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文檔簡介

城市地下綜合管廊暗挖施工技術培訓時間:培訓講師:課堂規(guī)則Open—開放的心態(tài)、積極參與、勇敢發(fā)問

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目錄一、暗挖發(fā)展史及分類二、淺埋暗挖施工技術三、頂管施工技術四、盾構施工技術一、暗挖發(fā)展史及分類1.1暗挖的定義暗挖法就是直接在土體內部直接開挖,不需要破除路面的施工方法。1.2暗挖發(fā)展史19世紀,為修筑水底隧道,創(chuàng)制了盾構,經100多年的改進,盾構法成為在松軟地層中常用的方法之一。為避免在水下施工,19世紀末又出現了沉管法,此法主要工序在地面上進行,優(yōu)點顯著,應用日益廣泛。

在敷設管道或設置地道時,為了不影響地面房屋和其他工程設施,用千斤頂將預制的管段或箱涵配合挖土向前頂進,這就是頂管法。

隨著巖體力學的發(fā)展,在結合現場經驗的基礎上,20世紀中葉創(chuàng)造了新奧法。淺埋暗挖法起源于1986年北京地鐵復興門車站折返線工程,由于當時取得了很大的經濟效益和社會效益,隨后鐵道部等相關部門討論后確定采用“淺埋暗挖”這個名稱,建設部把它命名為國家級工法。1.3暗挖分類暗挖法一般有淺埋暗挖、頂管法、盾構法等。

1.4適用條件暗挖施工法適用于城市交通繁忙,景觀要求高,無法實施開挖作業(yè)的地區(qū),也適用于松散地層、含水松散地層及堅硬土層和巖石層。二、淺埋暗挖施工技術2.1適用條件適用于結構埋置較淺,地面建筑物密集,交通運輸繁忙、地下管線密布,及對地面沉降要求嚴格的城鎮(zhèn)地區(qū)地下構筑物施工。

2.2施工工序2.2.1初期支護施工工序測量定位→管棚注漿→網片及格柵加工→土方開挖留核心土→內層網片鋪設→安裝邊頂格柵→焊接連接鋼筋、打鎖腳導管→外層網片鋪設→隱蔽檢查→噴射早強混凝→安裝臨時鋼支撐→挖核心土→安裝底板格柵、打鎖腳導管→噴射早強混凝土→基面找平、拱頂注漿。2.2.2主體結構施工工序施工準備→臨時支撐拆除→初支面修補→防水層施工(氣密性檢測)→底板防水保護層→底板鋼筋綁扎→底板模板安裝→底板澆筑→墻身頂板鋼筋綁扎(預埋件安裝)→墻身頂板模板安裝→墻身頂板澆筑→養(yǎng)生及強度檢測→支架模板拆除2.3超前支護

2.3.1超前長管棚(1)超前長管棚設置于暗挖拱頂,采用直徑Ф108mm、壁厚5mm無縫鋼管,絲扣連接。(2)施工工序為:開挖土方邊坡→安裝定位架→安裝Ф127mm導向管→管棚鉆孔→制安Ф108mm鋼管→管棚注漿。只有在長管棚施作完成后才能開始進洞開挖。定位架及導向管加工圖(3)定位架及導向管安裝定位架分別由I45a工字鋼和I20a工字鋼焊接成型,隧道兩側各安裝兩排,每排距1.0m,兩排之間用Ф127*4mm導向管連接,導向管間距300mm,外插角1~1.5°,進入土層2.0m。(4)注漿管加工注漿管使用熱軋無縫鋼管,外徑108mm,壁厚5mm,節(jié)長4~6m,兩段間采用不小于150mm長的絲扣連接,前端加工成尖錐形,管身鉆注漿孔,孔徑φ8mm,注漿孔間距200mm,梅花型布置。

(5)鉆孔施工超前長管棚采用全液壓水平工程鉆機成孔施工。鉆孔機準確定位后,將φ125沖擊鉆頭安裝在鉆機前段,啟動鉆機開鉆。開孔時本著“輕壓、慢鉆”原則,以防止孔位及鉆進角度偏差。鉆進1m后再加壓加速,待孔深達到30m~40m時,退出鉆具,將注漿管從導向管內穿入,安裝管棚注漿管。

