越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区研究

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  钟杰
  江苏盛华工程监理咨询有限公司 210012
  摘要:近年来,我国的地铁事业得到了蓬勃的发展。在部分特殊情况下,需要在江底进行施工,如果没有做好土仓压力的控制,则将使降水在进入掘进面后产生难以想象的危险。在本文中,将以某实例方式对越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区进行一定研究。
  关键词:越江地铁隧道;土压平衡盾构;土压力分区
  1 引言
  在我国地铁事业蓬勃发展的情况下,越来越多的城市开展了地铁建设。在此过程中,地铁建设也向着多样化的方向发展,其中,越江盾构可以说是地铁施工中的一项重点以及难点,在具体施工中将随着越江长度的增加而产生更大的难度以及规模。
  在陆地开展盾构掘进工作时,可以通过地面沉降数据的观察对施工参数进行实时的调整,而当盾构施工进入到江底区域时,则由于不能够对降低沉降情况进行掌握而仅仅能根据陆地区域施工经验以及不同参数间的匹配情况对盾构施工参数进行确定。而如果隧道上覆土粉砂以及粉土工程性质较差、同江水间的水力联系较强,在进行盾构掘进时则可能对江底产生更大的扰动。如土仓压力设置较小、不能够对平衡掘进面土压力进行平衡,可能因此使江底出现坍塌情况;而如果土仓压力较大,则又可能在刀盘的挤压力影响下使江底前方土体产生向上滑动趋势,并因此可能由于上部隔水层遭到破坏、江水进入到掘进面而对实际施工开展带来更大的风险。对此,在具体施工中如何对土仓压力进行合理设置,在对隧道沉降情况做好控制的基础上保障隧道施工的顺利、高效开展,则成为了越江施工中非常重要的一项问题。
  2 工程概况
  我国杭州地铁1号线,其滨江-富春路区段为穿过钱塘江的隧道工程,左线长2.946km,右线长2.956km,覆土厚度在6至27.6m之间。衬砌方面,其由2块连接块、1块封顶块以及3块标准块组成,以错缝方式进行拼装,以弹性橡胶以及嵌缝材料进行接缝位置处理,具体情况如下所示:
  图1 工程推进示意图
  3 试验段施工参数分析
  在对工程施工参数进行实际确定前,需要做好已掘进段施工情况的全面分析。通过对工程施工资料的研究分析,获得由以下结论:第一,盾构土仓在压力方面所具有的浮动情况较小,一般都会为0.2MPa左右。在以上覆土高度进行计算的情况下,所获得的掘进面土压力为0.5MPa左右,而如果以传感器进行测量,土压力则大约为理论值的1.3倍;第二,推进速度方向,在盾构施工中整体呈现出现增大、后减小的情况。在速度最大时,其会达到60mm/min,之后,速度则会逐渐减小,在工程200环位置将仅仅为每分钟9mm。通过对现场施工情况以及地质资料的分析可以了解到,整个试验段盾构将穿越粉砂交互底层以及与粉质黏土层,且会随着推进工作的开展具有更大的推进含砂量,并因此可能对推进速度产生影响;第三,刀盘扭矩数据具有着较大的离散特征,而在大多数情况下,该数据一般会保持在2600至3100kN*m范围内;第四,盾构推力在整个过程中处于15000至16000kN的范围内,并在整个施工当中呈现出先降低、后增加的趋势;第五,该工程施工注浆量在5m?左右,为理论建筑空隙的280%,同之前预期设定的注浆率相比明显高出很多。该种情况存在的原因,主要是实际在粉砂层进行掘进施工时,地层所具有的损失较大,就需要通過更多浆液的填充对产生损失进行补充;第六,隧道管片方面,其在工程施工中的偏差将控制在-10至40mm范围内,能够对规范需求进行满足;第七,地表沉降方面,在沿线位置所产生的沉降情况最大,为38.2mm,最小区域为12.5mm。而在170至185环间,其也具有着较大的沉降量。从这里可以初步了解到,在两者间也具有着一定的对应关系。
  4 越江段分区
  在本工程中,需要进行越江施工的区段主要为江北风井同江南风井之间,总长度为1600m。而根据工程实际如越江段线路情况以及需要穿越的土质情况等,在综合分析后我们将该施工段分为以下分区:
  表1 施工分区
