区间盾构始发技术交底Word格式.docx
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区间纵断面采用节能坡,隧道覆土起点处为10.1m,中间为21.1m,终点处为10.6m。
区间沿线属长江Ⅱ级阶地,隧道洞身主要穿越3-4、3-5、7-1、7-2、7-3层,部分地段穿越3-3层;
隧道底板位于7-2、7-3、8-1、15a-1层,洞顶主要位于3-4、3-5、7-1、7-2、7-3层。
图2-0盾构区间总体始发图
武汉市轨道交通8号线一期工程圆形隧道建筑限界为Φ5200mm的圆,综合考虑限界、施工误差、测量误差、线路拟合误差、不均匀沉降等因素,在隧道建筑限界周边再预留150mm的裕量,隧道的内径定为5500mm。
管片内径:
5.5m;
管片外径:
6.2m;
管片厚度:
0.35m;
管片宽度:
1.5m;
分块数:
6块(3A+2B+K)。
盾构管片采用楔形量为40mm的通用型衬砌环形式,采用错缝拼装。
管片环缝接触面不设凹凸榫、纵缝接触面设凹凸榫,外侧设有弹性密封垫槽,内侧设嵌缝槽。
环与环之间以16根M30的纵向螺栓连接,管片的块与块之间以12根M30的环向螺栓相连,均采用弯螺栓连接。
2.1工程地质及水文情况
1、区间工程地质统计
区间隧道洞身主要穿越3-4、3-5、7-1、7-2、7-3层,部分地段穿越3-3层;
(3-3)层淤泥质粉质黏土,灰色,流塑状态,强度低(fak=60~75kPa),压缩性高,工程性质差,局部厚度较大,自稳性差,作为坑壁土层,应进行重点支护。
(3-4)层粉质黏土,灰褐色,软塑状态,强度偏低(fak=70~90kPa),压缩性高,工程性质相对较差,自稳性差,作为坑壁土层,应进行支护。
(3-5)层粉质黏土夹粉土,灰色,可~软塑、中密状态,强度一般(fak=100~120kPa),压缩性中等,自稳性一般,作为坑壁土层,应进行支护。
(7-1)层粉质黏土,褐黄色,可塑状态、中压缩性,工程性质较好,但该层具有在遇水条件下强度急剧衰减的特性,应做好该层土的防水支护工作。
(7-2)层粉质黏土,褐黄色,稍湿、硬塑状态,低压缩性,工程力学性质较好,作为坑壁土层自稳性较好,但该层具有在遇水条件下强度急剧衰减的特性,应做好该层土的防水支护工作,该层中(7-2a)层黏土呈可塑状,工程性质尚可,但该层中粉土含有少量层间水,应做好该层土的防水支护工作。
(7-3)层粉质黏土夹粉土,褐黄色,稍湿、可~硬塑状态、低压缩性,强度较高,作为坑壁土层自稳性较好,但该层中粉土含有少量层间水,r应做好该层土的防水支护工作。
该层中(7-3a)层黏土呈硬塑状,工程性质较好。
(8-1)层粉细砂,中密状态,低压缩性,工程性质良好。
(9)层细砂混砾卵石,中密状态,低压缩性,工程性质良好。
(15a-1)强风化砂质泥岩,褐灰色,强度较高,坚硬状态,低压缩性,工程性质良好。
本区间工程地质条件良好,基底承载力满足要求。
图2-1-1宏图大道站端头土质
2、水文地质
拟建场地地下水类型主要可分为上层滞水、碎屑岩裂隙水、岩溶裂隙水和孔隙承压水四种类型。
孔隙承压水主要赋存于场地下部的(4)、(5)、(8)、(9)单元层砂类土中,其中一级阶地长(4)、(5)层中孔隙承压水与长江有较密切的水力联系,其水位变化幅度受长江水位涨落影响,年变幅3.0~4.0m,标高17.0~21.0m左右,水量较大本区间地下水对混凝土结构不具腐蚀性。
2.2施工区域地面环境及周边建(构)筑物
