冯耕琨
中咨工程管理咨询有限公司,北京 100085
摘要:盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。在大中城市里,用明挖法建造隧道由于场地原因,很难实现。在这种条件下,地铁隧道采用盾构施工法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。但是受城市地下管网建设和轨道交通规划影响,盾构隧道不但将穿越地面建筑物林立的城市已建区,还将下穿各类已有地下建筑物。
关键词:盾构叠落段;始发与掘进;注意事项;质量控制
一、工程概况
清河站~小营西路站~上清桥站区间采用盾构法施工,右线总长2147.35m,左线总长2206.55m。盾构区间覆土约4.25~26.8m,区间设置联络通道两处(如图1)。
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二、施工要求
(一)盾构始发
1)盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度,保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。
2)安装盾构基座和反力架时,要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。
3)拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果,必要时进行补注浆,以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。
4)盾构机盾尾进入洞口后,将洞口密封与封闭环管片贴紧,以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。
5)加强观测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和管片上部轴向支撑的变形与位移,超过预定值时,必须采取有效措施后,才可继续掘进。
6)收集盾构掘进数据(推力、刀盘扭矩等)及地层变形量测量数据。
7)判断土压(泥水压)、注浆量、注浆压力等设定值是否适当并通过测量盾构与衬砌的位置,及早把握盾构掘进方向控制特性,为正常掘进提供依据。
(二)叠落始发及掘进
1)叠落段按先施工下方隧道后施工上方隧道进行设计。垂直叠落段,上下两隧道竖向净距约为2.5m~2.856m。顺序上先拆除负环,后进行中板施工加固。
2)上层区间盾构机及后备套下井调试前,需对上清桥站负三层中板与底板之间架设钢支撑进行中板加固,确保施工安全,钢支撑布置位置不得影响下层区间出土运输。
3)型钢支撑作用于加固盾构机下方,保证盾构机能够正常行驶。支撑架设后应与管片内壁顶紧,并适当施加预应力,但应避免对管片、连接螺栓和防水材料的破坏。
(三)到达掘进
1)盾构暂停掘进,准确测量盾构机坐标位置与姿态,确认与隧道设计中心线的偏差值。
2)根据测量结果制定到达掘进方案。
3)继续掘进时,及时测量盾构机坐标位置与姿态,并依据到达掘进方案进行及时进行方向修正。
4)掘进至接收井洞口加固段时,确认洞口土体加固效果,必要时进行补注浆加固。
5)盾构接收基座的制作与安装要具备足够的刚度,且安装时要对其轴线和高程进行校核,保证盾构机顺利、安全接收。
6)拼装完最后一环管片,千斤顶不要立即回收,及时将洞口段数环管片纵向临时拉紧成整体,拧紧所有管片连接螺栓,防止盾构机与衬砌管片脱离时衬砌纵向应力释放。
三、关键工序质量保证措施
(一)盾构始发质量保证措施
由测量人员准确定出始发基座中线和高程位置,确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。盾构机组装完成后,进行系统和整机调试并经监理工程验收,认可后方可掘进施工。加强洞口扇形压板及橡胶帘布板的安装质量检查,洞门的封堵由专职质检员进行全过程监督,同时安排专人对洞口封堵做跟踪检查,确保洞口封堵完好。
(二)盾构掘进质量保证措施