  区段 里程 坡度(%) 底层情况 覆土
  厚度(m) 构筑物
  穿越情况
  A K6+741-K6+944 -26.0 淤泥粉质
  黏土 17.1-25.9 南部防洪堤
  B K6+944-K7+340 -2.9 黏性土 16.4-20.1
  C K7+340-K7+690 -3.9,+11.6 粉质黏土 17.9-20.1
  D K7+690-K7+940 +11.6 黏土土层 15.0-17.0
  E K7+940-K8+190 +11.6 砂质粉土 13.9-17.8
  F K8+190+190-K8+34 +9.9 砂质粉土 13.8-20.8 北部防洪堤
  5 土仓压力设定
  根据该工程越江施工段特点,联系分区情况,我们在线路中对几个典型的断面进行了选取以及压力计算,具体计算情况如下表所示:
  表2 土仓压力设定
  断面 里程 建议土仓压力(MPa)
  A1 K6+750.7 0.259
  A2 K6+756.4 0.228
  A3 K6+776.7 0.208
  A4 K6+806.5 0.268
  A5 K6+815.3 0.256
  A6 K6+845.7 0.248
  A7 K6+858.7 0.308
  A8 K6+868.0 0.328
  A9 K6+875.8 0.328
  A10 K6+899.1 0.358
  A11 K6+902.6 0.379   A12 K6+924.1 0.319
  B1 K6+928.0 0.299
  B 2 K6+985.8 0.299
  B 3 K6+985.8 0.299
  B 4 K7+016.6 0.275
  B 5 K7+037.3 0.275
  B 6 K7+058.1 0.275
  B 7 K7+079.0 0.299
  B 8 K7+99.6 0.299
  B 9 K7+110.4 0.299
  B 10 K7+131.2 0.268
  B 11 K7+152.0 0.268
  B 12 K7+172.7 0.268
  B 13 K7+193.5 0.268
  B 14 K7+214.3 0.275
  B 15 K7+235.0 0.275
  B 16 K7+255.8 0.275
  B 17 K7+276.6 0.275
  B 18 K7+297.4 0.275
  B 19 K7+318.1 0.288
  B 20 K7+349.0 0.288
  C1 K7+362.2 0.299
  C2 K7+385.6 0.299
  C3 K7+419.0 0.279
  C4 K7+432.3 0.279
  C5 K7+455.6 0.279
  C6 K7+489.9 0.276
  C7 K7+502.3 0.275
  C8 K7+525.6 0.275
  C9 K7+559.0 0.275
  6 土仓压力反馈
  该工程土仓压力测量值如下图所示:
  图2 土仓压力测量值
  而在典型断面区域,土仓压力的理论值以及实测值的比值则如下图所示:
  从上述两图的观察分析可以了解到,在越江前半区段位置,理论值同实际测量值在变化过程中具有一定的相似特征。在A、B、C、D分区中,盾构在B、C区域所穿越的土层为复合土层,A、D区域所穿越的土层为黏性土层,实际测量值同理论值间的平均比值为1.26。而在后半区段位置,两个值间则呈现出了较大的离散特征,并在D、E、F分区内由于穿越土层为黏性土层,两者间所具有的比值最大。
  图3 土仓理论值同压力实测值比值
  7 结束语
  越江地铁是现今地铁施工中难度较大的一种情况。在上文中,我们以实例的方式对越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区进行了一定的研究,具有一定的研究价值。
  参考文献:
  [1]沈林冲.杭州地铁1号线下穿钱塘江工程的若干技术问题[J].城市轨道交通研究.2011(09):84-88.
  [2]孙玉永,周顺华,向科,邹春华.近距离下穿既有隧道的盾构施工参数研究[J].中国铁道科学.2010(01):54-58.
