探析盾构区间测量投点打孔

发表时间:2021/4/29   来源:《科学与技术》2021年29卷3期   作者:董震永
[导读] 近几年以来我国经济高速发展,公共交通的领域发展更加迅猛。
        董震永
        中咨工程管理咨询有限公司,北京 100048
        摘要:近几年以来我国经济高速发展,公共交通的领域发展更加迅猛。地铁作为一种地下轨道交通,很大程度上方便了人们的出行。然而在地铁施工的过程中,区间隧道施工一直是一个难点。因此积极探索地铁区间隧道盾构法施工中的测量技术具有积极的探索意义。本文结合19号线支线清河站南侧盾构区间测量投点打孔的工程概况,详细分析了19号线支线清河站南侧盾构法施工技术难点与措施,旨在为今后类似工程指导借鉴。
        关键词:盾构区间;钻进速度;盾构区间测量;投点打孔
        一、工程概况
        19号线支线清河站南侧盾构区间起于箭亭桥东南象限、北五环及清河南侧,止于小营西路盾构始发井,该区间计划从大里程往小里程方向掘进,即采用盾构法由北向南施工。盾构区间左线起始里程为ZK2+862.680,终止里程为ZK5+278.406,含长链21.519m,区间左线总长2394.207m;区间右线起始里程为YK2+862.680,终止里程为YK5+275.241。区间右线总长2412.961m。区间左右线间距13.0m~17.81m,区间最小半径R=350,最大坡度为21.350‰,区间覆土15.311~26.101m m,轨面埋深20.421~31.211m。
        二、工程重难点分析及对策
        (1)地层中存在承压水和卵石圆砾层,一次性钻穿管片成孔后洞内存在涌水涌砂风险,如何保证确保一次性成孔后及时止水为本工程重点。
        应对措施:
        ①结合地质情况在钻孔位置2m半径范围提前做好加固止水处理,并在洞内对应钻孔的位置附近2环管片进行开孔二次注浆,确保钻孔部位达到注浆加固效果;
        ②钻机成孔时,钻头钻到管片背面后,停止钻孔施工,在洞内对应的注浆孔位置安装注浆球阀进行开孔检查,检查是否有明水流出,水否否带压力,是否达到止水效果,如存在风险进行再次加固后;
        ③钻机钻到管片背后时,先停止施钻,在洞内对应安装好注浆头后进行开孔放水与孔身内的泥浆,待泥浆放完后再进行钻磨管片施工;
        (2)如何保证地面钻孔的垂直度为本工程施工难点。
        ①钻机就位前将场地进行平整,钻机就位后确保钻机的水平,开钻过程中不间断的校核钻机的钻杆垂直度;
        ②选用优质设备进行钻孔施工,钻机采用SH5000履带式进口钻机,钻头采用133合金钻头,在软土地层施工垂直度能得到有效保证;
        ③洞内的注浆孔的坐标测量与地面钻孔位置的坐标放样精度要保证在3cm以内,确保地面钻孔到洞内注浆孔能对应,如果不对应,采取在同一位置用地面钻孔进行扩孔。
        三、打孔位置选择确定
        根据现场情况考虑钻孔可能造成周边环境带来风险,选择地面环境风险影响最小,经过现场踏勘及征地协调,拟定打孔位置确定在左、右线1430~1440环(1716m)范围左右。
        四、钻孔孔位测量放样
        (1)根据洞内目前导线测量拟开孔管片顶部注浆孔位置的坐标,同时测量拟开孔位置的管片拱顶标高,注意洞内导线的精度要求≤3cm;
        (2)利用拟打孔位置的控制点在地面进行地表钻孔孔位测量放样,将洞内的坐标放样到地面,确保洞内与地表钻孔位置对应;
        五、注浆加固
        首相采用地面注浆加固(加固范围孔身范围2m,孔位500mm梅花型布置,深标高为管片顶部2m位置)完成后,将拱顶的注浆孔开孔,安装注浆球阀,检查是否有明水流出。并将洞内管片成孔位置前后2环管片顶部3个注浆孔打开注浆孔进行注双液浆,将隧道顶部开孔范围内进行止水加固。
        如遇注浆后止水效果无法达到要求,地面注浆与管片壁厚二次注浆没有连接造成地下水通道的情况,在洞内进行补强注浆。补强洞内注浆措施:采用Ф32*3.25mm钢花管注浆,注浆深度1~2m,扩散半径0.5m。
        六、钻机成孔
        (一)场地平整
        注浆加固完成后对场地进行清理和平整,再次进行钻孔孔位测量放样。


