanzhi Lane son complejas y cambiantes, y los riesgos son altos. El espesor del suelo de cobertura en la sección xx es muy delgado (solo 7,4 m). El espesor del suelo de cobertura desde el anillo 780 al anillo 840 en el fondo del río generalmente está en el rango de 6 ~ 7 m, e incluso la parte más gruesa es. sólo 8,6 m, que es un poco más de 1 vez el diámetro del escudo. Las condiciones geológicas son malas. La parte superior es suelo arenoso con poca permeabilidad al agua. El riesgo es mayor cerca del Ring 840. La parte superior del túnel está cubierta por una capa de limo con una estabilidad extremadamente pobre y propensa a colapsar. La tuneladora tiende a levantar la cabeza y cualquier leve descuido puede provocar accidentes de seguridad importantes, como chorros de agua, colapso del fondo del río y agua del río que fluye hacia el túnel, con consecuencias desastrosas. Además, es difícil estabilizar el túnel debido a los efectos de las mareas. La sección Xx es una sección crítica que afecta directamente el éxito o el fracaso de la construcción del escudo. Para garantizar que la máquina de escudo pueda cruzar con éxito los tres brazos del río Xiangjiang, es necesario adoptar una construcción basada en información durante todo el proceso de construcción para controlar la deformación del túnel y gestionar dinámicamente varios parámetros de construcción durante la excavación del escudo.

Para garantizar el éxito de xx y evitar la ocurrencia de accidentes graves, Metro Corporation organizó una serie de reconocidos expertos en la construcción de escudos de metro en el país y en el extranjero para revisar, demostrar y evaluar la seguridad del proyecto escudo xx Análisis e investigación. Después de argumentos científicos, serios y serios, los expertos participantes expusieron opiniones específicas como "protección de la cabeza y la cola", "monitoreo xx", "plan de operación" y "monitoreo flotante segmentado".

La unidad de construcción inspecciona la máquina escudo y reemplaza las herramientas de corte antes del xx, evitando el riesgo de cambiar las herramientas de corte en el fondo del río. Durante el proceso de construcción, se utilizaron tecnologías de monitoreo de sensores y sonares para proteger la seguridad del río. Además, se formuló un plan de emergencia para xx basado en la situación real para garantizar que nada salga mal.

4 Medidas de seguridad para la excavación de escudos en áreas de suelo de fondo de río poco profundos

4.1 Medidas para prevenir fugas de lodo de cola de escudo (prevención de fugas)

(1) Mejorar la sincronización lechada Calidad y gestión

Antes de cada ronda de avance, se debe realizar una pequeña prueba de muestra de la lechada inyectada sincrónicamente y se debe controlar estrictamente el tiempo de fraguado inicial. El tiempo de fraguado inicial es de 13 a 15 segundos. . Durante el proceso de inyección sincrónico, la presión de la inyección debe controlarse razonablemente. La presión de salida de la inyección = la presión del agua de incisión es de 60 ~ 100 kPa, de modo que los parámetros de construcción como el volumen de la inyección, el caudal de la inyección y la velocidad de avance puedan coincidir de manera óptima. .

(2) Fortalecer la gestión del compartimento de cola del escudo.

Durante el proceso de avance, la presión del agua de la incisión suele fluctuar debido a fallas del equipo y errores operativos. Cada vez que se aumenta la presión del agua de la incisión, se debe realizar un avance de prueba y se debe contratar a una persona dedicada para observar la fuga de lodo en la cola del escudo, y luego se aumenta oficialmente la presión del agua de la incisión y se lleva a cabo la excavación normal. Al mismo tiempo, también se debe prestar atención a aumentar la protección del cepillo de la cola del escudo en la propia máquina del escudo y controlar estrictamente la inyección a presión de la grasa de la cola del escudo cuando esté en uso, el compartimiento de la cola del escudo debe revisarse regularmente; , con un promedio de una inspección exhaustiva cada 30 vueltas antes del ensamblaje del segmento, la carcasa del protector debe limpiarse de residuos para evitar daños al cepillo de cola del protector.