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  全部离地。加载过程中各项监测数据均应做好完整记录。
  2.16 正式提升
  试提升阶段一切正常情况下开始正式提升。在整个同步提升过程中应随时检查:每一吊点提升器受载均匀情况;仪器监测提升柱稳定情况;上吊点平台的整体稳定情况;桁架提升过程的整体稳定性;计算机控制各吊点的同步性;提升承重系统监视:提升承重系统是提升工程的关键部件,务必做到认真检查,仔细观察。
  重点检查:锚具(脱锚情况,锚片及其松锚螺钉);钢绞线从提升器顶部穿出顺畅;主油缸及上、下锚具油缸(是否有泄漏及其它异常情况);液压锁(液控单向阀)、软管及管接头;行程传感器和锚具传感器及其导线;
  2.17 提升激光导航监控
  提升过程中根据激光投射点的轨迹变化及时发现提升构件的位置变化。发现激光投射点发生偏差应及时用激光经纬仪经行校验,避免因提升过程中构件变形出现的偏差。提升过程中应分阶段对提升构件的位移修正,修正时应采取提升缸位分组点动的模式进行。
  2.18 分级卸载就位
  相同于提升工况,卸载时也为同步分级卸载,依次为20%,40%,60%,80%,在确认各部分无异常的情况下,可继续卸载至100%,即提升器钢绞线不再受力,结构载荷完全转移至基础。结构受力形式转化为设计工况。
  3.结语
  液壓提升计算机监控激光导航精准定位施工技术采用激光导航方法,提升过程中投点精确,视觉直观、能精准掌握构件提升的行程轨迹,保证构提升件过程可视且就位精准。激光导航元器件安装简便,特别适宜于在狭小空间或者多点连接或多榀构件同时提升的需要;操作方便灵活,安全性好,可靠性高,使用面广,通用性强。施工安全简便快捷,设备简单易操作,工期短,综合成本相对较低,经济效益明显。
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  现场采取钢丝网自坑顶走道处,铺至沟槽底边缘,上下每隔1m,左右每隔2m用U形钢钉将钢丝网固定牢靠。在坡顶距沟槽边120mm处设置挡水墙,防止坡顶杂物和积水进入沟槽。最后进行喷锚,待喷锚凝固后再进行沟槽底的施工。
  4 管网施工常见问题及采取的技术措施
  在明挖深基坑管网施工过程中,出现如下的施工技术问题:
  (1)管沟开挖采用人工配合机械开挖方式。在施工过程中,时常发生管沟底超挖,而超挖部分影响了沟槽底的结构稳定性。一般多采用原土进行回填夯实至标高处。
  (2)当遇到深基坑挖至相应标高时,有时沟底会出现淤泥层,此时应先将淤泥清除,后换土或做碎石处理,使地基承载力达到设计要求和相关规范标准。
  (3)混凝土管道的抹带接口处时常发生渗水情况,这主要是抹带在施工过程中未对接口处采取一定的技术措施,此时应将管外皮凿毛并洗刷干净,并刷水泥浆一道,管带抹好后,立即用湿纸带覆盖,并铺以草袋或塑料薄膜,3~4h后洒水养护。
  (4)检查井施工完成后,管网运行一段时间,常发生检查井下沉现象,这主要是因为在砌筑检查井时,井室抹灰不密实,发生了空鼓,在污水流的长期冲刷下,造成空鼓而破坏。因此,在抹灰时要求密实平整,且流槽应光滑圆顺。
  5 结语
  综上所述,污水处理厂厂区的污水管网建设,不仅是市政工程的重点建设项目之一,更为提高居民的生活环境水平有着重要的作用。因此,我们需要重视污水处理厂厂区污水管网的工程建设,并在实际的施工过程中采取有效的技术进行,以保障污水管网的施工质量。
  参考文献:
  [1] 胡爱军.高地下水位污水处理厂管网接入施工方法探讨[J].中国给水排水.2014(24).
  [2] 杨璐、刘建军.工业园区污水处理厂及配套管网给排水设计及施工要点[J].中华民居(下旬刊).2013(01).
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  小食堂冰箱+电饭煲+消毒柜=5KW
  计算电流
  I = = =32A
  选择导线
  选择YJV-3×10+2×16,明敷时安全载流量为76A。
  (三)厂房干线3线路计算(厂区)
  负荷计算314KW
  计算电流
  I = = =445A
  选择导线
  选择YJV-3×120+2×95,明敷时安全载流量为478A。
  5 结语:
  工厂施工现场的临时用电管理是十分多变的,我们必须针对其中的主要环节,加强控制、检查,使其纳入检查、控制,以保证施工现场临时用电的安全。
  参考文献:
  [1]Q/SYDSG455-2012.独山子石化公司企业标准.生产区域临时用电管理规定.
  [2]Q/SYDSG21AHB001-2012.炼建公司企业标准.临时用电安全管理规定.
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