狭小空间强渗透地层泥水盾构钢套筒分体始发施工工法.pdf

分体,地层,工艺,施工,泥水,工程技术
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1前言2 工法特点3适用范围4工艺原理 25施工工艺流程及操作要点 26材料与设备 137质量控制.148安全措施. 159环保措施.1510效益分析. 1611应用实例.

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狭小空间强渗透地层泥水盾构钢套筒分体始发施工工法

1前言

为保证福州地铁4号线整峰路站~江边村站区间(以下简称鳌江区间)泥水盾构顺利始发,针对泥水盾构钢套筒分体始发工艺进行研究,对施工中的关键技术进行优化,并在现场成功应用,有效的解决了始发场地狭小,富水软弱地层始发风险高的难题,对软弱地层小尺寸工作井始发提供参考,在国内外均处于领先水平,具有显著的经济效益,现将这项技术进一步总结完善形成本工法.

2工法特点

2.1本工法针对始发工作井尺寸不足、周边场地受限及始发地层为富水软弱地层的特点(始发地层渗透系数达到30m/d,为强渗透地层),建设性的提出了泥水盾构钢套筒分体始发工艺,有效的解决了始发井长度不足的间题(基坑长度54m,整体始发需130m),降低了富水软弱地层的始发风险,且钢套筒可重复利用,绿色环保,具有较高的推广意义.

2.2本工法首次提出低强度高流动性情性浆液填充可旋出螺杆式防盾构机扭转装置相结合的方法,使得盾构机与钢套简的空隙填充饱满,且后续拆除钢套筒时回填料易清理,情性浆液有效降低了盾体的摩阻力,从而降低了盾构始发时的扭矩和推力,确保反方架受力安全.可旋出螺杆式防盾构机扭转装置的应用弥补了盾体摩阻力小、不足以限制盾构机扭转的缺点,有效控制了盾构机的扭转,使得盾构始发姿态可控.

2.3本工法采用电续集成化多点悬吊延神方法,实现了电缆集成分类、无损延伸的功能,解决了分体始发电缆数量多易打结、延伸易破损的难题,避免了电缆支架及延伸保护装置的投入,大大降低了成本.

3适用范围

本工法适用于盾构软弱强渗透地层小尺寸工作井始发,能够有效降低盾构始发的风险,解决始发场地不足的间题,提高城市复杂环境盾构始发水平.

4工艺原理

4.1采用钢套筒始发,在钢套简内填充回填物、加压,建立与基坑外相同的水土平衡环境,盾构泥水仓能在破洞门阶段开始建压,有效的控制始发端头地表沉降,降低始发过程中涌水涌砂风险.为了使盾构机与钢套简的空隙填充饱满,且后续拆除时回填料易清理,采用低强度高流动性情性浆液作为填充物:为有效控制盾构机的扭转,使盾构始发姿态可控,采用了可旋出螺杆式防盾构机扭转装置的方法.

4.2由于场地长度受限,始发井内不足以容纳全部后配套台车,施工过程中采用分体始发方法,并下放置3辆台车,其余台车布置在地面,地上与地下台车之间通过管路连接.当盾构掘进到一定长度后,满足盾构整体下井条件时,拆除台车之间的管路,拆除上部钢套筒,将地面的台车下放到井下,结束分体始发.为了解决分体始发电缆易打结、破损的难题,施工过程中采用了电缆集成化多点悬吊延伸方法.

图4.2-2台车布置示意图

图4.2-1钢套筒始发

5施工工艺流程及操作要点

5.1总体施工工艺流程

根据始发场地长度,待钢套筒、盾构机及其后配套安装完成后,将1#-3#台车放置在井下,4#~7#台车放置在地面(8号台车未安装),盾构始发掘进到60环后,结束分体始发,拆除上半部钢套筒,拆除3#、4#号台车连接管路,下放4#~8#台车:掘进至120环拆除下半部钢套筒,结束泥水盾构钢套筒分体始发.

图5.1-1泥水盾构钢套筒分体始发流程

5.2操作要点

5.2.1盾构机与钢套简安装技术

(1)钢套筒安装需要与盾构下井相互配合,先安装钢套筒下半部,然后2#台车、1#台车、盾构机、3#台车依次下井,最后安装钢套简上半部.由于始发场地受限,3#台车需要等1#,2#台车、连接桥与盾构连接后才有空间放置,因此3#台车从尾部吊装孔下井.

图5.2.1-1盾构与钢套筒安装流程图

(2)钢套筒设计.钢套筒由过渡环(1.3m)、筒体(9.9m)和后端盖(0.5m)组成,总长11.7m,简体分为上、下两部分,下半部分纵向分为3块,上半部分环向分为3块,这种设计方式避免了钢套筒在同一断面的应力集中,不仅有利于钢套简的整体受力,还能降低渗漏风险.通过理论计算和数值模拟,验算钢套简结构强度和支撑强度,防止钢套筒变形过大导致拼缝渗漏.

图5.2.1-3钢套筒分块横剖图

图5.2.1-2钢套筒分块纵剖图

图5.2.1-5钢套筒受力分析

图5.2.1-4反力架受力分析

(3)钢套筒防渗处理.钢套简渗漏点主要发生在环缝、纵缝及后端盖与管片的拼缝处,针对钢套简的拼缝,设置两道密封凹槽,内置0型橡胶圈,拼缝采用螺栓连接紧固,通过压缩0型橡胶圈进行密封止水,钢套筒试压过程中发现的渗漏点采用快干水泥进行封堵.针对后端盖与管片的拼缝,不仅内置0型橡胶圈,还在-9环管片端部预埋10cm宽的环形钢板,待-9环管片被顶紧后,将环形钢板与后端盖焊接起来,形成可靠的密封圈,防止其渗漏.

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