(6)制漿在攪拌機開動的情況下,加入定量清水,水量需計算準備,然后按配合比加入原材料,連續(xù)攪拌3min后可通過鋼絲過濾后進入蓄漿桶中,在蓄漿桶中二次攪拌后,供注漿使用,制漿后必須保證在10min以內注入孔內,不能存漿過多,影響注漿效果。

(7)壓水試驗在正式注漿前用3MPa的壓力壓水檢查,檢查管路是否連接正常,是否耐壓,有無漏水現場,測定注漿壓力損失情況,確定注漿終壓增加注漿效果。(8)注漿根據壓水試驗情況土層空隙估算單孔注漿數量,然后開始用兩臺ZYB70/80D注漿泵聯合注漿,注漿時,先用水灰比0.70的

漿液試注,當注漿正常后采用1:1水灰比漿液注漿,注漿時要隨時觀察泵壓及注漿數量,分析注漿是否正常,如單孔注漿量過大,仍達不到終壓的要求,可暫停該孔注漿,過4~6h用鉆機清孔后再繼續(xù)注漿。(9)注漿結束1)注漿壓力逐步升高至設計終壓,并繼續(xù)注漿10min以上結束注漿。2)注漿結束時的進漿量小于5L/min結束注漿。3)開挖前可根據預設檢查孔的涌水情況,判定注漿效果,注漿效果好的地段,檢查孔涌水量很小,經開挖后可觀察到裂隙及空隙充填效果,幾乎空隙都充填漿液,開挖后掌子面比較干燥。

4)開挖時有滲水現象,堵水效果達不到要求時,采用局部徑向注漿處理,使其達到堵水、凝固土層的目的。2.3.2超前小導管(1)每步開挖前,在超前長管棚之間和結構兩側沿開挖輪廓線打入Ф42*3mm長2.5m、間距300mm的超前小導管,仰角5°~15°,兩排小導管搭接長度不小于1.0m。

(2)小導管預先制成花管,孔距200mm,梅花型布置,孔徑8mm,通過小導管對土層注入純水泥漿液加固,使掌子面上方形成超前管棚,保證土層穩(wěn)定。注漿壓力為0.4~0.6Mpa,純水泥漿水灰比為0.8:1~1:1。2.4初期支護

2.4.1格柵與網片的制作與安裝

鋼格柵組合示意圖

(1)鋼格柵在施工現場附近集中加工、焊接成型后用汽車運到現現場。鋼筋運加工點后,必須按規(guī)格、型號、種類分別架空堆放。有銹蝕、彎曲變形的,在加工、使用前必須調直除銹。每批鋼筋正式焊接之前,根據現場條件進行焊接性能試驗,并具備出廠合格證和復試合格,方可使用。(2)格柵鋼筋制作應滿足設計及《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》(JGJ18-2003),鋼筋應盡可能采用定尺鋼筋,以減少鋼筋接頭和浪費。(3)格柵Ф28主筋∠125×80×10角鋼雙面焊接,有效焊縫長度不小于5d,主筋端部與鋼板之間也采用周圈焊接,焊縫厚不小于12mm。

(4)所有焊縫采用E43焊條。格柵與格柵之間連接采用螺栓連接。(5)進行冷彎制作時,先按1:1比例放樣,制作1:1胎模的鋼制工作臺,分段制作,按單元拼焊,加工、焊接要做到尺寸準確,弧形圓順,鋼筋焊接滿足規(guī)范要求;焊接成型時應兩側對稱進行,兩段鋼格柵的連接角鋼處的主筋中線應重合,連接孔位置準確。加工時應先試拼并檢查無扭曲現象后方可焊接,做到相同段的連接接頭每榀之間可以互換。(6)首榀格柵加工完成后應放在平整堅硬的地面上試裝,周邊拼裝允許偏差±30mm,平面翹曲應小于20mm。

