盾构暗挖隧道内接收综合项目施工基本工艺新工法.doc
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1、盾构暗挖隧道内接受施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-DT-0206-城轨公司 汪远平1 前言1.1工艺工法概况地裂缝是西安特有地质灾害,盾构在地裂缝暗挖洞内接受不同于普通接收井内接受,盾构在地裂缝暗挖隧道内接受空间小,无法垂直起吊等特点使接受更复杂、风险更大。西安发育14条地裂缝严重影响地铁建设,致使西安地区黄土地层盾构暗挖隧道内接受施工越来越普遍,因此将西安盾构在暗挖隧道内接受施工技术总结形成该工艺工法,为西安地铁建设提供了重要施工经验。 1.2工艺原理 盾构机接受托架采用回填混凝土做成弧形导台作为接受托架使用,盾构到达后依照盾构实际平面及高程位置在导台内安顿钢轨,将盾构主机及台车推动至导
2、轨上,盾构机过完后对导台某些进行混凝土回填到设计标高。2 工艺工法特点2.1前期准备投入小。2.2施工风险小,安全可靠。2.3隧道通视效果差,测量工作难度大。2.4办法简朴实用,不需要特殊施工机械和设备。3 合用范畴适合于矿山法隧道洞内接受施工。4 重要引用原则 混凝土构造工程施工质量验收规范GB50204-() 钢筋焊接及验收规范(JGJ18-) 建筑地基基本设计规范(GB50007-)建筑钢构造焊接技术规程(JGJ81-)4.5钢构造设计规范(GB50017-)国家一、二等水准测量规范(GB/T12897-)工程测量规范(GB50026-)4.8都市轨道交通工程测量规范(GB50308-)
3、都市测量规范(CJJ/T8-)5 施工办法依照既有隧道构造形式及段面尺寸,采用在隧道内安装简易钢筋混凝土构造达到盾构接受条件一种施工法。6 工艺流程及操作要点6.1 盾构地裂缝洞内接受施工工艺流程洞门地层加固及辅助降水 接受导台施工及橡胶帘布安装 洞门破除 盾构掘进 盾构出洞施工 洞门施工 6.2 地层加固在盾构接受之前,依照洞口地层稳定状况评价地层,采用有针对性解决办法。如采用旋喷桩加固。加固盾构到达端头土体6m范畴。加固后土体强度需要达到如下指标:无侧限抗压强度0.50.8Mpa,渗入系数K110-10米/秒。在盾构接受前应完毕端头土体加固工作,土体加固强度达到设计规定,取芯效果良好。并在
4、破除堵头墙之前需进行超前探孔,对盾构机前方地质状况和降水效果进行评价,确认无风险后方可进行堵头墙凿除施工,见图6.2。图6.2 端头土体加固取芯6.3 辅助降水在隧道外侧打设8口降水井,井深H=(h+5)米(其中:埋深h为地面到隧道底部),盾构隧道接受施工迈进行降水,见图6.3。图6.3 隧道端头降水井布置图6.4 水平探孔按下图示用风钻钻孔深不不大于2.0m9个观测孔,孔位见图6.4洞门检测孔位图,并进行渗漏水观测,每孔流水不超过30L/h(通过观测流水不成线),容许凿除洞门。图6.4 洞门检测孔位图6.5 接受导台施工及橡胶帘布安装6.5.1 测量准备1 盾构机定位及接受洞门位置复核测量在
5、盾构推动至盾构到达范畴时,对盾构机位置进行精确测量,明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线关系,同步对接受洞门位置进行复核测量,拟定盾构机贯通姿态及掘进纠偏筹划。在考虑盾构机贯通姿态时注意两点:一是盾构机贯通时中心轴线与隧道设计轴线偏差,二是接受洞门位置偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线基本上进行恰当调节。纠偏要逐渐完毕,每一环纠偏量不能过大。2 盾构机到达轴线控制盾构机到达前50m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量,及时纠正偏差保证盾构顺利地从到达口进入。并依照实测洞门位置进行必要调节隧道贯通时盾构机刀盘位置。隧道贯通时其刀盘平面偏差容许值:平面20mm、高程50mm,盾构坡度较设计坡度略大
