/地鐵隧道盾構(gòu)法施工質(zhì)量限制重點(diǎn)及措施

摘要:盾構(gòu)工法是我國(guó)城市地鐵隧道建設(shè)的主要工法,施工人員熟悉和駕馭地鐵隧道的施工質(zhì)量限制重點(diǎn)及方法,對(duì)保證隧道的平安生產(chǎn)及質(zhì)量具有重大意義。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)工法;施工質(zhì)量;限制重點(diǎn);措施引言

我國(guó)城市地鐵隧道建設(shè)正步入快速發(fā)展的軌道,由于盾構(gòu)工法具有工期短、造價(jià)低、施工領(lǐng)域?qū)?、自?dòng)化程度高等特點(diǎn),因此得到廣泛應(yīng)用。就沈陽(yáng)地鐵2號(hào)線土壓平衡盾構(gòu)的施工實(shí)踐,論述盾構(gòu)隧道質(zhì)量的限制方法,并對(duì)一些質(zhì)量限制重點(diǎn)及方法進(jìn)行探討。1盾構(gòu)始發(fā)階段1.1盾構(gòu)端頭井土體加固(始發(fā))等相關(guān)質(zhì)量限制

在盾構(gòu)始發(fā)時(shí),提高地基強(qiáng)度,防止沉陷,防止地下水突出及土砂等流入端頭井內(nèi),需進(jìn)行洞圈四周土體的加固和改良。常用方法有攪拌樁法、藥液注入法、凍結(jié)法等。無(wú)論實(shí)行何種方法,加固和改良的效果是質(zhì)量限制的關(guān)鍵。

(1)加固效果要通過(guò)在不同部位、不同深度鉆心取樣等手段進(jìn)行驗(yàn)證,確保滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)降低地下水位。在始發(fā)期間,端頭井四周地

下水位要降至洞圈以下1.5—2m,要實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并有備用降水井和降水設(shè)備。

(3)臨時(shí)墻拆除。這是在盾構(gòu)施工中最應(yīng)引起留意的一道作業(yè),有很大的緊急性。國(guó)內(nèi)外有多種始發(fā)掘進(jìn)的方法:①依據(jù)地基改良等狀況保持始發(fā)井前面土體穩(wěn)定的同時(shí),拆除臨時(shí)擋土墻進(jìn)行掘進(jìn)。②將始發(fā)部位做成雙層墻結(jié)構(gòu),邊拔除前面的墻邊掘進(jìn)。③用盾構(gòu)機(jī)邊干脆切削臨時(shí)墻邊掘進(jìn)?，F(xiàn)在多接受第一種方法。拆除臨時(shí)墻時(shí)應(yīng)駕馭門封的詳細(xì)結(jié)構(gòu),制定針對(duì)性的措施。拆除臨時(shí)墻的時(shí)間應(yīng)在盾構(gòu)機(jī)調(diào)試達(dá)到穩(wěn)定推動(dòng)條件后。臨時(shí)墻和盾構(gòu)機(jī)間應(yīng)預(yù)留不小于1.2m的作業(yè)空間。拆除臨時(shí)墻前應(yīng)鉆梅花型探孔(不少于5點(diǎn))視察,視察時(shí)間不少于12h?？紤]到綜合因素,始發(fā)推動(dòng)盡量選在白天上午。目前正在開(kāi)發(fā)一種盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)干脆切削的新材料來(lái)替代鋼筋,可以不必拆除臨時(shí)墻,無(wú)需釋放土體應(yīng)力,就可以使盾構(gòu)機(jī)平安推動(dòng),值得關(guān)注。

(4)出洞止水密封裝置安裝。簾布橡膠板上的安裝螺栓必需齊全緊固,防翻卷裝置加工堅(jiān)實(shí),簾布橡膠板緊貼洞門,防泥水流失。

(5)始發(fā)出洞應(yīng)做如下工作:①洞門鑿除后,盾構(gòu)機(jī)應(yīng)快速靠上洞口土體。②視察洞口有無(wú)滲漏,如有應(yīng)剛好封堵(應(yīng)急封堵材料及排水設(shè)備)。③盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)內(nèi)不得有砼塊、鋼筋等,臨時(shí)墻周邊鋼筋不得伸入盾構(gòu)切削圓周內(nèi)。④第一正環(huán)拼裝時(shí)檢查最終一負(fù)環(huán)管片的位置、真圓度等。⑤限制推動(dòng)千斤頂?shù)倪\(yùn)用狀況,防止盾構(gòu)機(jī)磕頭或上飄。⑥嚴(yán)格限制負(fù)環(huán)管片的真圓度。1.2盾構(gòu)始發(fā)設(shè)備1.2.1盾構(gòu)機(jī)基座質(zhì)量限制重點(diǎn)