(7)暗挖坡度較大處,應相應加高立鋼格柵的高度,以保證暗挖的凈空。(8)鋼筋網片由φ8鋼筋焊接而成,鋼筋間隔100×100mm,網片以2000×700mm為宜。(9)土方開挖后及時安裝鋼架。安裝前應將鋼架下虛土及其它雜物清理干凈,鋼架安裝間距同開挖步距。安裝時應根據激光導向儀或測量人員在墻上和拱頂打的控制點進行安裝。用鋼管作為鋼格柵的臨時支撐,以便鋼格柵的定位。鋼格柵安裝時,其標高應高于設計標高20mm,以預留沉降量,同時為減少鋼格柵的下沉量,安裝時在鋼格柵的拱腳底部墊一塊鋼板。(10)鋼格柵間用Ф22鋼筋縱向連接、間隔為1.0m內外交錯設置,連接鋼筋采用單面搭接焊,其焊接長度不小于200mm,連接筋在施工時應保證整榀格柵不扭曲變形。(11)鋼格柵采用為Ф24×70mm的螺栓連接并滿焊,內外層滿鋪鋼筋網片,兩個網片搭接長度100~200mm,并與格柵主筋綁扎牢固,以防止噴射混凝土后出現起伏。

2.4.2噴射混凝土(1)土方開挖完成后,先掛網進行初噴,初噴作用為封閉工作面,防止表面土層風干造成局部坍塌,噴射厚度為30~50mm。拱架、網片安裝完畢,經質檢人員檢查合格后方可進行噴射混凝土施工。(2)噴射混凝土由下向上分段、分片、分層螺旋式均勻噴射,噴頭直對受噴面距離0.6~1.0m,噴射壓力控制在0.15~0.2Mpa,一次噴射厚度拱部30~50mm,墻體50~80mm。每段長度按環(huán)進尺,每噴完一層應有一定的間隔時間,待混凝土初凝后再噴射下一層。

(3)噴嘴應避開拱架的連接處、鋼筋密集點,以免產生混凝土密積,對懸掛在鋼筋網片上的混凝土要及時清除,以保證噴射混凝土的密實度。(4)如有較大的凹洼時應先填補平整,仰拱噴射混凝土前必須清理好基面和集水,必要時提高混凝土強度等級。(5)混凝土要嚴格按照配合比配料,準確計量,并采用機械攪拌。(6)噴射混凝土完成后,應加強灑水養(yǎng)護,防止風干開裂,降低其強度。2.4.3拱背注漿沿縱向暗挖初襯拱頂中部每2m埋設1根Ф32注漿管進行背后回填注漿,注漿壓力應小于0.4Mpa。背后回填注漿配合比為:水泥:砂1:1.5~1:3(重量比),水灰比1:1~1:1.1。2.5初期支護預防及處理施工2.5.1防沉降技術措施(1)堅持先護頂后開挖的原則組織施工。采用超前管棚、超前小導管注漿加固工作面前方土層。

(2)采用合理的開挖方式,變大垮為中跨或小跨,邊開挖邊支護,步步為營,當采用留核心土環(huán)形開挖法時,核心土的斷面應大于開挖斷面的50%,縱向長度應大于2m。(3)施工中應盡量減少對土層的擾動,采用人工開挖。(4)嚴格控制每循環(huán)進尺,不超過0.5m,遇到粉細砂層、圓礫卵石層時,適當縮小開挖步距;嚴格控制臺階長度。認真做好鋼格柵腳處理,必要時可在格柵腳處安設鎖腳錨桿或擴大拱腳處鋼架或地層加固等方法進行處理。(5)開挖成形后應及時進行初期支護,扣緊工序銜接,盡早施作仰拱,封閉成環(huán)。當地層變壞時,應隨時噴射混凝土封閉工作面或采用工作面正面錨桿來抑制土層變形。

