地铁盾构始发关键技术探究

发表时间:2020/7/23   来源:《工程管理前沿》2020年4月第10期   作者:田浩
[导读] 伴随着社会经济的高速增长与城市化建设脚步的加快,
        摘要:伴随着社会经济的高速增长与城市化建设脚步的加快,地铁工程建设规模不断扩大。盾构法是一种在地下挖掘隧道的施工方法,在城市的地下铁路、电力通讯、上下水道和市政设施等得到了广泛的使用,尤其在地铁的隧道中使用的非常频繁。盾构法虽然有着诸多的优点,但由于不同城市的地理环境与轨道网络的不同,使得盾构结构也要做出相应的改变调整,特别是在穿过地面建筑物的时候,对施工的技术有着很高的考验。本文深入讨论如何在盾构施工中的始发阶段提高施工速度、提高安全系数,通过一些细节的把控和调整,让地铁盾构始发技术更具有先进性、科学性、安全性、实用性。
        关键词:盾构;始发;施工技术
        引言
        盾构法在地铁领域施工中应用比较广泛,但是还存在很多的技术难点亟需突破,例如地铁盾构始发装置的组装以及拆除等,需要通过相应的设计比选,形成一套施工速度更快、安全性能更高的组装与拆除反力架等装置的施工方法,让施工技术更加先进、科学、实用。
        1盾构始发施工技术
        从整个盾构施工的流程进行考虑,盾构始发是其中尤为关键的一部分,同时也是确保地铁质量的基本保障。关于盾构始发,其需要使用到盾构机设备,其主要在始发井内展开作业,首先主机部分需要进行定位操作,而后刀盘持续向前推进并进去到围岩之中,严格遵循指定的线路展开掘进施工,最终到达区间隧道处。地铁文件中做出明确的规定,即以盾构始发为基准,在其后的40m区域内则为盾构始发段,关于到达段,其指的是刀盘直径的5倍位置处。
        2地铁盾构始发技术的难点分析
        在工程初始阶段,需要将盾构机组进行组装调试,对于反力架的稳定性、端头加固的质量和地层地表的检测等多方面都要注意,其中存在着较多的施工难点。
        2.1端头加固质量的控制
        盾构在洞门维护的结构被拆除后,需要顶在掌子面前,要对加固体进行同步的二次注浆,确保端头的整体稳定性,因此要保证端头的加固质量。
        2.2对始发姿态的定位
        盾构始发的基座要进行准确的定位,保证盾构姿态能够符合相应的标准要求。要确保反力架的稳定性,从而提高负环拼接的效率。
        2.3对地层地表的检测与设备的熟练操作
        不同的地质环境有着大同小异的施工方法,要在施工前对当地的地质环境、地层地表等信息调查清楚,尽可能的减少时间成本,提升工作的效率。盾构选型要始终的把地质因素放到首位。一旦确定选型的完成后,就要完全的按照所确定下来的地层与设备的认识,来进行相关的数据参数的选择、渣土的改良等措施。
        3盾构始发的关键技术
        3.1端头的土体加固
        要根据相关的地质情况,全面掌握端头的土体情况。在盾构始发前,要对端头的土体进行加固,常用的加固方法有旋喷加固、冷冻加固、注浆加固和搅拌桩加固等。而加固区的长度一般要高于盾构的主机长度,在施工前还要对钻芯进行取样试验,来确保加固的设计效果.对于一些干燥但又需要达到一定湿度的区域地段,还要采取补充降水等措施。
        3.2洞口维护的结构凿除
        在完成了端头的加固后,还需要对盾构机进行组装。要确认洞门维护结构,利用打探孔初步了解前方的地质条件,在确认了周围的地层不会渗水后,才可以进行下一步的操作。对于一些发现的问题,例如加固的质量不达标、地质出现缺陷等情况,要及时做出补救措施。对洞门维护结构进行拆除的时候,一定要把握好时机,对吊装的空间、能力等进行合理的分块。在外围的维护桩破除之后,要根据断土层的暴露时间以及稳定性来决定是否需要喷浆加固处理。另外,在地铁盾构始发前还要对洞门的净空尺寸进行测量,确保在设计的轮廓范围内没有钢筋混凝土的侵入。
        3.3洞口密封
        必须要进行洞口密封处理,这是避免背衬注浆外泄的必要手段。在围绕洞口密封展开施工作业时,需要划分为两步进行,具体如下:(1)对始发洞门进行预埋处理,需要注意的是,所有预埋件都需要与车站的结构钢筋处于紧固连接状态;(2)做好盾构始发的准备工作,首先需要将残留在洞口的碴土清理干净,在此基础上方可展开洞口密封处理。