6、0.2%。6.5.2 接受导台施工1 运用二衬构造形式,依照盾构实际平面及高程位置隧道内安顿简易钢筋混凝土构造和钢轨,将盾构主机推动至导轨上,达到接受条件,见图6.5.2-1。图6.5.2-1 混凝土弧形导台隧道内布置2 钢筋混凝土导台施工1)埋设预埋件:经盾构联系测量及隧道内施工测量,计算出弧形导台轨面高程及中心坐标。现场进行放线定位预埋件位置。预埋件采用25圆钢,长度为50cm,上部套丝10cm用于压板固定钢轨,下部有90弯钩长5cm用于锚固。预埋件施工完毕后测量人员进行符合,保证两条平行预埋件各处中心间距相等。预埋件垂直方向用25钢筋直接锚入二衬仰拱混凝土内,水平方向距二衬仰拱混凝土面5
7、cm用18钢筋进行连接加固,连接加固间距为1m,见图6.5.2-2。图6.5.2-2 预埋件埋设2)模板支设:待预埋件施工完毕之后,该弧形导台施工段依照实测高程两侧支设模板,由于导台中部为弧形一次浇筑比较困难,在坡度较大部位增长收口网以便混凝土浇筑,加快施工进度,避免了支设模板等繁琐工序。3)混凝土浇筑:混凝土浇筑采用泵送混凝土,控制好塌落度是本工序重要环节。完毕浇筑后要及时手面,特别是在铺设钢轨位置表面一定要平整,浇筑完毕混凝预埋件顶将高于混凝土面7cm,以便后期铺设钢轨。浇筑完毕待混凝土面终凝后洒水养护,保证混凝土强度达到使用规定,见图6.5.2-3。图6.5.2-3 混凝土浇筑4)钢轨铺
8、设:依照预埋件埋设位置将钢轨放入预埋件中间,用轨道压板及螺母将其钢轨固定在已成型混凝土斜面上,为盾构机到达空推提供条件,见图6-6。3 橡胶帘布安装为防止盾构机到达时推出碴土损坏橡胶帘布,洞门防水装置在洞门第一次破除,碴土被完全清理干净后安装。安装办法同于始发洞门。一方面,对洞圈预埋钢环上双头螺栓孔进行攻丝清理,上紧双头螺栓后,再点焊固定。另一方面,洞门凿除完毕后,清理渣土,一次性安装完防水密封装置,并穿好钢丝绳,暂且不拉紧。密封装置安装顺序为:橡胶帘布圆环板扇形压板垫圈螺母。防水装置扇形压板上钢丝绳在盾构出洞时要拉紧一次,等到盾尾拖出之后帘布橡胶板落到管片上时,再完全拉紧翻板上钢丝绳,以保证
9、洞门密封效果,防止水土流失导致洞门坍塌,见图6.5.2-4。图6.5.2-4 洞门橡胶帘布安装示意图6.6 洞门破除洞门凿除分三次进行,为以便施工及加快施工进度细节某些作出调节,洞门凿除采用人工作业,总工期为7天,详见洞门凿除施工步序。6.6.1 第一次洞门凿除1 洞门最下部破除难度和风险均比较大,故凿除从下部开始,凿除高度为洞门环梁上约0.61m范畴(破处时外层钢筋需保存),然后按照从上往下顺序进行。凿除示意图见图6.6.1-1。 图6.6.1-1 洞门立面2 下部凿除完毕后,自上而下顺序进行凿除。凿除顺序见洞门凿除顺序示意图,凿除范畴示意图见图6.6.1-2。第一次凿除洞门厚度为800mm
10、。 图6.6.1-2 洞门立面 围护桩截面 洞门凿除顺序示意图 钻孔灌注桩钢筋 第一次凿除范畴 第二次凿除范畴 6.6.2 第二次洞门凿除凿除完毕后,用风镐修整洞门周圈混凝土面,使洞门周边圆顺;第二次凿除洞门厚度为250mm。6.6.3 第三次洞门凿除第三次洞门凿除迅速凿除外围残留钢筋混凝土,将洞门周边钢筋修整切割圆顺,尽量缩短洞门土体无支撑时间;第三次凿除洞门厚度为150mm。6.7 盾构掘进6.7.1 盾构进入到达段后(最后35环),推力控制在1800t以内、推动速度控制在1020mm/min、刀盘转速控制在0.9rpm以内、注浆量控制在3.5方以上,出土量控制在38方左右,平均土压控制在