(3) Contramedidas para fugas de lodo en la cola del escudo

Cuando se descubre que la fuga en la cola del escudo es grave, prepare dos líquidos (líquido A y líquido B) con un tiempo de fraguado inicial corto para revestimiento (sección) Para el rejuntado detrás de la pared, la posición de rejuntado debe ser de 5 a 8 vueltas detrás de la pared. Reduzca adecuadamente la presión del agua de la incisión, pero la cantidad de ajuste no debe exceder los 0,5 kg/cm2. Si la fuga de lechada no se controla eficazmente en este momento, los últimos 6 a 8 anillos deben sellarse con inyección a presión de poliuretano. Para evitar fugas de lodo, fugas de agua y acumulación de agua en el túnel, se instala una bomba de agua grande en el túnel para usarla cuando sea necesario.

4.2 Medidas para evitar el hundimiento de los estratos del fondo del río

(1) Controlar la estabilidad hidráulica de la incisión

Durante el proceso de avance, la presión del agua del La incisión debe basarse en la configuración del valor de diseño y, lo que es más importante, ajustarse a los niveles cambiantes de la marea durante el avance. Por lo tanto, durante el avance de la máquina de protección, el rango de fluctuación de la presión del agua de incisión debe controlarse estrictamente, generalmente dentro de 5 del valor establecido, para garantizar la estabilidad de la superficie de corte.

Especialmente cuando la máquina de protección cruza la sección media del río con un espesor de solo 7,48 m, la presión del agua de incisión debe controlarse manualmente y el valor de la presión del agua de incisión debe establecerse en 120 KPa. Si es necesario, ajuste manualmente los parámetros de construcción, establezca los parámetros de control de límite superior e inferior de la presión del agua de incisión al cambiar la válvula VE y pasar al estado de derivación, y mantenga registros. Antes de continuar con la construcción todos los días, verifique la apertura y el cierre de la válvula VE y el estado de funcionamiento del sistema PLC. Bajo la premisa de asegurar que el sistema controle la presión del agua por encima y por debajo de la incisión, se puede realizar una excavación normal. Al mismo tiempo, está previsto medir el nivel de la marea cerca del eje del túnel diseñado. El nivel de la marea se registrará cada 20 minutos durante el horario normal, y el período de rápido ascenso y descenso del nivel de la marea se cifrará. 10 minutos para garantizar la precisión de los datos del nivel de marea.

(2) Aumentar la cantidad de lechada

Si se descubre que el asentamiento en el fondo del río es grande (> 5 cm), se debe aumentar adecuadamente la cantidad de lechada simultánea, y si Si es necesario, se debe agregar detrás de la pared de revestimiento (sección). Realice lechada adicional. La cantidad de lechada debe alcanzar más del 130% del espacio teórico de construcción.

4.3 Medidas para evitar que el túnel flote

(1) Controlar estrictamente la postura de la máquina de escudo y el segmento.

Durante el proceso de túnel de escudo, reforzar la vigilancia del túnel es una medida positiva para evitar que el túnel flote. El control de actitud de la máquina de protección y los segmentos puede controlar eficazmente la flotación del túnel;

a. Mida la rotación de la máquina de protección en la dirección de excavación y controle el ángulo de rotación a 0,3 grados;

b. Uso El medidor de recorrido del gato mide el gato, calcula los datos de medición, analiza el valor de corrección de dirección y selecciona el gato;

Mide posiciones verticales y planas. Para medir con precisión la posición de la máquina de escudo, la corrección se verifica cada 2 vueltas y la posición actual se establece constantemente en el punto conocido de las nuevas coordenadas. La desviación vertical y plana de la máquina de escudo debe controlarse dentro de los 50 mm y la actitud del escudo no debe cambiar demasiado ni con demasiada frecuencia. Al avanzar, no realice correcciones drásticas o de emergencia. Preste más atención al espacio entre el segmento y la carcasa del escudo para reducir el impacto de la construcción del escudo en el efecto de sellado de la cola del escudo;

d. La actitud del segmento debe controlarse estrictamente, y la elevación y la desviación del plano se controlan dentro de 50 mm, la planitud de cada segmento adyacente se controla dentro de 4 mm y la planitud de los segmentos longitudinales adyacentes se controla dentro de 5 mm.

