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  2. 地鐵盾構鋼套筒接收施工技術的解析

    2020-07-10 15:48:47 hu 3
      1.工程概況
      本項目盾構區間為福州地鐵2號線沙堤站小里程始發,至區間豎井調出,區間單線長424m。接收端地質條件由上而下為素填土、殘積黏性土(硬塑)、全風化石英正長斑巖、強風化花崗巖(砂土狀)、強風化石英正長斑巖(砂土狀)、強風化石英正長斑巖(碎塊狀),基巖裂隙水賦存于強風化花崗巖(砂土狀)<7.1>層、強風化石英正長斑巖(砂土狀)<7.1.2>層、強風化花崗巖(碎塊狀)<7.2>層、強風化石英正長斑巖(碎塊狀)<7.2.2>層及中風化花崗巖<8>層,地層場地本層水埋深6.82~7.20m,水位標高7.63~8.02m,主要接受側向徑流及越流補給,以側向徑流方式排泄,受雨季影響較大。為保證盾構安全到達接收,采取在中間豎井設置鋼套筒的形式進行盾構接收工作。
      2.接收鋼套筒制作和安裝
      鋼套筒的制作選用原材料規格為:鋼板厚度16mm,助板厚度24mm、寬度為200mm,助板在鋼套筒中起到加強的作用,其間距在橫向和縱向上的要求分別為每道400mm、500mm?,F場測量盾構接收端頭井的相關參數,鋼套筒全長12m,筒徑長7.1m,重量為94t左右,鋼套筒內部容積可將M1.5砂漿裝載大概538m3。H400×300的型鋼作為支撐材料來支撐鋼套筒的端面,400×300型鋼作為預埋材料來支撐并約束鋼套筒側邊。進行鋼套筒的制作時,進行分塊操作,一段內包含兩塊,段與段之間相隔2m,連接使用螺栓完成,并在每段套筒上預留4個直徑為50mm的注漿孔。鋼套筒安裝成型后,預留2個規格為800×800mm的孔,可進行泄壓控制也可用于檢查,并且在套筒后方進行規格為1800×1000mm的孔徑預留,用于出渣。同時在洞門間隙、連接等地方使用M7.5砂漿進行回填,預防盾構機在使用過程中出現“磕頭”現象。
      套筒安裝前期,預先對井口盾構體的中心線進行確定,在中心線的位置安裝鋼套筒,確保A塊底座鋼套筒的安裝一步到位,為了使螺栓連接更加精準,對安裝好的A塊底座鋼套筒再次使用千斤頂進行細節調整。對洞門環板和過渡連接板兩部分進行連接時,應采取焊接等方式使其連接緊密牢固。
      連接基準環的上部和A塊,基準環的下部和C塊,需保證連接牢固。進行C塊安裝時,首先連接基準環與其頂端的封蓋,然后再安裝C塊,與此同時對B塊使用倒鏈葫蘆進行細節調整,確保C塊有足夠的空間進行安裝,最后將所用到的連接螺栓擰緊。
      3.盾構機鋼套筒的接收
      3.1準備器材
      進行封鎖洞門的施工時,提前在現場準備雙液漿及壓漿泵,方便注漿工作進行和對洞口進行封閉,并將二次注漿采用的工具在隧道相應位置準備到位。同時也要提前準備電焊機、鋼絲繩、氣焊設備、雙快水泥、吊帶、排水泵、照明工具、卡環等施工器材。
      3.2盾構姿態復核測量
      為了明確盾構的方位和到達姿態在貫通前進行復核測量,測量結果作為盾構到達區域的推進坡度、施工軸線的控制依據。目的是為了盾構施工按照方案實施,并以規范姿態進入鋼套筒。測量結果可輔助工作人員對加固土體與刀盤、動圈與地連墻的位置進行了解,方便對盾構機進洞進行指引。
      3.3盾構到達段掘進施工
     ?。?)嚴格控制盾構施工參數盾構掘進過程中要對土壓進行平衡,最好將土壓穩定在小幅度范圍內。當掘進至加固區時,要對其進行降壓處理,此階段土壓范圍大概為150~170Kpa。并且進入加固區時,使盾構以抬頭的姿態進入,目的在于減少該段出現盾構機磕頭的問題。具體壓力值應通過監測分析進行調節。
      盾構施工時,向加固區掘進,遇到土層質地較硬,為了施工安全,對加固區土層進行磨削掘進,這種方法可減小周邊土體的形變但速度較慢,綜合考慮控制施工速度不超過15~10mm/min,刀盤的扭矩范圍不超過2000kNM。
     ?。?)對出土量進行控制
      進行推進作業時要對作業產生的出土量進行控制,通過出土量的多少對作業區土壤的加固程度進行判定。一旦發現出土量不符合常規,要及時上報實際情況。
     ?。?)注漿控制
      掘進的同時對形成空隙進行同步注漿,緩解由于施工造成的地面塌陷。由現場施工分析得出,注漿量由產生的建筑空隙來決定,為建筑空隙的200%~250%,注漿的理論范圍為每環5~6m3,實際值參考監測數據進行動態調整?;静豢赡芡耆刂频孛孀冃?,故調整壁后注漿使用的漿液。當盾構機掘進至鋼套筒時,選取盾尾外5環的點完成雙液漿封堵“打環箍”工作,并在挖掘過程中對注漿量的飽滿程度進行判斷。
      注漿用漿液約9~11s出現凝膠,凝膠強度為在1h、3h、28d時分別達到了0.06MPa、0.10MPa、2.5MPa。具體的材料配比按照現場需求可進行適當調節。當刀盤掘進至明洞中時,要加速管片的拼裝。拼裝過程中注意螺栓的緊固程度,出現問題及時進行復緊。通過吊裝孔拉緊10環管片,保證管片縫隙不會由于盾構反推力不足而增大,防止密封效果不好引起滲漏。
      4.鋼套筒盾構接收的工作要點
      4.1接收前第9環施工要點