(1)位置及尺寸?；O(shè)置前,應(yīng)對(duì)洞中的實(shí)際凈尺、平面位置、直徑及高程進(jìn)行復(fù)核,確定基座的位置和高程。盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整,測(cè)量基點(diǎn)的布置。(2)基座的加固焊接質(zhì)量,導(dǎo)向軌的夾角,基座的防移動(dòng)加固。(3)考慮設(shè)計(jì)坡度和盾構(gòu)機(jī)預(yù)沉降防范措施(可將預(yù)先抬高基座20cm以內(nèi))。(4)前端應(yīng)有防盾構(gòu)機(jī)磕頭裝置。1.2.2反力架

反力架由臨時(shí)管片(負(fù)環(huán)管片)、反力架、調(diào)整裝置等部分組成。質(zhì)量限制重點(diǎn):(1)必需盡可能地保持負(fù)環(huán)管片的真圓度。(2)運(yùn)用鋼材等按設(shè)計(jì)調(diào)整正1環(huán)和豎井坑口部位的位置關(guān)系。(3)負(fù)環(huán)頂部作為運(yùn)輸開(kāi)口時(shí),必需用鋼材加固該開(kāi)口。(4)反力架的支撐中,受力混凝土的強(qiáng)度,要達(dá)到設(shè)計(jì)推力的要求(初始推力約在800t以內(nèi))。1.3盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備質(zhì)量限制

盾構(gòu)機(jī)在隧道內(nèi)有只能進(jìn)不能退的特點(diǎn),因此盾構(gòu)機(jī)的質(zhì)量是隧道能否順當(dāng)施工的關(guān)鍵,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有廠方閱歷豐富的組裝和調(diào)試工程師?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)隱藏組裝部位以及盾構(gòu)機(jī)出洞后不便視察檢查等部位的檢查驗(yàn)收,如刀盤(pán)安裝螺栓(力矩、數(shù)量)、止水密封圈、同步注漿和加泥系統(tǒng)的止回裝置等。始發(fā)前主要對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行部件、系統(tǒng)功能性、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行驗(yàn)收,應(yīng)制定詳細(xì)的驗(yàn)收表格,逐項(xiàng)驗(yàn)收,確保盾構(gòu)機(jī)的組裝調(diào)試質(zhì)量。2盾構(gòu)試掘進(jìn)和正式掘進(jìn)階段

盾構(gòu)機(jī)在初始推動(dòng)時(shí),需進(jìn)行各功能系統(tǒng)的帶載試驗(yàn),完善各功能系統(tǒng),并進(jìn)行整合。同時(shí)在掘進(jìn)過(guò)程尋求最佳施工參數(shù),為全線正常推動(dòng)供應(yīng)符合土質(zhì)特點(diǎn)的基本施工參數(shù)。試掘進(jìn)過(guò)程基本在100環(huán)左右。無(wú)論是試掘進(jìn)還是正式掘進(jìn)都需加強(qiáng)過(guò)程管理來(lái)保證盾構(gòu)施工的平安,保證隧道施工質(zhì)量。2.1

土壓式盾構(gòu)的掘進(jìn)管理流程實(shí)例(見(jiàn)圖1)2.2開(kāi)挖面的土壓力管理

(1)理論土壓力值計(jì)算

理論的土壓力值是個(gè)范圍值,其公式為:

上限值Pmax=地下水壓力+靜止水壓力+預(yù)備壓力(約取10—20kN/m2)

下限值Pmin=地下水壓力+(主動(dòng)土壓力或松動(dòng)土壓力)+預(yù)備壓力(約取10—20kN/m2)

由于盾構(gòu)機(jī)工況困難,合理的土壓力是變更的,這要通過(guò)和理論值進(jìn)行對(duì)比,并不斷通過(guò)綜合監(jiān)測(cè),利用千斤頂推力、速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以保證掘進(jìn)面的穩(wěn)定。

(2)設(shè)置備用的土壓力計(jì),異樣時(shí)切換運(yùn)用。

(3)設(shè)置土壓計(jì)的更換機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查和更換。2.3切削土量的管理

