超大直径盾构泥水干接收施工工法.pdf

施工,直径,盾构,轴线,隧道,工程技术
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超大直径泥水盾构干接收工法

1.前言

完成工程任务.盾构到达接收是盾构法施工的最后一个关键环节.是看构法施工的重点和 目前,我国城市地铁建设中主要采用盾构法来修建隧道,以确保安全、如期、优质地难点之一,更是盾构施工过程中的一个最大风险点.盾构能否顺利进洞关系到整个隧道施工的成败.在盾构进洞前后需做好充分的盾构接收的准备工作,严格按照预定方案技术控制,确保盾构以良好的姿态进洞,准确就位在盾构接收基座上.

济南济源路穿黄隧道是黄河上第一条公轨合建的隧道,隧道分为明挖暗理段和盾构段,穿黄段采用“泰山"号和“黄河”号两台超大直径泥水平衡盾构施工.盾构接收时,由于盾构段与明挖暗理段相连,接收井处不具备封闭的湿接收环境,采用湿接收时施工成本高,工艺复杂,施工周期长:且接收段地层条件较好,采用干接收时能节省大量人力物力,施工周期短,工序筒单,而类似超大直径盾构干接收施工经验相对欠缺,缺少有针对性的技 术经验指导.因此,有必要形成一套超大直径泥水盾构干接收工法,确保盾构接收的安全顺利进行,并为今后类似工程施工提供经验.

2.工法特点

2.1由于盾构在加固区中很难进行纠偏,固此必须保证盾构以良好的姿态进入加固区.盾构机接收前应对盾构机的位置和磨构隧道的测量控制点进行准确的测量,明确实际限道中心轴线与随道设计中心轴线的关系,同时应对盾构接收并的洞门进行复核测量,确定盾构机的量通姿态及据进纠偏计划.因此,安排在隧通贯通前150~300m进行贯通前控制测高程)等测量工作,以保证盾构接收的精度. 量,贯通前控制测量工作包括地面控制网联测(平面和高程)及接收井润门测定(平面与

2.2盾构接收时,盾构从地层中脱出,盾构姿态难以调整,容易导致盾构与地层阅隙过大,导致同步注浆浆液或地下水的涌出,地表沉降过大,导致周围建筑物安全受到影响,同时盾构接收时管片安装需要提供一定的反力,因此,盾构接收时设置钢基座,基座尺寸形式与隧道轴线坡度一致,盾构机出洞过程中利用基座上预留轨道进行滑行,使得基座与 盾构机基本咖合.盾构机步入工作井后通过盾体与基座,提供盾构机管片拼装时的反作用力:同时当基座轨道不够长时,采用钢制基座对盾构基座进行延长.

2.3盾构接收并附近,黄河水位较高,地下水较为丰富,容易导致接收并中及盾构接收过程中的涌水突水等问题.因此,采取降水井降水的措施,加固区内降水井共布置9口, 加固区内降水井不打穿加固区,深度为36m,加固区以外设置4口,井深设置为39m.

2.4当润口段土体不能满足盾构始发和接收对反防水、防等安全要求时,需在盾构接收前对洞口地基进行加固处理.为保证盾构机安全顺利接收,济南济泺路穿黄隧道盾构端头加固采用MJS搅拌桩素墙加固措施,素墙设在揽拌桩外围一周厚度800mm,素墙深度低于搅拌桩底部5m,并在素墙与地连墙接头处打设3根MJS接疑止水桩.

2.5盾构机刀盘抵达地连墙后,由于地连墙为钢筋混凝土结构,盾构机磨墙困难,且将

会导致盾构机磨损严重.因此,墙体破除采用人工破除.在进行洞门破除前,同时要完成全部水平探孔施工及外置洞门钢环坪接工作.