      刀盤進入鋼套筒初期時,會接觸到加固土體,此時應對土壓進行控制,略降低土壓至范圍150~170kpa內,控制推力和掘進速度的最大值分別為1200t、15mm/min,刀盤的扭矩范圍為1300~1600kN·m。注意在刀盤掘進的同時進行及時單液漿注漿,并確保盾構姿態和洞圈、鋼套筒的測量偏差不超過10mm。
      4.2接收前第8~6環施工要點


      刀盤向鋼套筒掘進時,刀盤位置處于加固層,此時應對土壓進行控制,略降低土壓至范圍130~150kpa內,控制推力和掘進速度的最大值分別為1000t、15mm/min,刀盤的扭矩范圍為1300~1600kN·m。注意在刀盤掘進的同時進行及時注漿,并密切觀察施工造成的地面沉降。
      4.3接收前第5環施工要點
      進行接收前第5環施工時,首先將盾構機的刀盤伸進洞門圈,此時進行回填的砂漿層為前邊的土層,對土層進行適當降壓,使其壓強保持在80~110kPa,并將挖掘速度、推力的上限分別控制在15mm/min、1200t,刀盤扭矩以1300~1600kN·m為標準。同時對洞內及時進行注漿。刀盤進入鋼套筒到達砂漿層,要對土壓進行控制,稍微降低壓強使其范圍在50~80kpa,同時控制刀盤進入推力和速度最大值分別為800t、15mm/min,并使其扭矩達到范圍1000~1200kN·m,同時洞內及時進行注漿。
      當刀盤掘進在鋼套筒內距離盾尾1000mm時,要通過二次注漿來填補分界處的空隙,為了將加固區和原狀土間間隙完全封堵,可在壓力不超過0.2MPa時加大注漿量。
      5.保障盾構施工安全的措施
      為了保障盾構施工安全進行,在鋼套筒的連接點要進行防水作業,再次檢查連接螺栓的緊密性,進行填充作業前,使用雙快水泥、止水帶等材料從鋼套筒內部將縱縫封堵,保證回填后明洞中土層緊密,強度和抗滲性達到標準。萬一有漏水現象發生,通過提前設置的注漿孔進行注漿修補,必要時可使用聚氨酯完成漏水修補。
      6.結語
      綜上所述,在富水復雜地層使用鋼套筒進行盾構接收工作,其模擬了土壓平衡狀態,能很好地避免接收時加固效果不好而出現的涌水、涌砂風險,防止了水土流失,減少對周邊環境的擾動,大大降低了接收的風險。本標段在富水復雜地層中采用鋼套筒形式進行盾構接收,無涌砂、漏水現象發生,同時在工期上比采用高壓旋噴樁進行端頭加固節省約時間30d,效果明顯。因此,該技術值得推廣應用。


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