為了保持開(kāi)挖面穩(wěn)定,順當(dāng)進(jìn)行掘進(jìn),就必需精確地排出和掘進(jìn)量相一樣的切削土砂。由于地質(zhì)改良關(guān)系,切削土體積和重量將產(chǎn)生變更,不能單獨(dú)地進(jìn)行切削土量計(jì)算,通常和土壓力一起考慮,來(lái)推斷開(kāi)挖面的穩(wěn)定狀態(tài)。切削土量的管理方法有重量管理和體積管理兩種,都須要通過(guò)計(jì)算和理論出土量進(jìn)行比較。這也是選用渣土車的臺(tái)數(shù)及體積須要考慮的。通過(guò)出土量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算,可以推斷超挖量和掘進(jìn)面是否出現(xiàn)了塌方。由于螺旋機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不太簡(jiǎn)潔記錄,一般不用螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)計(jì)算出土量。2.4推動(dòng)速度和推力

(1)盾構(gòu)掘進(jìn)的速度主要受盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)、出土速度的限制,若出土速度不協(xié)調(diào),極易出現(xiàn)土面土體失穩(wěn)和地表沉降等不良現(xiàn)象,因此推動(dòng)應(yīng)盡量均衡連續(xù)作業(yè)。(2)千斤頂推力是盾構(gòu)前進(jìn)的動(dòng)力,正確地運(yùn)用千斤頂是盾構(gòu)能否沿設(shè)計(jì)軸線(標(biāo)高)方向精確前進(jìn)的關(guān)鍵,應(yīng)依據(jù)盾構(gòu)趨勢(shì),合理選擇千斤頂和設(shè)定千斤頂?shù)耐屏Α?.5盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)限制要點(diǎn)

(1)盾構(gòu)姿態(tài)的測(cè)量數(shù)據(jù)包括自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)和人工測(cè)量數(shù)據(jù)。人工測(cè)量數(shù)據(jù)是對(duì)自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)正確性的檢測(cè)和校正。兩類數(shù)據(jù)要進(jìn)行比較、分析,動(dòng)態(tài)駕馭數(shù)據(jù)變更狀況,正確指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)正確、平安地推動(dòng)。(2)基準(zhǔn)點(diǎn)的前移和復(fù)測(cè)。隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)設(shè)置間距大約為20—50m,隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)必需定期復(fù)測(cè)和修正。(3)以測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ),繪制盾構(gòu)及管片和設(shè)計(jì)線之間的位置關(guān)系圖。(4)發(fā)覺(jué)盾構(gòu)機(jī)偏向時(shí),應(yīng)剛好訂正,不得猛糾硬調(diào)。進(jìn)行大方向的訂正時(shí),要確保盾尾間隙,可接受糾偏材料、異形管片進(jìn)行糾偏。2.6管片拼裝的質(zhì)量限制

管片拼裝是盾構(gòu)工法的關(guān)鍵工序,管片拼裝質(zhì)量的好壞干脆影響隧道結(jié)構(gòu)的運(yùn)用功能和平安,為此應(yīng)重點(diǎn)做好以下工作:(1)按《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求,對(duì)管片進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收。(2)管片運(yùn)輸、搬運(yùn)時(shí)要防止損傷邊角和防水裝置。(3)管片拼裝要符合設(shè)計(jì)要求(通縫或錯(cuò)縫)。(4)管片接縫間嚴(yán)禁夾有雜物(如砂土等)。(5)管片定位應(yīng)慎重,防止接頭表面碰撞和擠壞止水裝置。(6)按組裝依次收縮該部位的千斤頂,不行全縮。(7)軸入插入K型管片難以向下方向錯(cuò)動(dòng),而端部有微上翹的傾向。(盾尾長(zhǎng)度要加長(zhǎng)到管片寬度的1/3至1/2)要充分留意不要損傷管片及產(chǎn)生密封材料的剝離。(8)管片定位后,首先擰緊管片螺栓,再擰緊環(huán)接頭的螺栓。(9)待拼裝一環(huán)管片后,利用全部的盾構(gòu)千斤頂勻整壓緊新拼裝的管片,正式緊固。一般在盾尾后方10—15m左右,需按設(shè)計(jì)力矩再度復(fù)緊。(10)拼裝管片時(shí),接觸面要嚴(yán)密對(duì)準(zhǔn),防止拼裝中的管片和已有管片的轉(zhuǎn)角處成點(diǎn)接觸或線接觸狀態(tài),在受千斤頂推力時(shí)會(huì)產(chǎn)生缺陷和開(kāi)裂。當(dāng)盾構(gòu)方向和管片方向不同時(shí),盾尾會(huì)擠傷管片,此時(shí)就要瞬時(shí)變更盾構(gòu)的方向,以杜絕擠壓。(11)K管片的位置變更可進(jìn)行微小糾偏,但需留意不行將管片拼裝成通縫。(12)在負(fù)環(huán)管片拆除或掘進(jìn)終了,管片脫離盾構(gòu)機(jī)時(shí),在二次注漿不充分或沒(méi)固化時(shí),一般應(yīng)接受鋼材將端頭的10環(huán)左右管片連接成體,防應(yīng)力釋放、環(huán)縫增大或管片移動(dòng)。2.7同步注漿