(6)根據沉降監(jiān)測的結果,對初期支護變形過大又不宜加強支護部位,采用對洞周2~3m范圍內土層再次進行系統(tǒng)注漿加固,以改善支護的受力條件,限制其過大變形。(7)結合洞內明溝排水和地面預注漿堵水等措施進行存留水的治理,以確保無水作業(yè)、施工安全和土層的穩(wěn)定。(8)施工過程中(包括竣工初期)應對土層及支護結構進行應力量測,以便監(jiān)控其穩(wěn)定狀態(tài),控制地面沉陷。(9)嚴肅施工紀律,加強施工管理,堅決執(zhí)行標準施工工藝細則,保證施工質量。2.5.2暗挖施工中滲水處理(1)初期支護施工排水在導洞底板靠中部每隔5m設一個集水井,用潛水泵將工作面的積水抽排到至工作坑內的集水坑,再抽排到地面。(2)混凝土噴射前土層滲水處理如果滲水不大,有少量滴水且面積較少,用防水砂漿封堵;如果滲水量較大,有大面積滴水且局部有線狀漏水現象,則應對滲水進行引排施工,通常采用“深孔排水法”,即在有線狀漏水處或附近鉆1~3個孔,將鋼管插入孔內20cm,露出工作面10cm,且用棉紗和砂漿把鋼管與孔壁之間的間隙封堵好(先用棉紗封堵5cm,再用摻有適量速凝劑的水泥砂漿封堵15cm),讓大部分滲水先從鋼管集中排出,并用塑料管引走。

(3)初支結構表面滲漏水處理防水層鋪設之前,初支表面不得有明水。如有滲漏,應根據滲漏水量的大小采取適宜方法進行處理。施工前應對隧道斷面凈空尺寸進行測量,對侵入二襯結構內的部分初支結構進行鑿除。滲漏水處理完畢后應保證初支結構的凈空尺寸。對初支基面上的少量的滲漏水點,應先清理干凈,在刷HRB高強防水砂漿進行止水,保證防水層在無水條件下施工。大面積滲水多發(fā)生在水量大的地段,具有漏點多、滲漏面大等特點,因此施工中應作為重點,采取以防為主的堵排結合的方式。即先用鉆長10cm深20cm涌水孔,然后清除周邊的碴土,露出洞壁堅實表面并用水沖洗干凈。根據水量大小選用適應的橡膠軟管,將軟管插入孔里并與水頭對正,然后用事先拌好的堵漏劑,將軟管周邊空隙進行封堵。操作時一邊填充堵漏劑一邊擠壓,使堵漏劑與周邊混凝土可靠密貼,使水從軟管中流出。再用HRM型高強抗裂防水砂漿抹面,待砂漿強度達到要求后,通過橡膠管注入聚胺脂,注完漿后用橡膠管扎死。

2.6二襯2.6.1臨時鋼支撐的拆除首先須進行橫向支撐的拆除,先使用傳吊裝置將鋼支撐懸吊固定,然后將兩端螺栓全部拆卸,完成后慢慢將支撐吊裝卸下。接下來拆除豎向支撐,首先將豎向支撐上下兩節(jié)長支撐使用傳吊裝置固定,然后使用氧氣乙炔焊將頂部的短支撐從中部橫向截斷一小節(jié),將分開的兩段短支撐的連接螺栓全部拆卸,完成后卸下短支撐,然后拆除上部長支撐,再然后下部長支撐和短支撐。期間必須保證豎向支撐懸吊牢固安全。

全部拆除后將初支表面外漏的螺栓切除,最后清理干凈拆除部位后使用砂漿或細石混凝土修補找平。2.6.2防水層施工防水層采用無紡布加防水板。鋪設無紡布,首先用作業(yè)臺車將單幅無紡布固定到預定位置,然后用熱熔墊片、金屬墊片、膨脹螺栓結合,使用膨脹螺栓,固定無紡布,由下至上循環(huán)固定,無紡布搭接寬度不小于50mm。專用熱熔襯墊及脹栓按梅花型布置,拱部間距0.5~0.8m,邊墻0.8~1.0m。無紡布與噴砼表面密帖,鋪設應平順、無隆起、無褶皺,并進行氣密性檢測。

