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【摘 要】 盾构法施工过程中需要注意的细节有很多,本文对此提出几点拙见,以期供施工单位施工人员参考。
【关键词】 地铁盾构法;施工问题;解决方案
引言:
城市地铁盾构法施工安全点滴大视野第一线近年来,城市建设快速发展,城市人口高速聚集给城市交通造成巨大压力。许多城市积极利用地下空间建设地铁,解决城市交通拥堵问题。城市地铁区间隧道的开挖,一般多采用盾构法施工和矿山法施工。随着地下空间和城市地下快速交通系统的开发,我国盾构技术与盾构施工方法必将取得更大、更快的发展。
一、盾构机始发和接收
盾构机在始发和接收时,需要凿除事先洞口处预留的钢筋混凝土地下连续墙,然后盾构刀盘切削洞口周围加固土体进入洞门密封装置。在此过程中,如果洞门外侧土体加固方案欠佳、加固质量不理想,达不到设计强度或者洞门密封装置安装不好、强度不足,承受不了较高的水土压力,容易引起洞门外的水土涌向工作井内,而大量的涌水涌砂又会导致盾构在始发和接收过程中出现进洞突沉或出洞磕头的不利现象,更有甚者在盾构进洞突沉的同时诱发盾尾后方一定距离隧道严重变形和坍塌,造成洞口外侧地面大量沉降,危及周边环境安全。实践证明,盾构机在始发和接收时发生事故的概率较高,因此需采取必要的措施控制风险。根据现场水文地质条件制定合理的土体加固方案,并在拆封门前设置观察孔,检测加固效果满足要求后再拆封门;提高洞口土体加固施工质量,保证土体具有一定的强度和均匀性;在盾构始发和接收前,在洞门上施工水平探孔,觀察岩心情况、孔内有无流水及涌砂现象,检查土体加固效果以及地下水位;洞门密封装置需安装准确牢固,避免盾构刀盘周边刀具划伤橡胶密封圈。洞门的扇形钢板在盾构进出洞时要及时调整,改善其受力状况,保证密封的性能。
二、地铁工程中的盾构法不同阶段的具体施工
1、前期施工阶段
为了更好地满足施工条件,就要精心地做好工程施工前期筹备工作。要依据施工的场地在实际环境中的具体要求来布置现场,做到“三通一平“。并且布置场地时,出于实现出土与管片吊运得以方便实现的考虑,应当合理地把管片堆场杂物、集土坑杂物、管片的进场通道和行车的位置等做好优化处理;在集土坑与管片的堆场大小上进行合理地设计;考虑拌浆间特殊的设计需要;在生活与办公场地要优先合理地安排。所有工作都出于充分发挥设备高效率的考虑。由于市政工程在要求上是无比严格的,因此,在施工的前期就要做好各种政府的许可的申报工作,做好特殊工种相关证件的办理工作,并要合理地规划主要的材料的进场路线与出土路线情况。测量部门应当及时地对交接的桩点进行复测工作、做好盾构的基座放样工作、以及洞门的放样工作并要及时地把测量的成果如实地上报业主与监理人员进行审批。依据出洞以后管片在偏移量上的大小来选择科学的出洞方式。对于主要的材料应当依据国家的规范与实际的要求积极联系相关的监理旁站来做好复验工作;对于工程设备,还要认真落实报审和监理。在施工前期应当明确隧道施工时影响可及的范围之内各类的地下管线在种类方面、平面位置方面、埋深方面、管径方面或者根数方面、材质方面等的详细信息。
2、出洞阶段