2.6济南济泺路穿黄隧递盾构接收时,洞门端头土体外露,未凝结的同步注浆浆液容易产生流失,承压水沿管片周圈可能因同步注浆不饱满而产生的空隙进入.一旦形成较大通 路,水土会通过洞圈空隙涌入到工作井,从而导致工作井周边产生较大的沉降,同时对井内施工造成影响.因此采取注浆及浆液调整、密封气囊等洞门密封结构等措施对洞门进行封堵处理,防止同步注浆浆液或地下水的涌出,确保盾构的安全接收以及接收现场的安全.

3.适用范围

工法适用于盾构湿接收困难、地质条件较好、同时符合施工简便、成本较低、工期较短的干接收要求的大直径泥水循环盾构的接收施工,该功法对于传统的泥水平衡盾构接收亦有一定的参考价值.

4.工艺原理

济南济洛路隧递为公轨合建的超大断面盾构法隧道,盾构刀盘直径15.74m,管片外径15.2m,盾构接收时,由于盾构段与明挖暗埋段的连通,盾构接收井不具备湿接收的条件,且相对于湿接收,干接收能节约工程成本、施工简便、施工周期短,而类似超大直径盾构法.本工法工艺原理主要由以下几个部分组成: 干接收施工经验相对欠缺,有必要提出一套适合本地区特点的超大直径泥水盾构干接收工

4.1盾构接收准备工作

4.1.1盾构定位及洞门位置复测

轴线与随道设计中心轴线的关系,同时应对接收洞门位置进行复核测量,确定盾构机的贯 在盾构推进至盾构到达范围时,对盾构机的位置进行准确的测量,明确成洞隧道中心通姿态及据进纠偏计划.以保证盾构时刻按照设计轴线据进,使得盾构顺利正常破门,不至于在破门过程中发生大大偏移而影响盾构正常进入钢套筒.

4.1.2降水井施工

加固区内降水井共布置9口,加固区内降水井不打穿加固区,深度为36m,加国区以外设置4口,井深设置为39m.降水中成井施工采用车载反循钻机施工,包括定位安装、开孔护口、钻进、冲孔换浆、下并管、填砂、洗井等工作,在降水运行之前做好基坑排水系统,设置排水沟或者排水管路排入市政排水系统.在刀盘距离MJS墙2m时开始降水施工水位降低至刀盘切口位置,刀盘抵达至地连墙位置水位降低至刀盘底部以下1m.

4.1.3接收井端头加固施工

盾构端头加固采用MJS搅拌桩素墙加固措施.级向20m,横向盾构外5m,上下5m,顶部距离地面12米,横向加固长度为25.2m,加固深度37.8m,距随道下缘最小深度为5m.MJS加固采用1500@900的MJS桩进行临近接收井处的加园.共59根MJS桩均为全断 面360°旋喷加固.揽拌桩加固采用中850@600mm搅拌桩进行加圆,搅拌桩成桩后采用钻芯法检验水泥土的强度、连续性及深度,取芯部分采用水泥絮进行封堵.素墙加固则在端

头井加固区外侧设置一圈C15素混凝土地下连续墙,防止加固区旋喷桩的浆液流失,同时也能够保证加固区内的相对封闭,提高盾构接收施工的安全性.

4.1.4接收基座施工

盾构间隙的正常封堵,同时,管片讲装时,从洞门脱出的盾构将无法提供足够的反力,以 盾构接收时从洞门处脱出,构难以维持应有姿态,确保隧道路线的正确以及洞门与确保管片的拼装质量,盾构接收基座采用钢基座,基座尺寸形式与隧道轴线坡度一致,盾构机出河过程中利用基座上预留轨道进行滑行.使得基座与盾构机基本吻合,

4.2接收及施工工艺技术

4.2.1洞门破除施工

盾构机刀盘抵达地连墙后,墙体破除采用人工破除,破除方向自上面下进行,一次性破除至第二排地连墙主筋,并进行钢筋刹离.在进行洞门破除前,同时要完成全部水平探孔施工及外置润门钢环焊接工作.