        (二)钻机就位
        采用SH5000履带液压式钻机,钻头采用φ133mm合金钻头,钻杆133mm,钻杆内径113mm。在平整场地上就位后,采用水平尺测量钻机就位后的平整度。利用测量仪器校核钻机钻杆的垂直度。确保钻机成孔的垂直度。
        钻机摆放平整度要求≯1‰
        钻机钻杆垂直度要求≯2‰
        (三)钻机成孔
        (1)预先测量出地面标高与洞内对应管片标高,计算出设计孔深;成孔直径为133mm。
        (2)钻机就位时,保持底座平稳,不发生倾斜移位。钻头中心采用桩定位器对准桩位。为保证钻孔的垂直度;
        (3)在钻进过程中,设置钻机导向装置,利用双向调节标尺或锤球调整钻杆垂直。在泥浆池存一部分泥浆后正式钻孔。开孔时做到稳、准、慢,钻进速度根据土层类别,孔径大小,钻孔深度及供浆量确定。钻进施工时泥浆沿着泥浆沟流向泥浆沉淀池,泥浆经沉淀循环,形成钻孔施工的泥浆循环系统。施工时设专人清除泥浆沟和沉淀池中的沉碴。针对不同的地层,司机应采取不同的进尺与钻进回次,钻孔应连续进行操作,中途不得停止,并在钻进过程中随时查验,以保证钻孔垂直度。
        (四)成孔至隧顶标高
        成孔至隧顶管片标高时,立即停止施钻,然后将洞内对应管片顶部的注浆孔打通进行检查,确认地面钻孔是否上下对齐,如对齐可开始钻磨管片,如未对齐可采用统一钻机扩孔方式扩大孔身直径,确保成孔至洞内管片顶部注浆孔,成孔垂直度变差≯2‰。
        (五)钻磨管片成孔
        确认地面成孔至洞内管片顶部注浆孔时,利用钻机的合金钻头对管片进行缓慢钻磨,转速不宜过大,直接将管片钻穿开孔。开孔前在孔位下放提前放好渣土都接孔身中的泥浆。
        (六)安装套管
        成孔后在钻杆内径采用φ100PVC套管进行安装,位置保持居中,钢套管下口与管片齐平。安装好后进行测量投点试验,确定可操作后将pvc管进行固定,并将pvc管与孔壁进行灌浆加固封孔处理,隧道顶部的管片开孔部位用堵漏剂配合环氧树脂进行临时封堵。
        (七)钻孔周边防护措施
        钻孔周边防护分为施工过程与完成后两个阶段,周边防护措施主要从下面两个方面控制:
        (1)钻孔过程中在施工周边设置临时警戒线,禁止非施工人员进入钻机及吊车施工半径之内。
        (2)PVC套管安装完成后对孔位临时处理,孔口采用转砌120mm厚、1m高的挡水墙,上口覆盖18mm后的多层板并设置醒目标记。
        (八)打孔完成后及时进行测量投点,复核洞内导线。
        七、封孔处理措施
        1、管片开孔位置凿毛
        将管片开孔位置进行凿毛,基面进行清洗,干燥后涂刷环氧粘接界面胶(MAX700)。
        2、将开孔位置内壁安装遇水膨胀止水条,预埋注浆管,管片开孔位置支模封堵。
        3、采用比混凝土管片高一个标号混凝土将整个孔身浇筑成整体,在管片开孔位置往上1m范围混凝土采用微膨胀纤维混凝土。
        4、开孔位置预埋注浆管进行后期注浆止水处理(注超细水泥或环氧树脂封堵)。
        八、结语
        由于盾构机的自动测量系统必须有控制测量的支持才能运作,所以控制测量是盾构隧道测量的基础。为了保证隧道的顺利贯通,我们首先要做好控制测量,然后就是保证自动测量系统的正常运行,定期对盾构姿态进行人工检测,保证导向系统的正确可靠。加强管片姿态检测,及时发现管片的位移趋势,防止管片安装侵限。加强管片姿态的检测同时也是对自动测量系统的复核。打孔钻进速度也是控制垂直度的关键点,本工程:卵石地层钻进速度控制在每米10分钟,粘土地层钻进速度控制在每米5分钟,混凝土管片钻进速度控制在300mm30分钟。
        参考文献:
        [1]崔凯华.城市隧道工程测量技术浅析[J].民营科技,2017(11):82.
        [2]张斌.小半径曲线上大直径盾构精准始发技术[J].铁道建筑,2017,57(11):58-61.
        [3]尹权,张志生.地铁盾构隧道贯通测量误差控制与实施[J].城市建设理论研究(电子版),2017(25):98-99.
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