11、0.14MPa左右。6.7.2 盾构机刀盘进入加固体后,在2至5号点以及8至11号点启动超挖刀, 盾构机刀盘进入加固体2环后,推力控制在1800t以内、推动速度控制在15mm/min以内、刀盘转速控制在0.8rpm以内、注浆量控制在4.5方以上,中部土压控制在0.1Mpa左右。6.7.3 贯通前56环时,进一步减少盾构掘进推力,掘进推力维持在400t左右,推动油缸压力不不不大于4Mpa。在掘进同步,要注意维持土仓内压力保证0.05 Mpa。无论何种状况下,推动油缸压力均不能不不大于6Mpa(特别是在管片安装时)。6.7.4 在贯通前最后3环,规定掘进速度控制在510mm/min,刀盘转速控制在
12、0.5rpm以内并逐渐将土压减小到0。在洞内接受洞门时要密切关注盾构推动系统推动速度和推动压力以及掘进出土状况。6.8 盾构出洞施工6.8.1 出洞注意事项1 盾构进入到达段10米开始,盾构操控手应注意控制好盾构掘进姿态,使盾构机尽量平缓掘进,禁止进行大幅度纠偏动作,以保证盾构机可以平缓到达,推动速度控制在5mm左右;2 盾构机到达推动安装最后两环管片时要将管片注浆孔也所有打穿,以便后续注浆将洞门间隙密实;3 盾构机掘进至盾尾平环板时,先不要急于脱开,要先对最后两环管片进行补充注浆;4 机电工程师要检查接受位置水泵与否正常,并要有备用水泵,以便应急。5 盾构进入到达段后,加强地表沉降监测,及时
13、反馈信息以指引盾构机掘进。6 当管片最后一环管片拼装完毕后,通过管片二次注浆孔,注入双液浆进行封堵。注浆过程中要密切关注洞门状况,一旦发既有漏浆现象及时停止注浆并进行解决。7 当盾构前体盾壳被推出洞门时通过压板卡环上钢丝绳调节折叶压板使其尽量压紧橡胶帘布板,以防止洞门泥土及浆液漏出。在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳,使压板能压紧橡胶帘布,让帘布始终发挥密封作用,如图6.8.1。图6.8.1 盾构机到站示意图6.8.2 准备办法1 对洞门中心坐标进行测量确认;2 安装洞门环板及密封装置;3 洞门封堵材料等各项工作准备;4 端头地面加固注浆孔注浆完后将孔清洗干净,留为盾构机到达时应急时使用,注意封堵
14、管口,防止窜浆。6.8.3 盾构到达施工注意事项1 盾构到达前检查端头土体质量,保证土体含水量及稳定性满足到达规定,确认接受洞内二衬浇注混凝土强度达到100%。2 到达前,在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、木楔、风炮等应急物资和工具。 3 准备洞内、洞外通讯联系工具和洞内照明设备。4 增长地表沉降监测频次,并及时反馈监测成果指引施工。5 橡胶帘布内侧涂抹油脂,避免刀盘刮破帘布而影响密封效果。 6 在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时应尽量出空土仓中碴土,减小对洞门及端墙挤压以保证凿除洞门混凝土施工安全7 在盾构贯通后安装几环管片,一定要保证注浆饱满密实,并且一定要及时拉紧,防止引起管片下沉、错台
15、和漏水。6.8.4 到达测量监测盾构到洞内前150m,要对洞内所有测量控制点进行一次整体、系统控制测量复测,对所有控制点座标进行精密、精确平差计算。在盾构到站前最后一次测量系统搬站中,以精密测设并通过平差地面导线点和水准点为基准,测量测站、后视点座标和高程,每一测量点测量不少于4个测回。盾构到达前50米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量,及时纠正偏差保证盾构顺利地到达高新路站。并依照实测洞门位置进行必要调节隧道贯通时盾构刀盘位置。在盾构到达掘进期间,盾构姿态和管片姿态必要保证每环一测,并及时将人工测量成果反馈给项目技术负责人和项目经理,并及时报送监理。地面监测要3小时一次,监测数据要及时传达。严
