关键词:盾构隧道始发施工技术
随着地铁施工的迅速扩大,盾构始发技术以其明显的优势得到广泛的应用,并且在实践中涌现出请多成功的工程实例。但是由于盾构技术在隧道内只能前进不能后退,一旦出现致命的故障会导致灾难性的后果。因此盾构技术始发阶段是工程质量把握的重点。
一、始发技术的关键技术
1.始发推进前需凿除车站的围护结构,凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳,不能有水土流失;
2.始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向;
3.始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难;
4.始发期间一些设备如管片小车、管片吊机,包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。
二、始发施工技术
1.始发洞口的地层处理
在盾构始发之前,一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层,并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力,且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法,SM洞口密封
洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用,按种类分有压板式和折叶式两种,其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工,第一步是在车站结构的施工工程中,做好始发洞门预埋件的埋设工作,要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起;第二步在盾构正式始发之前,应先清理完洞口的碴土,再完成洞口密封的安装。
4.洞口始发导轨的安装
在围护结构破除后,盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙,为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象,需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间,以保证盾构在始发时,不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。
5.反力架、始发台的安装
5.1反力架、负环管片位置的确定依据
反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。
5.2负环管片环数的确定
假定盾构长度LTBM=8.3M,安装井长度LAS=12M,洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程DF,设计第一环管片起始里程D1S,管片环宽5M。DR为反力架端部里程,N为负环管片环数。
5.3反力架、负环钢管片位置的确定
在确定始发最少负环管片环数后,即可直接定出反力架及负环管片的位置。
反力架端部里程DR=D1S-N×4反力架、始发台的定位与安装
在盾构主机与后配套连接之前,开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实,以保证反力架脚板有足够的抗压强度。
6.反力架、负环管片的拆除
反力架、负环管片的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。一般情况下,掘进100M以上,可以根据工序情况和工作整体安排,开始进行反力架、负环管片拆除。
三、常见问题的预防或处理
1.加固效果不好
端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法,而且要加强过程控制,特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。
2.开洞门时失稳
开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种,其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼,边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时,只有封闭洞门重新加固。
3.始发后盾构机“叩头”
始发推进后,在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象,根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此,通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。
4.密封效果不好
洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时,对于洞门环的强度要求相对较低,否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比,使注浆后尽早封闭,也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。
5.盾尾失圆
在很多情况下,始发阶段由于自重及其他原因,盾尾一般都会出现失圆的情况,有些可能达到10CM之多。可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆,在必要的情况下,可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内。
6.支撑系统失稳
支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳,这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行,同时在始发阶段对支撑系统加强监测。
7.地面沉降较大
由于始发施工的特殊性,始发阶段的地面沉降值均较大,因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况,同时加大监测频率,控制地面沉降值。
四、结束语
盾构机的始发成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定。在前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查,特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的;同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致的控制,以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关,所以始发时每一个细节如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最合适的方法。◆
参考文献:
〔1〕夏明耀.曾进伦.盾构法隧道设计与施工.《地下工程设计施工手册》.2002.5
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