高承载防渗透果冻浆应用

机场联络线JCXSG-13标盾构掘进过程中需要长距离下穿浦东机场飞行区,机场滑行道、卫星厅高杆灯塔、卫星厅、机场捷运隧道(盾构区间)、架空管道支柱等众多建(构)筑物,盾构在⑦2全断面砂层中掘进约1900米,隧道呈“V”字坡,隧顶埋深12.11米至51.00米,这也是上海目前埋深最深的盾构区间。通过使用高承载防渗透果冻浆(以下简称:果冻浆)减少盾壳与土体间摩擦阻力,同时果冻浆有效填充了盾壳与土体间的间隙起到了承载作用,预防地面沉降。


01工程概况

机场联络线JCXSG-13标项目位于浦东新区祝桥镇,区间线路总长度约5.7公里,包含浦东机场工作井、南回转匝道桥墩托换、区间隧道及相关附属工程等。其中,浦东1号2号航站楼站至浦东3号航站楼站区间,左线长约436.5+2598.3米、右线长约436.3+2597.2米。

难点

难点 1):穿越全断面⑦₂层砂层,隧道呈“V”字坡,隧顶埋深12.11米至51.00米。
难点 2):中间段盾构机推进全断面砂土层,砂土层流动性强,且富含承压水。
难点 3):下穿机场飞行区跑道、卫星厅、高杆灯塔拔桩区、浦东机场S1-S4捷运隧道、架空管道。

02高承载防渗透果冻浆使用

通过向盾壳和土体之间形成的空隙内压注果冻浆,减少盾壳外的摩擦阻力和预防盾壳外形成的砂土堆积,从而解决盾构及掘进过程中推力过大,停机后复推困难等问题。

03推进数据变化情况

1使用果冻浆前后推力变化情况:

左线423、424环未使用,425环开始使用果冻浆

左线盾构推进至全断面砂层后盾构推进正常,但盾构总推力高于同埋深地层推进时情况,经分析盾构推进423、424环从盾构开始推进45分钟内总推进力的变化曲线情况,这两环总推力平均在78000kn。

从425环开始通过中盾预留孔位注入高承载防渗透果冻浆,统计分析425、426、427   环从盾构开始推进45分钟内总推进力的变化曲线情况,这三环总推力平均在62100kn,使用前后盾构总推力下降20.3%。

2持续使用果冻浆盾构

推进时推力情况:持续使用果冻浆后盾构推进参数稳定,

统计从422环至480环共计58环盾构推进过程中盾构总推力变化情况,从425环开始使用果冻浆,通过图表可以观察到使用果冻浆前后盾构总推力从之前的78000kn,使用果冻浆后盾构总推力逐渐稳定到60000kn左右,总推力上下浮动较小, 使用果冻浆可以减少盾壳与土体间的摩擦阻力。

3停机复推时注入果冻浆

推进前后盾构推力变化情况:

停机使用果冻浆,复推后推力下降明显盾构推进461环前由于泥水设备需转接接中继泵盾构停机,在复推时出现推力过大,超过预警值,导致刀盘扭矩虽然可控,但因推力飙升,盾构无法正常掘进。项目专家会议推测为盾构机因长时间停机,在地下水的浸入影响下,砂性地质逐渐将盾构机中盾及尾盾紧密包裹,使盾构机受困与粉砂地层中,需要开展盾体脱困作业。 此时项目采用果冻浆工艺,使用特制的高压柱塞泵,从中盾壳体预留径向注浆孔位注入约1.2m³果冻浆后重新推进,盾构推进逐渐恢复正常。当环掘进里程超过600mm后,约耗时1小时,盾构基本脱困,总推力持续稳定65000kn左右。


总结 | SUMMARIZE

大直径泥水盾构穿越全断面砂层,使用高承载防沉降果冻浆工法,在盾构施工段的应用案例无论从推力扭矩都证明了此工法盾构的推力都有下降趋势,在停机复推期间也有效帮助机体脱困,刀盘扭矩也保持在合理的范围,证明了高承载防沉降果冻浆在包裹盾体外周后具有显著的润滑和减阻效果,减少盾体与土体间的直接接触摩擦,同时快速填充盾壳与地层处间隙,预防地面沉降,稳定地层。