16、格控制注浆及吊装时地面沉降和监测围护构造稳定性。地表要埋设观测点, 要严格观测地表变化状况,防止地表变形影响路面及基本管线、建筑物等。6.8.5 最后几环管片安装当隧道贯通后,普通还需安装5-6环管片才干完毕区间隧道管片安装,由于刀盘前端阻力几乎为零,顾千斤顶推力将逐渐减少,千斤顶施加在管片上力也相应减少,因而本次若干管片连接不够紧,从在较大缝隙,影响注浆质量,从而导致掺水。1 做好在后15环管片螺栓紧固和复拧紧工作。安装管片完毕后用风动扳手拧紧所有纵向和横向螺栓,且在下一环掘进值1.5米左右时再次拧紧螺栓2 严格按照操作规程拼装管片,同步防止管片自己浮现错很缝、台阶差。3 管片安装前保证止水
17、条不损坏、不预膨胀,并及时清理管片上注浆掉落渣土和砂浆等。4 在2、5、7、11点位置处,在管片连接螺栓上加厚3m宽50mm长500mm钢板,在盾构正常推动1.5m左右时将相邻两片钢板压紧焊接,保证盾构机在无推力状况下管片自防水密封完好,达到管片自防水规定。6.8.6 洞门封堵待盾构机盾尾后边线处在洞门钢环环面与洞门橡胶帘布之间时,拉紧折页压板固环钢丝绳,保证橡胶帘布整环紧贴盾壳。然后及时通过同步注浆系统四根注浆管路向洞门空隙内注浆。注浆过程需注意观测洞门橡胶帘布四周渗漏浆状况,如浮现渗漏浆状况,停止注浆,待停止渗漏浆后,恢复注浆。洞门注浆完毕后,等待12小时后,盾构机向前推动,盾构机主机整机
18、通过洞门橡胶帘布。经检查无渗漏水后,拆除洞门橡胶帘布。待盾构机盾体所有脱出洞门橡胶帘布,橡胶帘布拆除完毕后用砖将盾构管片与地裂缝隧道洞门之间空隙填充,打开最后一环管片二次注浆孔,进行背后二次注浆,保证盾构管片后缝隙填实二次注浆采用双液浆。空隙封堵见图6.8.6-1,二次注浆见图6.8.6-2,双液浆配合比见表6.8.6。图6.8.6-1 洞门封堵图6.8.6-2 二次注浆效果示意图实验编号水灰比A液:B液(体积比)缓凝剂添加量(水泥用量)浆液密度(g/cm3)凝结时间(秒)配比11:11:101.51.442048表6.8.6 双液浆配比及浆液重要性质表7 劳动力组织盾构施工采用 “两班倒”作
19、业,每班工作12小时,详细劳动力配备见表7-1。表7-1 劳动力使用筹划表序号工 种人数1盾构队长22班长23盾构机操作司机24管片拼装工45注浆工26单、双轨梁47司索工48电瓶车司机49龙门吊司机210机修、电工411养道、接导412看土2共计36接受导台施工,单班作业,总计人数为13人,详细劳动力配备见表7-2。表7-2 劳动力使用筹划表序号工种人数1钢筋工42模板工33混凝土工6共计138 重要机具设备8.1 盾构接受施工重要设备见表8-1。表8-1 施工中用到重要设备表序号设备名称数量规格型号重要工作性能指标1盾构机及后配套设备1.1盾构机主机1台6140mm1050KW1.2螺旋输
20、送机1台233m3/h1.3皮带输送机1套500m3/h70KW1.4管片拼装机1套1.5管片运送机构1台1.6同步注浆系统1台38KW1.7自动导向系统1台激光导向1.8控制系统1台1.9数据解决传播系统1台1.10盾构机后配套托车5节1.11动力泵站1台1.12加润滑油、脂系统2台1.13变压器1台1000KW1.14高压电缆卷筒1台200m1.15水管卷筒、供排水管路1台20m1.16空压机1台2运送设备2.1电瓶车2台Xk45-91540p45t 2.2充电机6台2.3蓄电池组12台2.4运碴车10台2.5管片运送车4辆2.6运浆车4台3起吊、拆卸、安装等施工专用设备3.1 40t龙门
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