鋪設防水板先用作業(yè)臺車將防水板固定到預定位置,然后用手動電熱熔器加熱,使防水板焊接在固定無紡布的專用熱熔襯墊上。防水板要松緊適度,避免過緊被撕裂或過松形成人為蓄水點。手動電熱熔壓焊器與防水板之間采用隔熱布墊層,防止加熱時損壞防水板。使防水板焊接在固定無紡布的專用熱熔墊片上。防水板連接采用自動雙縫熱熔焊機,按預定的溫度、速度焊接,單縫焊的有效焊縫寬度不小于15mm。焊接前先除盡防水板表面的灰塵再焊接,防水搭接寬度須大于15cm。防水板搭接縫應與變形縫、施工縫、集中出水處等防水薄弱環(huán)節(jié)錯開,距離不應小于100cm。2.6.3底板防水保護層施工底板防水板需鋪設保護層,采用細石混凝土進行鋪設。2.6.4鋼筋安裝(1)底板鋼筋綁扎底板鋼筋綁扎之前,根據結構底板鋼筋網的間距,先在底板防水保護層上彈出黑色墨線,放出墻位置線。根據底板鋼筋的間距,擺放下鐵鋼筋,然后進行鋼筋馬凳及上層鋼筋的縱橫兩個方向定位鋼筋,并在定位上畫間距分檔標志。然后穿縱橫鋼筋,隨后綁扎鋼筋直至正確為止。

(2)墻體及頂板鋼筋綁扎墻體及頂板的鋼筋綁扎按由外向里順序綁扎,并用鋼筋支撐住鋼筋骨架;鋼筋綁扎過程中要提前留出保護層,并要保護好防水板。鋼筋雙層雙向布置,拉通線綁扎,保證一條線。水平鋼筋錯開搭接,鋼筋搭接、錨固長度滿足設計和相應規(guī)范要求。鋼筋的相交點全部綁扎,鋼筋搭接處,在中心和兩端用鐵絲扎牢,保證墻體兩排鋼筋間的正確位置。2.6.5模板安裝(1)底板模板為外墻底部墻體內模板及中隔墻底部兩側腋角部位模板,均采用組合鋼模板拼裝而成??v向施工縫位于底板與邊墻結合處以上500mm,墻體中間設置400mm寬止水鋼板。(2)側墻模板主要采用900×600×55mm組合鋼模板拼接,豎向背楞采用2根Ф48*3.5mm鋼管,間距為900mm,水平背楞選用2根Ф48*3.5mm鋼管,利用“滿堂紅”支架和可調節(jié)頂托與水平背楞對頂加固,形成整體。中隔墻除用可調節(jié)頂托對頂外,增加穿墻M12螺栓對拉。

(3)頂板模板支撐體系采用墻體支撐體系,由φ48*3.5mm扣件式鋼管支架搭設“滿堂紅”模板支撐體系,根據頂板標高,在“滿堂紅”架子的立管上、下插入可調節(jié)頂托、底托,距地面高度不大于35cm處設橫向與縱向的掃地桿,立桿上端自由長度不大于70cm,頂托上鋪縱向的100*100mm方木,縱向方木上每間距300mm鋪橫向的100*100mm方木,方木上滿鋪55mm厚的組合鋼板模板,模板接縫應設置在橫向方木中間。鋼模板用可調節(jié)頂托調整高度,使頂板模板在同一水平面上。2.6.6混凝土澆筑底板采用普通防水混凝土進行澆筑,澆筑密實,帶7天強度達到,進行墻體和頂部鋼筋混凝土施工,墻體和頂板自密實混凝土澆筑。(1)自密實混凝土配制要求自密性混凝土基本屬性如下:粉煤灰:水泥用量15%~17%;膨脹劑GST(UEA):水泥用量14%~16%;引氣劑PC-2Y:水泥用量0.2%~0.4%;減水劑HT-100(XY-3):水泥用量4%~6%;泵送劑:水泥用量0.8%~1.2%;礦粉:水泥用量20%~22%;卵石:水泥用量242%~244%;普通硅酸鹽水泥,用量為350~450kg/m3;粗骨料:粒徑不超過20mm???jié)B要求按設計圖紙執(zhí)行。以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑,可對水泥粒子產生強烈的分散作用,并阻止分散的粒子凝聚,使混凝土拌合物的屈服應力和塑性粘度降低。高效減水劑的減水率應不低于25%,并且應具有一定的保塑功能。摻加適量礦物摻合料能調節(jié)混凝土的流變性能,提高塑性粘度,同時提高拌合物中的漿固比,改善混凝土和易性,使混凝土勻質性得到改善,并減少粗細骨料顆粒之間的摩擦力,提高混凝土的通阻能力。