出洞之前的20天左右时需要在洞门的位置上以米字型来开出九个样洞,并观察加固后土体的情况及做好取样工作。依据样洞的流水情况与样土的气味来判断加固工作是不是可以满足出洞的要求。如果流水是清水却不含有流沙等杂质,那么样土应该具有水泥味。假如不能够明确就要联系之后再进行二次加固工作。当土体的加固满足条件以后,应该进行铰链板与袜套防水装置的安装工作。满足出洞的条件之后还应该召开专家会议进行验收工作,并逐步破除洞门。洞门的凿除时应该尽量地连续地施工,以便可能地缩短时间用来检查水土流失情况,从而降低风险。这期间就要对洞门的上密封装置进行检查,免得损坏。洞门的凿除工作完毕以后,盾构机便开始靠近洞门,尽可能地使用两腰千斤顶来使得盾构机得以水平运行,当刀盘的靠上土体能够开动刀盘并减少正面的阻力时,便可以开始建立土压平衡设备。此时应再次进行洞门的防水装置的检查工作,并要特别注意,开动刀盘以前务必保证刀盘不得碰到相关导向轨道与放水装置。当刀盘顺利接触到土体,即表明出洞成功。
3、100米的试推阶段
当刀盘初次接触土体,并进入加固区以后,便进入了100米的试推阶段。试推的主要目的是了解盾构机的具体性能,了解相关地质情况,并收集和选择合理的施工参数。在加固区由于土体比较坚硬,因此要控制好推进的速度,大约在一下10毫米,还要做好出土量的控制,尽力做到地面检测频率的加强工作;此时还可以适量地开启超挖刀与进行适量地注水工作,从而减少土体阻力;时刻地注意后靠的变形量;对出盾尾的负环管片应当运用木头垫起,防止管片的下沉。寻找科学的土压力,在理论上,土压公式为P=r*h*k0,结合着地面的沉降情况来进行适当地调节,基本地确保切口的位置可以隆起1毫米左右。出了加固区以后在推进速度上,可以有所加快,放到30毫米到50毫米左右。出土量应当控制在理论出土的98%,这种盾构每环理论为3.14/4*6.3402*1.2=37.9方;其中6.340米为盾构机的直径,1.2米为每环管片的宽度。当盾尾出了加固区以后,就要进行同步地注浆工作,尽快地填充盾构外面与管片间的间隙,减少地面的沉降,注浆量应当是间隙的180%~250%。在浆液方面主要地采用的是粉煤灰、黄沙,配合加入少量的水泥,为了方便地注浆,加入适量的膨润土的润滑管道。稠度的控制在9~11,此值太小很容易堵塞因此不利于注射,太大的话又很容易造成漏浆与地面沉降。同步注浆工作是其中的一道关键的工序,应当多检查浆液的质量,严格防止不注浆空推。假如出现地面的沉降过大的情况,单次连续超标(5毫米)或者累计超标(30毫米),要及时地做好联系工作并进行二次补压浆。如果进行到100多米时还应当依照隧道公司的要求进行测量的相关定向工作。 4、正常推进的阶段
进入到正常推进的阶段,就需要依照试推阶段所收集到的数据来进行尽可能快的推进轴线的控制工作:平面与高程应当控制到正负50之内,每当推进一环,盾构司机依据测量人员的报表来调整纠偏量与千斤顶这四个区域的油压,使得管片的偏移量应当控制在合理的范围以内,并要积极地判断未来环的偏移量。高程的控制还应当用垂球来吊超前量,超前量务必要保证,不然的话,盾构机会就会造成高程的难以调解。为了确保隧道的质量,对于管片的连接件位置务必要拧紧,不然就很容易造成隧道的上浮。连接件的初紧与复紧工作要在实际的工作当中去寻找技巧,不可以使蛮力,例如环向螺栓一定要等到出了盾尾才可以使得复紧的效果更好,纵向上在倒数的第二环上要在推进过程中才会有良好的效果。身为质量员,进行检查拼装工作时的质量应当看作是每日重要工作之一。
5、进洞盾构的進洞
地基加固与出洞的验收要求是一样的,在盾构机即将进入加固区以前就要反复地核对好平面与高程的偏移量,与实际洞门的偏移量进行比较,调整高程向上3~5厘米,核对好管片里程进入加固区就要调整好施工参数。并要停止同步的注浆。当盾构的盾尾即将全部露出时,在里边的10厘米左右完成第一次的进洞。此时便要停止推进,及时加固防水。三天后便完成了第二次的进洞。