武汉轨道交通8号线下穿3号线隧道位于金银潭大道与宏图大道交叉处,地面车辆量较大,场地空阔,周边建筑物距隧道较远。
左线隧道掘进方向左线隧道左侧20米范围内为道路、道路绿化带及广告牌、交通指示牌、道路监控和路灯。
右线隧道右侧20米范围内为道路、道路绿化带。
左右线各两侧有2处220KV的高压线铁塔,部分为空地,详见图2-2-1。
2.2.1周边管线
左线盾构掘进70m后在金银潭大道与宏图大道交叉口下穿钢∅325中压燃气管,燃气管埋深1.2m,隧道顶部距燃气管间距为11m(右线隧道盾构掘进80m后下穿燃气管线)。
详见图3-5-2、3-5-3盾构下穿燃气管线图。
燃气管变形允许值10~20mm,变形速率2mm/d,沉降差异0.3%Lg。
图2-2-1盾构下穿燃气管线图
盾构施工中主要调整姿态,控制推力,加强同步注浆和二次注浆控制注浆压力,以保证天然气管的安全。
变形参考值:
燃气管线允许变形参考值10~20mm,变形速率2mm/天,沉降差异0.3%lg,具体数值得到产权单位认可。
2、周边构造物
左右线盾构在宏图大道站始发后下穿金银潭大道后转入宏图大道站,分别先后下穿4个高压线铁塔,最小水平间距为21m,最大水平间距为51m,其中高压线信号塔相关信息统计如下:
(1)1#高压线铁塔:
电压220KV;
路线:
木李二回线;
(2)2#高压线铁塔:
编号11;
李德线;
(3)3#高压线铁塔线路编号:
李岱线15号/舵路线:
木李二回线岱线;
电压:
220KV;
(4)4#高压线铁塔:
电压110KV;
李潭泵线;
详见图2-2-2盾构侧穿高压线铁塔。
图2-2-2盾构穿及侧穿高压线铁塔
3、下穿宏图大道站站厅
(1)在宏图大道站右线穿过9m的加固层后,过宏图大道站站厅8.97m,站厅层深入到了区间隧道的上部,与区间隧道最小竖向净距约2.91m。
站厅层采用框架结构,层高4.1m,站厅层覆盖区间最长距离约15m。
站厅层覆盖区域底部除去端头加固的9m以外,其余位置均已由车站采用¢500@400深层搅拌桩进行了加固,加固深度为基底6m。
(2)与区间隧道相交处,车站站厅层采用的围护结构为双排¢1000mm@700mmSMW工法桩;
8号线下穿8号线站厅层(宏图大道站站厅)详见图2-3-1穿越宏图大道站平面图和图2-3-2穿越宏图大道站剖面图。
上浮5mm,下沉3~10mm。
图2-3-1穿越宏图大道站平面图图2-3-2穿越宏图大道站剖面图
三、施工部署
宏图大道站底板划分为三段,从轴线1到轴线26之间的底板为第一段底板,轴线26到轴线34之间的底板为第二段底板,轴线34到轴线36之间的底板为第三段底板。
第一段底板高第二段底板700mm,第二段底板高第三段底板400mm。
盾构过站到始发,流程图如3-1,基本步骤如下:
1、洞门端头加固取芯、水平探孔检测、洞门密封装置安装。
2、在第三段底板位置打C15混凝土48方,立面图如下图3-2所示,使其达到盾构始发条件。
3、在第二段底板位置铺设高700mm门字架(门字架用150H型钢),铺设至反力架位置。
6、盾体沿轨道推进到始发架位置,开始进行始发架定位。
7、安装反力架横梁、立柱、顶梁,加固。
8、洞门凿除,拖车推进到始发井端与盾体连接,调试。
9、负环管片安装。
10、始发掘进。
气体检测
盾体、拖车过站
端头加固取芯
洞门水平探孔检测
始发架定位
洞门密封装置安装
反力架安装及加固
盾体与拖车连接
洞门凿除
盾构机调试
负环管片安装