摻入適量混凝土膨脹劑,減少混凝土收縮,提高混凝土抗裂能力,同時提高混凝土粘聚性,改善混凝土外觀質量。適當增加砂率和控制粗骨料粒徑不超過20mm,以減少遇到阻力時漿骨分離的可能,增加拌合物的抗離析穩(wěn)定性。在配制強度等級較低的自密實混凝土時可適當使用增稠劑以增加拌合物的粘度。(2)混凝土澆筑是在密閉的暗挖段內進行,澆筑混凝土時自密實混凝土(商品混凝土)通過地泵(或混凝土輸送泵)、輸送管道再連接到事先準備好的連接口后將自密實混凝土泵送到澆筑部位。(3)混凝土泵送口焊接在鋼模板上,頂板模板鋪裝時同步進行。在較大的艙中兩側靠近外墻和中隔墻的頂板位置各安裝1各泵送口,較小的艙靠近外墻的頂板位置安裝1個泵送口,縱向每間距5m設置一處。使用兩臺地泵(或混凝土輸送泵)同時澆筑,較大的艙中間泵管設置三通分別連接兩個泵送口,且安裝控制閥控制兩個方向的澆筑速度。墻體澆筑設觀察口,澆筑過程中密切觀察混凝土流動情況,發(fā)現混凝土單側墻體澆筑過快,各墻體高差大于500mm時應及時調整澆筑速度,保證混凝土澆筑在同一水平面上,以防止模板發(fā)生側移。

(4)在泵送口附近設置一根注漿管,縱向每間隔5m設一處。注漿管采用Φ42鋼管,上端貼近防水層,安裝模板前將注漿管焊接在鋼筋上,并用棉絲等材料填充管內,防止?jié)仓炷習r發(fā)生堵塞而影響注漿。(5)混凝土運輸到現場后,必須由有專業(yè)技術人員人在施工現場進行混凝土性能檢驗,主要檢驗混凝土坍落度和坍落擴展度,并進行目測,判定混凝土性能是否符合施工技術要求,發(fā)現混凝土性能出現較大波動,及時與攪拌站技術人員聯系,分析原因及時調整混凝土配合比。

(6)混凝土輸送管路應采用支架、氈墊、吊具等加以固定,不得直接與模板支撐體系接觸,除出口外其他部位不宜使用軟管。(7)混凝土攪拌車卸料前應高速旋轉60~90s,再卸入混凝土泵內,以使混凝土處于最佳工作狀態(tài),有利于混凝土自密實成型。(8)泵送時應連續(xù)進行,必要時降低泵送速度,當停止泵送超過90分鐘,應將管中混凝土清除,并清洗輸送泵及管道。泵送過程中嚴禁向混凝土內加水。

(9)如遇到墻體結構配筋過密,混凝土的粘聚性較大時,為保證混凝土能夠完全密實,可采用在模板外側敲擊或用平板振搗器輔助振搗方式來增加混凝土的流動性和密實度。(10)自密實混凝土應在其高工作性能狀態(tài)消失前完成泵送和澆筑,不得延誤時間過長,應在120分鐘內澆筑完成。2.6.7養(yǎng)生及強度檢測地下暗挖廊體不少于7天,采用自密實混凝土7天強度可達到100%。2.6.8支架模板拆除支架模板拆除時,頂板和墻體混凝土強度不少于100%,防止開裂坍塌,支架模板拆除安裝“先支后拆后支先拆,先非承重部位,后承重部位”對稱拆除。

2.7安全注意事項(1)暗挖和豎井施工嚴格遵循“管超前,嚴注漿,短開挖,強支護,早封閉,勤量測”的原則,確保安全施工。(2)堅持先護頂后開挖的原則,隧道暗挖施工中必須采用超前小導管注漿加固措施。嚴格控制每循環(huán)進尺,開挖形成后及時進行支護錨噴,確保工序銜接,縮短土方暴露時間。(3)對噴漿機、注漿機等機械設備,在每次使用前進行密封性能和耐壓試驗,合格后才能使用,并經常檢查輸料管、風管、接口等發(fā)現問題及時解決。(4)龍門架、電動葫蘆、吊車等使用前先作空車試驗,確認開關靈敏可靠、按鈕標示與電葫蘆動作一致、升降減速聲音正常、電機制動可靠、鋼絲繩完好、無纏繞。