(2) Responsable de la selección de segmentos específicos.

Utilizando el sistema de guía de la máquina del escudo y métodos de medición manual, el valor del espacio entre la cola del escudo y el último segmento del anillo se mide con precisión desde las cuatro direcciones: arriba, abajo, izquierda y derecha. Cuando se tuneliza el escudo xx, controle estrictamente que cada valor sea inferior a < 40 mm y luego combine los datos de medición y los datos de la línea del túnel del sistema de guía para seleccionar el tipo de segmento del siguiente anillo para garantizar que la actitud del segmento siga la máquina del escudo. .

(3) Mejorar la calidad del rejuntado sincrónico.

Mejorar la sincronización entre la lechada y el avance del escudo para que la lechada pueda llenar los huecos del edificio a tiempo. Las posiciones de inyección sincrónicas están en las posiciones 11 y 5, 1 y 7 de la cuarta sección del anillo. La secuencia de inyección específica se puede determinar basándose en los resultados de las mediciones de esta sección. Se utiliza cuando la cantidad de relleno de lechada es inferior a 110.

4.4 Prevenir la formación de torta de lodo

(1) Fortalecer el sistema de responsabilidad del personal de la sala de control central

Con base en los datos geológicos existentes, realizar análisis tempranos de posible formación de torta de lodo El área de la máquina de escudo se analizó en detalle, y cuando la máquina de escudo viajó a esta área, se requirió que el personal en la sala de control central monitoreara estrictamente varios parámetros de la máquina de escudo. Si hay condiciones anormales (aumento de la relación de descarga de lodo, reducción del caudal, aumento de la presión de entrada del lodo, cambios en el empuje y la torsión), es necesario determinar rápidamente si se forma una torta de lodo.

(2) Controlar estrictamente las especificaciones de funcionamiento.

Está estrictamente prohibido realizar operaciones bárbaras únicamente por el bien del progreso y realizar un control científico y razonable durante el proceso en estricta conformidad con las especificaciones operativas. Durante el proceso de excavación, especialmente en áreas donde se puede formar revoque de lodo, se debe controlar la proporción de lodo para evitar que se reduzca la formación de revoque de lodo.

(3) Medidas técnicas

Si se encuentran signos anormales, la gravedad específica del lodo debe reducirse a tiempo y se debe usar agua a alta presión para impactar el lodo. torta de manera oportuna para reducir la posibilidad de que se forme torta de lodo y disolver la torta de lodo que se formó inicialmente.

5 Conclusión

La construcción de un área de cobertura poco profunda es la clave para el éxito o el fracaso del proyecto del túnel Shield XX. Desarrollar planes de construcción estrictos, fortalecer la gestión de la información durante el proceso de construcción y centrarse en controlar cuatro aspectos: prevención de fugas, prevención de hundimientos, prevención de flotación y prevención de colisiones para garantizar la seguridad de la construcción en secciones de cobertura poco profunda.

El 17 de julio de 2004, la sección protectora de Lijiao a Dashibei de la Línea 3 del Metro de Guangzhou pasó sin problemas por Sanxiang Lane y no ocurrieron problemas importantes de seguridad durante los casi 30 días de construcción. La dificultad y la velocidad del viaje de S.H.I.E.L.D. a través de las Tres Calles del Perfume son poco comunes en China. Las líneas izquierda y derecha del proyecto del túnel de protección de la sección Li-Da deben cortarse dos veces. El éxito de este xx ha sentado una buena base para la siguiente etapa del túnel de protección a través de las aguas del río Perla Sur, de 517 metros de ancho, y también es de gran importancia para la apertura de la Línea 3 en 2006.

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