始发掘进
图3-1盾构始发流程图
3.1洞口土体加固质量检测
根据设计施工完毕1个月后应对加固体进行抽芯检验,其无侧限抗压强度应不小于1.0MPa,渗透系数应小于1.0*10-7/cm/s,若达不到设计要求,应及时弥补。
检验点的数量为施工孔数的1%,并不应小于5点,质量检验应在高压注浆结束28d后进行。
3.2洞门探孔施工过程及保护措施
探孔数量为8个,上下各2个,中间4个。
底部探孔部位为洞门底端以上200mm,中心线两侧各一个。
中部为洞门底部以上3.35米,以中心线为准,两侧个2个,平均布置,洞门顶部以上200mm,中心线两侧各一个。
在洞门破除前先在洞圈内钻孔观察加固质量,如探孔钻除后有轻微的渗漏清水现象,就停止,钻其他探孔,派专人观察渗漏水情况。
如短时间内流完就不需要处理,继续钻其他探孔。
如长流不止就从探孔内注入双液浆进行封堵处理。
如果渗漏水较大并有涌砂现象,证明洞门加固存在质量隐患。
立即停止钻孔,对钻孔采用双液浆封堵并用钢板焊牢,然后及时启动地表加固程序。
3.3洞门密封
图3-3-1始发防水装置图
其施工分两步进行:
第一步在洞门端墙施工过程中,已由车站施工单位做好出洞洞门预埋件的埋设工作。
;
第二步在盾构正式进洞之前,清理完洞口的碴土,完成洞口密封固定板、折叶压板及洞门帘布橡胶板等临时密封装置的安装。
如图3-3-1始发防水装置图。
详见《宏图大道站—塔子湖站区间洞门防水钢
环、帘布橡胶装置安装施工技术交底》
3.4始发架定位及反力架安装
3.4.1施工准备
1、在盾构机到达洞门口前应对站台内碴土、积水、杂物等进行清理,清理过程中对洞门口前15m内底板上预留钢筋弯曲处理,确保站台底部无任何杂物阻止施工。
2、认真检修始发基座结构件,进行必要的加固焊接,保证始发基座有足够强度和刚度。
3、电焊机1台,调整千斤顶4台(150T),调整垫片、方木,钢轨等组装用料具准备充分。
4、完成盾构始发时轨道、电力、照明、消防等辅助设施的配套工作。
3.4.2始发架定位
1、测量定位放线
测量组根据方案及几何尺寸放出洞门中心线,始发基座位置。
施工范围内有干扰物体及时进行清除。
2、将始发基座推进和平移
端头井铺设两块钢板(2.2m×
10m),位于隧道中心线两侧各一块供盾构机平移使用。
盾构定位好之后,确保刀盘与车站主体之间预留0.6m,盾构过站推到始发井后将盾构顶起,之后在盾构始发架底部拆除钢板及轨道,其次进行拆除铰接处12根2米长的工型钢焊接。
焊瘤需打磨干净。
3、端头井
盾构推进到始发井前,根据底板标高和洞门标高计算,需在底板上浇筑48方C15混凝土,具体浇筑混凝土范围见图3-2。
图3-4-1宏图大道车站第三段底板打混凝土范围
4、测量检验基座高程、中心线
始发基座平移完毕后,在由测量组检查中线以及高程,始发基座中线以隧道中线为准,始发台前端比设计坡度预上略抬高20~30mm。
5、精确测量校核
待基本安装好后,在由测量组检查中线以及高程,并根据检查结果再对始发基座进行精确调整。
6、始发基座加固
为防止始发基座在盾构机推进时左右移动,采用斜支撑和车站侧墙对撑固定,斜支撑用H175型钢支撑于始发井底板上,与始发基座三角支撑架角度约为40~50度(根据施工现场进行制作确定),另一端车站侧墙对撑用H175型钢对撑在侧墙的钢板上,连接钢板焊接固定。
始发架平面定位图如下所示,始发架前端头距离主体结构边1200mm
图3-4-2始发架平面定位图
3.4.3反力架安装