4.2.2洞门封堵施工

4.2.2.1脂构接收时,未凝结的同步注浆蒙涨、地下水容易从脂构以及润门间隙中流出,甚至导致形成较大的空洞,水土涌入工作井中,引起周图建筑物的沉降,塌方等事故.因此,唐构接收时来用注票及浆液调整、洞门密封结构等进行洞门封堵工作,防止过大的地表沉降以及涌水等事故.

4.2.2.2注浆及浆液调整:当盾构机推进最后几环时,应加强盾构同步注浆施工,减小浆液凝固时间,并根据管片沉降和渗漏水情况,并适时进行二次注浆施工.同时,通过盾体外侧径向注浆管向地层中注入克泥效,及时填充盾体外地层间隙,减小对地层的扰动.

4.2.2.3洞门密封结构:通过润门密封板、内置和外置洞门密封环对润门进行封堵,其钢管对焊接于内置洞门环法兰面上的气囊充气,气囊与盾构机外壳紧密接触实现注浆封堵 中当盾构接收外置洞门装置拼装完成后,刀盘切口位置和外置洞门齐平时,使用预留充气和临时堵水作用.

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

如图5.1-1所示.

图5.1-1施工工艺流程围

5.2盾构接收准备工作

5.2.1盾构定位及洞门位置复测

隧道中心轴线与随道设计中心轴线的关系,同时应对盾构接收井的洞门进行复核测量,确 盾构机接收前应对盾构机的位置和盾构随道的测量控制点进行准确的测量,明确实际定盾构机的贯通姿态及据进纠偏计划.为保证接收的精度,安排在隧递贯通前150~300m进行贯通前控制测量,贯通前控制测量工作包括地面控制网联测(平面和高程)及接收井洞门测定(平面与高程)等测量工作.

范要求,高程贯通测量精度<土25mm,导线贯通测量误差<土50mm. 贯通前控制测量后应及时确认测量成果正确或是采用新成果,保障贯通精度.根据规 隧道内水准测量采用国家二等精密水准测量几何控制网,导线测量采用精密水准网.隧道内水准及导线控制网均由南岸明挖段引入隧道,控制点均设置南岸明挖段场地:接收端隧道洞门所处测量网控制点设置在南岸接收井场地内. 1.地面控制网联测 利用GPS静态定位技术,对接收及接收端控制网控制点进行联测.要求进行联测时,确保两端温度、风向及气象情况相一致,并尽量使用同一台GPS设备.复测时所用的仪器、方法及规范要求均与建立地面控制网测定时的仪器、方法及规范要求一致. 根据联测结果,对控制点坐标进行校核,确保两端控制相一致. 2.接收井洞门测定 利用全站仪及激光断面仪,在洞门预留钢圈上测设一定数量测点,并根据测设结果, 推算进洞门的实际中心坐标,以及各点到中心的距离.根据计算结果,判断是否需要调整据进轴线,以保证顺利接收. 3.隧道内陀螺定位施工 位仪以保证隧递轴线定位精准. 为保证盾构隧道水准及导线测量精度,在盾构机距离工作井200米范围时增加陀螺定 盾构接收阶段,应当加强限道内的水准及导线控制测量.通过增加控制测量的频率及减小换站距离来减小测量误差带来的影响,最终确保盾构顺利到达接收. 5.2.2接收基座施工工艺 1.接收基座施工 盾构接收基座采用钢基座,基座尺寸形式与隧通轴线坡度一致,盾构机出洞过程中利用基座上预留轨通进行滑行,使得基座与盾构机基本吻合.盾构机步入工作井后通过盾体与基座,提供盾构机管片拼装时的反作用力.基座结构形式如下所示: 图5.2-1接收基座俯视图 钢制反力基座使用40H型钢,两侧分别使用4根间距3.2m.沿掘进方向侧使用两根并在双拼止档H型钢内测浇筑M20砂浆.并对盾构机接收托架钢结构建立有限元模型进行 40H型钢双拼进行止档,受力端横向使用型钢进行加固,确保基座在接收过程中的稳定性,强度和刚度等验算.

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