(5)龍門架應架設焊接牢固、可靠。使用中不允許斜吊平拉,不允許驟然反向工作,不允許用限位器作為開關使用,不得起吊重物后長久空懸。電動葫蘆吊運土方、材料時料斗下方嚴禁站人。(6)施工人員上下豎井必須走專用梯道,嚴禁通過料斗上下。且隧道內應通風良好。(7)暗挖施工區(qū)域設置有效而足夠的消防器材,放在易取的位置并且設立明顯標志。各種器材做到定期檢查補充和更換,不得挪用。(8)暗挖區(qū)域嚴禁明火作業(yè),冬季嚴禁生火取暖。(9)在雨期施工前進行防洪及隧道頂部地表水檢查,防止洪水灌入隧道內。(10)對地表水豐富和地質條件復雜的地層,在施工時制定妥善的防排水措施,備足排水設備。

(11)暗挖區(qū)域電氣設備安全保證措施1)隧道內電氣設備的操作,必須符合下列規(guī)定:非專職電工不得操作電氣設備;手持式電氣設備的操作手柄和工作中接觸的部位,設有良好的絕緣。使用前進行絕緣檢查。2)電器(氣)設備外露和傳動部分,必須加裝遮攔或防護罩。3)隧道內使用36V照明燈泡,36V以上的供電設備和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的設備的金屬外殼、構架等,必須有接地保護。4)直接向隧道內供電的電纜線上,嚴禁設自動重合閘,手動合閘時必須與隧道內值班人員聯系。2.8淺埋暗挖施工照片超長管棚施工開挖及支護拆除臨時支撐拆除支撐后表面處理防水層施工氣密性檢測防水保護層底板鋼筋綁扎墻身頂板鋼筋綁扎模板安裝模板支撐體系混凝土澆筑三、頂管施工技術3.1適用條件(1)管道穿越鐵路、公路、河流或建筑物時。(2)街道狹窄、兩側建筑物多時。(3)在交通量大的市區(qū)衙道施工,管道躍不能改線、又不能斷絕交通時。(4)現場條件復雜,與地面工程交又作業(yè),相互干擾,易發(fā)生危險時。(5)管道覆土較探,開槽土方量大,并需要文撐時。3.2井位施工3.2.1施工順序根據設計圖紙以及以往施工經驗,本工程逆作法沉井采用如下施工順序進行施工:圈梁→第一段井體→第二段井體→第三段井體……→封底。(具體井體分段根據井深度決定)3.2.2土方開挖土方開挖根據開挖深度分別采用機械挖土和人工挖土。根據設計圖紙,因圈梁開挖深度為1.5米左右,采用機械挖土,自卸車直接運輸出場;其他各井段采用人工坑底挖土,出土方式采用吊土斗配合葫蘆運至地面,再用自卸車運輸出場。基坑開挖嚴格分四層進行,均勻對稱開挖,嚴禁超挖,基坑開挖周邊嚴禁堆載。每層土方的開挖必須待上道工序中砼強度達到設計強度的70%以上,方可進行。3.2.3模板工程(1)模板制作為保證沉井砼外觀質量,本工程沉井模板采用鋼模,模板尺寸為0.6×1.5m。模板接縫利用橡膠泥密實,以保證砼光潔度及方便脫模,同時也可以增加模板的周轉使用次數。為保證砼外觀顏色,利用同一型號脫模劑。