测量组根据方案及几何尺寸放出反力架预留钢板(1.0m×
1.3m)位置,找出斜支撑预留预埋钢板(1.3m×
1.3m)的位置。
2、安装反力架
反力架由反力架体、连接板、基准组合钢结构件组成。
安装顺序如图安装反力架步骤如下:
(1)反力架安装前,应将端头井内的积水、淤泥等杂物全部清理干净;
(2)用倒链将反力架左下的立柱转运到预埋钢板位置,然后测量定位、安装立柱,不得进行焊接;
(3)利用倒链将反力架下横梁和左上立柱移动至安装处,拧紧螺栓,使横梁和立柱连成整体;
(4)采用
(2)(3)的步骤安装右边的立柱和上横梁;
(5)完成上横梁之后,整体检查反力架螺栓是否拧紧。
(6)反力架安装完毕后,在由测量组检查中心线、各点位以及高程,始发反力架中线以隧道中线为准。
待基本安装好后,在由测量组根据检查结果再对始发反力架进行精确调整。
(7)反力架加固后在推进方向的后部安装反力架斜支撑。
立柱用斜向支撑采用φ609钢管与车站底部预埋钢板焊接固定,靠侧墙的立柱使用六根H300型钢与墙面进行焊接。
最后将反力架整体进行焊接加固。
具体方案见《宏图大道站-塔子湖站区间反力架安装施工技术交底》。
图3-4-3反力架安装顺序
图3-4-4反力架安装立面图
3.4.4安装辅助设施
(1)安装盾构机防扭装置
盾构机刀盘进洞切削掌子面时会产生巨大的扭矩,为了防止这时盾构机壳体在始发导轨上发生偏转,可以在始发导轨两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置,防扭装置每隔1.5m在盾构机两侧各焊接一个。
随着盾构机的前行,当防扭装置靠近洞门密封时,将之割除。
(2)各种支撑
在拼装负环管片的同时,在负环管片侧面安装三角支撑,三角支撑座落在始发台基础上并与始发台之间用螺栓进行连接,三角支撑上部用一型钢相连用以支撑负环管片,三角支撑外侧用18工字钢支撑在车站结构两侧。
(3)洞口始发导轨的安装
盾构机进入洞门时,由于前方还有将近1.4m的空隙,可以在洞门密封内侧架设长约70㎝两根导轨,导轨高度略低于始发支座导轨,以防止盾构机进洞后刀盘下沉。
3.5洞门凿除
3.5.1洞门脚手架搭设
钢管脚手架材料φ48mm,壁厚3.5mm,扣件连接。
脚手架选用的钢管符合规范文件要求,扣件采用KT-33-8可锻铸铁铸造,采购时要严格把关,材料规格正确,材质优良,无脆裂、无变形、滑移等现象,用于立杆、大横杆、剪刀撑的钢管长4-6m为宜。
1、搭设脚手架要求
(1)构架结构稳定,构架单元不缺基本的稳定构造杆部件;
整体按规定设置斜杆、剪刀撑、拉、提件。
(2)连结节点可靠,杆件相交位置符合节点构造规定;
连结件的安装和紧固力符合要求。
(3)脚手架钢管按规范要求进行搭接或对接,端部扣件盖板边缘至杆端距离不应小于100mm,搭接时应采用不少于2个旋转扣件固定。
(4)脚手架最大高度为7.5m,上下水平杆轴线间的距离1.8米,竖向杆间距1.5m,立杆横距1.1m。
.3.5.2车站洞门混凝土破除
在盾构机始发前,先打探孔检查洞口处加固体稳定情况,探孔深度为3000mm,确认稳定无水后进行下步洞门端头围护结构凿除。
凿除围护结构的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋,使盾构机顺利进入端头加固区。
由于宏图大道站始发端头围护结构为钻孔灌注桩,凿除后土体暴露时间不能够太长,施工时先凿除砼保护层50mm厚,并将外层钢筋焊割掉,继续凿除至暴露出内排钢筋;