6、贯通的验收
隧道贯通后联系相关部门进行专家验收,测量隧道成型质量,对各种文件资料进行归档封存。各种大临设施和设备的拆除退场。
三、地铁盾构技术的发展趋势分析
单圆面盾构隧道虽然有受力与施工方面的合理性,但在某些情况下,空间利用并非最佳。双圆面盾构隧道适合双线地铁的净空需求,与圆形断面相比,其无效断面少,可以一次获得合理的隧道断面。双圆形断面可以采用上下、左右任意组合的结构形式,可以选择与周边条件和施工条件相适应的最佳断面。由于无效断面少,故缩小了开挖断面,比以往的施工断面经济、合理。日本已开发多圆面盾构机(二心圆、三心圆),进入实用阶段的施工方法有多圆面盾构施工法,即断面可以纵横变化。土压式的有DOT盾构机,泥水系列的有淤盾构机,H及V盾构机具有横向、竖向双连相互转换的功能。盾构技术在我国刚进入一个高速发展阶段,目前在城市地铁盾构隧道施工中遇到的问题及将来可能会遇到的课题,需要广大工程技术人员和管理者不断探索,研究对策,为盾构隧道施工技术的发展更加努力工作。随着地下空间和城市地下快速交通系统的开发,我国盾构隧道及盾构技术必将会取得更大发展,根本途径在于盾构设备及其备件的国产化和掘进刀具的国产化以及盾构消耗材料的国产化。工地现场图见图1、图2。
四、结束语
盾构法与传统地铁隧道施工方法相比较,具有地面作业少、对周围环境影响小、自动化程度高、施工速度快等优点,随着长距离、大直径、大埋深、复杂断面盾构施工技术的发展、成熟,盾构施工方法越来越受到重视和青睐,逐步成为地铁隧道的主要施工方法。
参考文献:
[1]张伟.地铁盾构法施工问题及解决方案[J].科技视界,2014,(20).
[2]赵旭.地铁施工盾构法施工技术解析[J].商品与质量·建筑与发展,2014,(3).
[3]郭建,李集,施烨辉,程荷兰.地铁隧道盾构法施工安全风险评估研究综述[J].浙江建筑,2014,(7).
【关键词】 地铁盾构法;施工问题;解决方案
引言:
城市地铁盾构法施工安全点滴大视野第一线近年来,城市建设快速发展,城市人口高速聚集给城市交通造成巨大压力。许多城市积极利用地下空间建设地铁,解决城市交通拥堵问题。城市地铁区间隧道的开挖,一般多采用盾构法施工和矿山法施工。随着地下空间和城市地下快速交通系统的开发,我国盾构技术与盾构施工方法必将取得更大、更快的发展。
一、盾构机始发和接收
盾构机在始发和接收时,需要凿除事先洞口处预留的钢筋混凝土地下连续墙,然后盾构刀盘切削洞口周围加固土体进入洞门密封装置。在此过程中,如果洞门外侧土体加固方案欠佳、加固质量不理想,达不到设计强度或者洞门密封装置安装不好、强度不足,承受不了较高的水土压力,容易引起洞门外的水土涌向工作井内,而大量的涌水涌砂又会导致盾构在始发和接收过程中出现进洞突沉或出洞磕头的不利现象,更有甚者在盾构进洞突沉的同时诱发盾尾后方一定距离隧道严重变形和坍塌,造成洞口外侧地面大量沉降,危及周边环境安全。实践证明,盾构机在始发和接收时发生事故的概率较高,因此需采取必要的措施控制风险。根据现场水文地质条件制定合理的土体加固方案,并在拆封门前设置观察孔,检测加固效果满足要求后再拆封门;提高洞口土体加固施工质量,保证土体具有一定的强度和均匀性;在盾构始发和接收前,在洞门上施工水平探孔,觀察岩心情况、孔内有无流水及涌砂现象,检查土体加固效果以及地下水位;洞门密封装置需安装准确牢固,避免盾构刀盘周边刀具划伤橡胶密封圈。洞门的扇形钢板在盾构进出洞时要及时调整,改善其受力状况,保证密封的性能。
二、地铁工程中的盾构法不同阶段的具体施工