同步注漿主要起固定管片,防止地基變形、止水等作用。注漿質(zhì)量干脆影響到隧道長(zhǎng)期防水效果,因此要細(xì)致對(duì)待。

(1)壁后注漿材料中的流淌性、強(qiáng)度、收縮率、水密性及膠凝時(shí)間都是選用材料的指標(biāo),應(yīng)定期檢查試驗(yàn)。

(2)施工時(shí)應(yīng)留意事項(xiàng):①注漿的配比(可參考相像工程實(shí)例);②材料在攪拌時(shí)的投入依次;③水泥及膨潤(rùn)土的分散狀態(tài)和雜物是否混入;④攪拌時(shí)間及有無(wú)離析;⑤注漿位置;⑥注漿壓力及注漿量;⑦盾尾密封的泄漏及向開(kāi)挖面陷進(jìn)狀況。

(3)注漿量一般按計(jì)算空隙量的143%來(lái)注入;注漿壓力在管片注漿口處一般為13kgf/cm3。應(yīng)以注漿實(shí)際效果的反饋來(lái)指導(dǎo)詳細(xì)施工。3盾構(gòu)機(jī)到達(dá)的質(zhì)量限制3.1盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固

盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固一般和出洞區(qū)域土體加固是同時(shí)進(jìn)行,對(duì)盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固效果的檢驗(yàn)可參照對(duì)盾構(gòu)出洞土體加固。3.2盾構(gòu)接收基座設(shè)置

盾構(gòu)接收基座用于接收進(jìn)洞后的盾構(gòu)機(jī),由于盾構(gòu)進(jìn)洞姿態(tài)是未知的。在盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)前仍需復(fù)核接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞圈面為原則),確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后能平穩(wěn)、平安推上基座。3.3進(jìn)洞前盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控

在盾構(gòu)進(jìn)洞前約100環(huán)應(yīng)對(duì)已貫穿隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線限制點(diǎn)及高程水準(zhǔn)基點(diǎn)做貫穿前復(fù)核測(cè)量,是精確評(píng)估盾構(gòu)進(jìn)洞前姿態(tài)和擬定進(jìn)洞段掘進(jìn)軸線的重要依據(jù)。3.4洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除(進(jìn)洞側(cè))

盾構(gòu)進(jìn)洞前需對(duì)接收井內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)背水面鋼筋進(jìn)行割除及砼鑿除,通過(guò)打探孔實(shí)際驗(yàn)證盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固的效果。洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿除后同樣需對(duì)其后土體獨(dú)立性、滲漏等狀況進(jìn)行視察,推斷進(jìn)洞區(qū)域土體的實(shí)際加固效果是否滿足盾構(gòu)平安進(jìn)洞的要求,否則應(yīng)實(shí)行補(bǔ)救措施。3.5盾構(gòu)接收進(jìn)洞視察

盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)準(zhǔn)備工作就續(xù)后,盾構(gòu)機(jī)向前推動(dòng),在前端刀盤(pán)露出土體直至盾構(gòu)殼體順當(dāng)推上接收基座的過(guò)程稱為“盾構(gòu)接收進(jìn)洞”。該關(guān)鍵環(huán)節(jié)重點(diǎn)做好以下工作:(1)視察進(jìn)洞洞口有無(wú)滲漏的狀況,發(fā)覺(jué)洞口滲漏剛好封堵;(2)剛好安裝洞口拉緊裝置,并檢查其堅(jiān)實(shí)性。4結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)法隧道工程是一項(xiàng)綜合性施工技術(shù)(如包括