当盾构机进洞时,按照先上后下的顺序迅速逐块割断内排钢筋。
在进行第二次凿除施工时,准备好喷浆机以及喷浆料,一旦工作面出现失稳的迹象,马上进行喷浆以封闭掌子面,详见洞门凿除技术交底。
3.5.3破洞门施工过程保护措施
在破除洞门过程中出现突发涌水涌砂现象,立即停止洞门破除,及时启动加固程序,详见洞门凿除安全交底。
3.6负环管片的安装与加固
按设计要求经精确测量定位后,组装反力架和负环管片,为盾构推进提供后座反力。
反力架和负环管片的布置,从反力架到洞门依次编号为-7~0环,负环管片组装采用通缝拼装;
根据始发位置的情况,反力架和负环管片的布置详见下图3-4-4。
负环管片安装流程:
施工准备→负环管片吊装→拼装→伸出千斤顶→管片定位→调整→复紧连接螺栓,详见负环管片安装技术交底。
四、始发段掘进施工措施
4.1主要施工工序
4.1.1各工序的循环流程图
始发段掘进流程详见图10
图4-1-1始发段主要工序循环图
4.1.2管片拼装
管片拼装前保持工作区的清洁,在搬运、拼装、推进中保证管片的完整性。
管片采用错缝拼装,为先下后上、先纵后环、左右交叉、纵向插入、封顶成环工艺。
其施工步骤如下:
(1)由龙门吊将管片放在管片运输车上,电瓶车牵引运到1#车架前端,由双轨梁送到管片安装器工作范围内运至隧道拼装机位置。
(2)每环掘进的后期,清除前一环环面和盾尾的杂物;
在一环掘进结束后,将操作盘上的掘进模式转换为管片安装模式;
盾构推进后现状姿态符合拼装要求。
并在连接环缝的螺栓孔中预先放入纵向螺栓。
(3)管片拼装前应保证环面整洁,将环面的碎石屑、油污、水渍、灰尘等杂物清除干净。
(4)收回第一块管片安装区域内的千斤顶。
(5)安装器卡住管片输送车上的管片后吊起旋转和平移,将第一块管片送到安装位置,将管片与上一环在径向和环向对齐后,利用安装器纵向移动将止水条压缩到位。
(6)用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平,伸出千斤顶,插入并拧紧纵向螺栓。
并在连接纵缝的螺栓孔中预先放入环向螺栓。
(7)松开安装器,移动并吊起第二块管片。
(8)收回第二块管片区域内的千斤顶;
第二块管片与上一环管片和第一块管片大致对准后,先纵向压缩环向止水条,再环向压紧纵向止水条,并微调对准各螺栓孔。
伸出千斤顶,插入并拧紧纵向和环向螺栓。
(9)用同样方法安装第三、四、五块管片。
第四、五块管片为封顶块的相邻块,为保证封顶块的安装净空,在安装两个邻接快时,上边几个长行程千斤顶必须全部缩回,并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。
(10)在两相邻块的侧面和封顶块的两侧面及止水条均匀涂抹润滑剂;
封顶块先径向居中压入安装位置,搭接长度1.0m左右,调准后再沿纵向缓慢插入,最后伸长千斤顶并拧紧纵向和环向螺栓。
如遇阻碍应缓慢抽出后进行调整,严禁强行插入和上下大幅度调整,以免损坏或松动止水条。
(11)将操作盘上的管片安装模式转换为掘进模式;
开始下一环的掘进。
在掘进过程中,对脱出盾尾的管片螺栓进行多次复紧。
(12)拼装成环后拧紧环纵向螺栓,在下一环管片拼装时复紧前几环管片螺栓,复紧工作进行多次。
(13)在切换刀盘转动方向时,保留适当的时间间隔,切换速度进行控制,切换速度过快可能造成管片受力状态突变,而使管片损坏。
推进油缸油压的调整加强控制管理,否则可能造成管片局部破损甚至开裂,管片拼装控制标准见下表4-4-1