1、前期施工阶段
为了更好地满足施工条件,就要精心地做好工程施工前期筹备工作。要依据施工的场地在实际环境中的具体要求来布置现场,做到“三通一平“。并且布置场地时,出于实现出土与管片吊运得以方便实现的考虑,应当合理地把管片堆场杂物、集土坑杂物、管片的进场通道和行车的位置等做好优化处理;在集土坑与管片的堆场大小上进行合理地设计;考虑拌浆间特殊的设计需要;在生活与办公场地要优先合理地安排。所有工作都出于充分发挥设备高效率的考虑。由于市政工程在要求上是无比严格的,因此,在施工的前期就要做好各种政府的许可的申报工作,做好特殊工种相关证件的办理工作,并要合理地规划主要的材料的进场路线与出土路线情况。测量部门应当及时地对交接的桩点进行复测工作、做好盾构的基座放样工作、以及洞门的放样工作并要及时地把测量的成果如实地上报业主与监理人员进行审批。依据出洞以后管片在偏移量上的大小来选择科学的出洞方式。对于主要的材料应当依据国家的规范与实际的要求积极联系相关的监理旁站来做好复验工作;对于工程设备,还要认真落实报审和监理。在施工前期应当明确隧道施工时影响可及的范围之内各类的地下管线在种类方面、平面位置方面、埋深方面、管径方面或者根数方面、材质方面等的详细信息。
2、出洞阶段
出洞之前的20天左右时需要在洞门的位置上以米字型来开出九个样洞,并观察加固后土体的情况及做好取样工作。依据样洞的流水情况与样土的气味来判断加固工作是不是可以满足出洞的要求。如果流水是清水却不含有流沙等杂质,那么样土应该具有水泥味。假如不能够明确就要联系之后再进行二次加固工作。当土体的加固满足条件以后,应该进行铰链板与袜套防水装置的安装工作。满足出洞的条件之后还应该召开专家会议进行验收工作,并逐步破除洞门。洞门的凿除时应该尽量地连续地施工,以便可能地缩短时间用来检查水土流失情况,从而降低风险。这期间就要对洞门的上密封装置进行检查,免得损坏。洞门的凿除工作完毕以后,盾构机便开始靠近洞门,尽可能地使用两腰千斤顶来使得盾构机得以水平运行,当刀盘的靠上土体能够开动刀盘并减少正面的阻力时,便可以开始建立土压平衡设备。此时应再次进行洞门的防水装置的检查工作,并要特别注意,开动刀盘以前务必保证刀盘不得碰到相关导向轨道与放水装置。当刀盘顺利接触到土体,即表明出洞成功。
3、100米的试推阶段
当刀盘初次接触土体,并进入加固区以后,便进入了100米的试推阶段。试推的主要目的是了解盾构机的具体性能,了解相关地质情况,并收集和选择合理的施工参数。在加固区由于土体比较坚硬,因此要控制好推进的速度,大约在一下10毫米,还要做好出土量的控制,尽力做到地面检测频率的加强工作;此时还可以适量地开启超挖刀与进行适量地注水工作,从而减少土体阻力;时刻地注意后靠的变形量;对出盾尾的负环管片应当运用木头垫起,防止管片的下沉。寻找科学的土压力,在理论上,土压公式为P=r*h*k0,结合着地面的沉降情况来进行适当地调节,基本地确保切口的位置可以隆起1毫米左右。出了加固区以后在推进速度上,可以有所加快,放到30毫米到50毫米左右。出土量应当控制在理论出土的98%,这种盾构每环理论为3.14/4*6.3402*1.2=37.9方;其中6.340米为盾构机的直径,1.2米为每环管片的宽度。当盾尾出了加固区以后,就要进行同步地注浆工作,尽快地填充盾构外面与管片间的间隙,减少地面的沉降,注浆量应当是间隙的180%~250%。在浆液方面主要地采用的是粉煤灰、黄沙,配合加入少量的水泥,为了方便地注浆,加入适量的膨润土的润滑管道。稠度的控制在9~11,此值太小很容易堵塞因此不利于注射,太大的话又很容易造成漏浆与地面沉降。同步注浆工作是其中的一道关键的工序,应当多检查浆液的质量,严格防止不注浆空推。假如出现地面的沉降过大的情况,单次连续超标(5毫米)或者累计超标(30毫米),要及时地做好联系工作并进行二次补压浆。如果进行到100多米时还应当依照隧道公司的要求进行测量的相关定向工作。 4、正常推进的阶段