通过开挖面管理(刀盘和密封舱内的渣土压力)、添加剂注入管理、切削土量管理和盾构机管理使开挖面土压稳定在设定值;每环掘进过程中,严格控制切口平衡压力值,使切口正面土体保持稳定状态,以减少对土体扰动程度;加强盾构施工监测。采取信息反馈的施工方法对盾构机掘进进行质量控制,不断优化施工参数。
(三)同步注浆质量保证措施
1)注浆前进行配合比试验,选出最佳配合比,并根据不同地质情况,适时调整配合比;
2)严格控制水泥浆的搅拌质量,按水泥-粉煤灰-水的顺序投放材料,搅拌均匀,时间充分;
3)注浆要饱满,必要时采用二次注浆补强;
4)同步注浆速度应与掘进速度相匹配,按盾构完成一环1.2m掘进的时间内完成当环注浆量(经验公式计算和注浆量取环形间隙理论体积的1.5~2.0倍)来确定其平均注浆速度。
(四)盾构施工轴线控制措施
通过盾构测量系统随时掌握正在掘进中盾构的位置和姿态,并及时对管片姿态进行复核,通过计算机将盾构的位置和姿态与隧道设计轴线相比较,找出偏差数值和原因,严格对盾构机进行姿态控制,保证隧道轴线与设计轴线的偏差量小于规定的要求。
(五)管片拼装质量保证措施
1)管片质量把控
严格把控进场管片的质量,管片吊装下井和运送时应注意保护管片和止水条,以免损坏。
2)管片防水材料质量保证措施
(1)粘接剂、三元乙丙橡胶密封垫、丁腈软木橡胶垫等材料应具备合格的证明材料,通过质检单位检验后方可使用;
(2)加强管片运输过程保护,运输前制定切实可行的方案和各种预备工作,采用专用运输车运输,确保管片在运输和吊运途中不受损坏。
3)规范管片安装操作
(1)拼装时应先底部就位,然后自下而上左右交叉安装,每环相邻管片摆布均匀并控制环面平整度和封口尺寸,最后插入封顶块管片;
(2)止水条及软木衬垫粘贴前,应将管片进行彻底清洁,以确保粘贴稳定牢固。
(3)管片安装前应对管片安装区进行清理,清除盾尾内的污泥、污水,保证安装区及管片相接面的清洁。
(4)严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。
(5)管片安装时必须运用管片安装机的微调装置将待装的管片与已安装管片块内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳,避免管片碰撞破损。
(6)同步注浆压力要进行有效控制,注浆压力不得超过限值,避免管片产生渗漏,破坏止水条。
(7)管片安装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台为标准进行控制。
(8)在小半径隧道掘进过程中,调整好盾构姿态,均匀纠偏,防止纠偏量过大,做好管片的选型,保证隧道尽量拟合设计中线。
(9)管片螺栓主要分三次紧固。一次为拼装管片时,在全部螺栓未拧紧前盾构机不得推进;二次为管片完全出盾尾前;三次为管片出最后一节台车前。
(六)防水质量控制措施
坚持“以防为主,多道防线,综合治理”的原则,加强同步注浆质量控制,做好隧道第一道防水的施工质量;管片进场前做好质量验收,保证管片自身防水能力;避免管片在吊装、运输及施工过程中对管片造成损伤。加强对管片止水条及缓冲衬垫粘贴的过程控制,保证其质量可靠。
(七)成型隧道质量保证措施
1)加强盾构机掘进控制,保持良好的盾构机姿态;
2)掘进前,根据图纸、地质情况,拟定盾构机的掘进姿态,包括盾构机的趋势、速度等,指导施工;
3)掘进时,操作手和值班工程师应根据实际掘进的情况,及时调整盾构机的掘进方向和速度,以适应地层、线路情况的变化;
4)施工与监测紧密配合,发现异常,及时采取必要的措施;
5)根据收集的掘进信息,分析、整理、归纳,反馈信息,指导下一步施工并积累经验;
6)做好管片选型,合理拟合设计线路并与盾构机当前姿态相符;
7)提高管片拼装精度。选用熟练的技术工人进行拼装,加强对管片螺栓的紧固,确保管片拼装质量。
四、结语
盾构始发试掘进是地铁盾构区间快速安全施工的起点,做好充分的设备、技术、物资、劳动力准备是前提,充分提炼试掘进的经验参数并根据地层变化情况及时修正是成败的关键。
参考文献:
[1]李彦强.地铁盾构区间联络通道施工技术[J].水利水电施工.2016(06)