表4-1-1管片控制标准
序号
项目
允许偏差
备注
1
每环相邻管片高差
≤4mm
拼装检查
2
纵向相邻环管片高差
≤5mm
3
高程
±
50mm
4
平面
5
中线
100且不得侵界
隧道建成后
6
衬砌环直径椭圆度
≤5‰
4.1.3同步注浆
根据地质的特点,我单位经过大量的实验,初步拟定在始发阶段选择稠度在9~11cm的可硬性浆液,该浆液凝结时间较短、强度高、耐久性好、填充密实等特点。
表4-1-2同步注浆浆液配合比(kg/m3)
原料
水泥
细砂
粉煤灰
膨润土
水
配比
250
700
400
100
380
注浆压力
根据地质和隧道的覆土厚度情况,注浆压力控制在0.2~0.5MPa之间。
注浆量
Q=(6.492-6.22)×
3.14×
1.5×
(130%~180%)/4=5.63~7.79m3
根据三宏区间注浆经验,注浆量暂定为5.5m3/环,根据地质情况和地表隆陷监测情况进行调整和动态管理,盾构通过建筑物时,将注浆率适当调高。
③注浆速度
同步注浆速度和推进速度保持同步,即在盾构机推进的同时进行同步注浆。
④注浆结束标准
采用注浆压力和注浆量双控。
4.2盾构施工参数设置
开挖面是个系统控制,涉及水土压力、出土量、添加剂的使用等掘进参数控制和优化。
随时观察扭矩的变化、推力变化、土压的波动、螺旋输送机的出土状态。
根据本标工程地质情况,主要掘进参数见下表4-2-1
表4-2-1盾构主要工作参数表
掘进模式
推力(t)
扭矩(t·
m)
刀盘转速
(rpm)
土仓压力
(bar)
螺旋机转速
推进速度(mm/min)
土压平衡式
7200~8000
1000~1200
1.2~1.5
1.3~1.5
10~18
30
施工过程中根据不同的地层特点不断对掘进参数进行优化使盾构姿态达到最佳。
(1)出土量控制
每环掘进尺寸为1.5m,刀盘外径为6490mm,扩散系数考虑1.2,即3.245*3.245*1.5*3.14*1.2=59.5m3/环。
(2)掘进速度
主要根据土质确定,正常推进时速度宜控制在30mm/min之间。
过建筑物时根据监测数据适当调整推进速度。
(3)盾构机俯仰角α和滚角β
盾构机俯仰角α根据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。
α的保持靠合理使用上部和下部的推进千斤顶。
滚角β和刀盘转动方向及扭矩大小有关,可以通过改变刀盘转动方向和使用稳定器来控制,β值不应超过±
0.50º
。
(4)盾构轴线
盾构轴线控制偏离设计轴线不大于±
50mm。
通过推进的实施,及时调整掘进参数,并通过前100m,初步确定各施工参数的管理基准值和警戒值。
4.3盾构机的姿态调整措施
(1)滚动偏差调整
当盾构机滚动偏差超过0.5°
时,盾构机会报警,提示盾构机操作手必须对刀盘进行纠偏,盾构机滚动偏差采用刀盘反转的方法纠正。
(2)盾构机竖直方向控制措施:
①盾构机的竖向轴线偏差应控制在+30mm。
②。
当盾构机遇到上硬下软的地层时,为防止盾构机机头下坠,适当加大底部千斤顶的推力。
当开挖面上软下硬时,为防止机头偏上,可适当增大顶部千斤顶的推力。
操作盾构机时,还应注意上部千斤顶和下部千斤顶的行程差,两者不能相差过大,一般宜保持在±
40mm内,。
40mm内,
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