        3.4洞口始发导轨的安装
        当结束围护结构的破除施工后,需要严格控制好盾构始发端部与洞口围岩之间的间距,二者应当留有一定的空隙,进而为刀盘提供一个良好的运行环境,避免盾构发生“低头”现象。有必要在始发洞内设置导轨,这是确保盾构始发稳定性的必要基础。在进行始发导轨的安装作业时,应确保导轨末端留有一定的空间,由此避免始发导轨对刀盘的正常运行造成影响。
        3.5反力架的安装
        盾构推进时需要一定的反力,反力架充当了提供反力的作用。反力架通常为钢结构,在安装反力架之前,要对反力架的底板进行必要的清理。安装过程要确保反力架的精确定位,让盾构机的中心轴线能够始终保持垂直。在反力架的安装过程中,要严格的控制偏差,尽量的保持在10mm的误差范围之内。
        3.6负环管片的安装
        负环管片安装之前要进行系统的检查,确保不会对盾尾刷造成影响,保证在拼装之后可以顺利地向后推进,安设的厚度不能小于盾尾的间隙宽度,保证管片可以始终固定在一个位置.在完成负环管片的拼接后,还要对管片进行后移.速度要缓慢,在完成后移的过程后,还要控制其与油缸的行程间距.管片会在后移完成后进行脱离,要确保管片与始发基座的锲子锲紧,防止管片在成型后出现脱落或者下沉的现象.钢负环的位置要始终被油缸所控制,与负环管片之间的间隙用软木进行填充,当二者进行靠拢的时候,要将负环管片焊接在钢负环的上面,让负环管片可以接替钢负环进行连接工作.在盾构始发的过程中,要考虑到负环管片的定位与稳定性,采取一定的错缝拼接,但要避免在拼接与拆除过程中出现过于复杂的步骤,还要防止负环管片出现损坏的现象.面对一些地层地表条件较好的地段时,可以使用通缝拼装取代错缝拼装,将会更加有利于盾构机的后期拆除和材料的运输.
        3.7试掘进施工的控制
        在后期的施工阶段,还需要对参数进行确定:掘进的模式选择和相应的操作控制、盾构机的掘进控制等。掘进的模式有敞开式掘进、半敞开式掘进、土压平衡掘进,盾构机的掘进控制方式有直线段推进和地层变形控制、曲线段推进和地层地形控制、盾构掘进中的方向姿态控制等。
        4盾构始发注意事项
        ⑴盾构破除洞门前对始发井端头土体进行加固,通过地面垂直钻芯取样检查土体加固质量,检查加固土体的强度与渗透性,达不到始发要求时,应对洞门进行水平注浆加固补强。⑵盾构吊装组装严格安照施工方案进行,保证盾构机正确组装及调试,使盾构在始发前具备良好的运转状态。⑶始发基座、反力架严格按照图纸进行安装与定位,确保满足盾构始发要求。⑷始发洞门砼破除前进行探水试验,安装单向阀,如有明显渗漏水现象,需对洞门进行水平注浆加固,直至加固满足要求后方可破除洞门砼。洞门砼破除时严格按破除顺序进行。⑸洞门密封装置按图纸进行制作与安装,保证安装精度,安装完毕后用方木进行必要的保护。⑹在洞门钢环上焊接导向轨,导向轨高程与始发基座导轨高程一致,防止盾构出洞时发生叩头现象。⑺拼装负环管片时严格控制总推力及推进油缸行程,在盾尾间隙处填塞方木来控制负环管片的姿态,负环脱出盾尾时及时进行管片支撑,防止负环管片变形过大造成后续管片拼装困难。⑻盾尾完全进人洞门后,调整洞门密封,并及时进行同步注浆。如密封洞门出现明显渗漏水时,可通过管片注浆孔进行二次注浆止水。⑼盾构始发段同步注浆宜适当加快浆液凝固时间,注浆时严格控制注浆压力,定期对注浆管路进行清洗。(10)为防止盾构推进时盾体发生扭转,在盾壳外侧焊接防扭装置,并在进人洞门密封前将其进行割除。
        结语
        随着地下空间的不断开发,盾构技术得到了越来越广泛的应用.在如今的地铁隧道、市政地上地下水道、通信管道等工程领域得到了普遍的应用,相关的技术人员与施工人员还要不断的完善与探索盾构施工的技术,尤其在始发和到达施工技术方面更要加大投入力度,从而保证更好地控制地表的沉降,使得地铁隧道工程质量朝着更加安全稳定的方向发展.
        参考文献
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