进入到正常推进的阶段,就需要依照试推阶段所收集到的数据来进行尽可能快的推进轴线的控制工作:平面与高程应当控制到正负50之内,每当推进一环,盾构司机依据测量人员的报表来调整纠偏量与千斤顶这四个区域的油压,使得管片的偏移量应当控制在合理的范围以内,并要积极地判断未来环的偏移量。高程的控制还应当用垂球来吊超前量,超前量务必要保证,不然的话,盾构机会就会造成高程的难以调解。为了确保隧道的质量,对于管片的连接件位置务必要拧紧,不然就很容易造成隧道的上浮。连接件的初紧与复紧工作要在实际的工作当中去寻找技巧,不可以使蛮力,例如环向螺栓一定要等到出了盾尾才可以使得复紧的效果更好,纵向上在倒数的第二环上要在推进过程中才会有良好的效果。身为质量员,进行检查拼装工作时的质量应当看作是每日重要工作之一。
5、进洞盾构的進洞
地基加固与出洞的验收要求是一样的,在盾构机即将进入加固区以前就要反复地核对好平面与高程的偏移量,与实际洞门的偏移量进行比较,调整高程向上3~5厘米,核对好管片里程进入加固区就要调整好施工参数。并要停止同步的注浆。当盾构的盾尾即将全部露出时,在里边的10厘米左右完成第一次的进洞。此时便要停止推进,及时加固防水。三天后便完成了第二次的进洞。
6、贯通的验收
隧道贯通后联系相关部门进行专家验收,测量隧道成型质量,对各种文件资料进行归档封存。各种大临设施和设备的拆除退场。
三、地铁盾构技术的发展趋势分析
单圆面盾构隧道虽然有受力与施工方面的合理性,但在某些情况下,空间利用并非最佳。双圆面盾构隧道适合双线地铁的净空需求,与圆形断面相比,其无效断面少,可以一次获得合理的隧道断面。双圆形断面可以采用上下、左右任意组合的结构形式,可以选择与周边条件和施工条件相适应的最佳断面。由于无效断面少,故缩小了开挖断面,比以往的施工断面经济、合理。日本已开发多圆面盾构机(二心圆、三心圆),进入实用阶段的施工方法有多圆面盾构施工法,即断面可以纵横变化。土压式的有DOT盾构机,泥水系列的有淤盾构机,H及V盾构机具有横向、竖向双连相互转换的功能。盾构技术在我国刚进入一个高速发展阶段,目前在城市地铁盾构隧道施工中遇到的问题及将来可能会遇到的课题,需要广大工程技术人员和管理者不断探索,研究对策,为盾构隧道施工技术的发展更加努力工作。随着地下空间和城市地下快速交通系统的开发,我国盾构隧道及盾构技术必将会取得更大发展,根本途径在于盾构设备及其备件的国产化和掘进刀具的国产化以及盾构消耗材料的国产化。工地现场图见图1、图2。
四、结束语
盾构法与传统地铁隧道施工方法相比较,具有地面作业少、对周围环境影响小、自动化程度高、施工速度快等优点,随着长距离、大直径、大埋深、复杂断面盾构施工技术的发展、成熟,盾构施工方法越来越受到重视和青睐,逐步成为地铁隧道的主要施工方法。
参考文献:
[1]张伟.地铁盾构法施工问题及解决方案[J].科技视界,2014,(20).
[2]赵旭.地铁施工盾构法施工技术解析[J].商品与质量·建筑与发展,2014,(3).
[3]郭建,李集,施烨辉,程荷兰.地铁隧道盾构法施工安全风险评估研究综述[J].浙江建筑,2014,(7).