(2)模板安裝模板工藝流程如下:安裝前檢查→模板吊裝就位→調整模板位置→與相鄰模板連接。a、圈梁:基坑開挖至標高1.50米處,圈梁底模部分采用C10素混凝土墊層,為保證下部砼密實度不因底模向下預留鋼筋可能存在縫隙而受影響,底模向下移10cm,拆除模板后再將該部分砼鑿除;側模采用木模。b、第一、二、三井段:基坑開挖至標高-1.50~1m,進行第一井段模板的制作;基坑開挖至標高-3.50~2m,進行第二井段模板的制作;基坑開挖至標高-5.50~3m,進行第三井段模板的制作。為了上節(jié)井段的預留鋼筋能插入到砂墊層中,把底模按配筋圖要求進行打孔。因此時上部砼已澆筑完畢,所以需對上下接縫做特殊處理,為方便混合料投入,在接縫處側模上口設一杯型投料口,高出上下段接縫5cm,寬出井內壁20cm,混凝土澆筑從投料口入料。為使連接處有良好的密實度,在施工中采取二次振搗,即第一次振搗后,稍停30~60min,在混凝土初凝前再進行第二次振搗。c、底板:當第三節(jié)井壁混凝土強度達到設計強度的70%時,進行底板土方開挖,開挖深度0.9m,用人工將土基頂面清理平整,然后及時鋪設30cm碎石墊層,100素混凝土墊層,再澆筑40cm厚C30砼底板。墊層找平后作為底板底模,底模直接利用底板砼,減少了底模安裝。3.2.4鋼筋工程

(1)第一節(jié)井壁的鋼筋制作時,預留第二段井壁鋼筋,其長度滿足施工技術規(guī)程的要求,受拉主筋的連接均采用焊接,同一斷面焊接的數量≯50%,兩個焊接斷面間距>30cm,預留出的鋼筋均插入黃砂中,并確保垂直。

(2)內外鋼筋之間要加設φ14鋼筋鐵,每1.5m不少于一個。

(3)用水泥砂漿墊塊控制保護層。

(4)鋼筋遇直徑不大于300mm的孔洞時可繞過,遇直徑大于300mm的孔洞時應切斷,同時應配置加強鋼筋。

(5)在底板鋼筋制作時,預留井壁的鋼筋。3.2.5井壁支撐工程(1)由于井壁受側向土壓力過大,考慮在井內壁用200mm壁厚直徑300mm圓管進行支撐。(2)在第一至第三井段內,每個井段內均設置預埋件,(做井壁內支撐)。鋼筋綁扎結束后,將300*300*25mm*2預埋件置于井壁中,預埋位置分別位于井壁兩肋處。3.2.6砼工程(1)砼拌和運輸為了保證沉井的澆筑質量,沉井混凝土采用商品混凝土,利用專用砼運輸車運輸進場,并采用混凝土泵送車進行沉井澆筑。

(2)砼澆筑井體結構砼等級為C30,抗?jié)BS8,井壁厚500mm,底板厚度400mm,由于采用逆作法施工,結構墻體分多次澆筑。施工連接縫的處理,采用斜縫連接?;炷翝仓伴g歇的全部時間不得超過混凝土的初凝時間,同一井段的混凝土連續(xù)澆注,并在底層混凝土初凝之前將上一層混凝土澆注完畢。在下次砼澆筑前,先對已澆砼表面進行鑿毛、沖洗干凈、保持濕潤,澆筑下部墻體時,在施工縫處先鋪一層厚度為15~30mm的砼配比相同的水泥砂漿、澆筑細致搗實,使新舊砼緊密結合。沉井制作完成后,斷面的偏差不得大于10cm和對角線的1%,井壁厚度偏差需小于15mm。為加快拆模下沉,可在混凝土中摻加早強劑。

(3)砼養(yǎng)護混凝土采用自然養(yǎng)護法,現場制作三組試塊。根據以往的施工經驗,混凝土7天抗壓強度能達到設計強度的70%左右,為加快施工進度,在第七天進行一組試塊試壓,看其是否達到設計強度的70%,如達到則馬上進行挖土下沉,如強度不夠,則對混凝土用太陽燈照射加溫養(yǎng)護,使它盡快達到下沉開挖的設計要求強度。

3.3龍門架3.3.1橋吊安裝(1)首先檢查地基是否符合規(guī)范要求,龍門架的基礎,應符合下列要求:①、土層壓實后的承載力應不小于80kPa。②、澆筑C30混凝土厚度500mm。③、基礎表面應平整,水平偏差不大于10mm。④、基礎四周應有排水措施,不得有積水浸泡基礎。(2)安裝前,首先檢查龍門架體的直線度,導軌的平行度,導軌對接點的錯位差。(3)安放電動葫蘆在門架橫梁上。(4)架設好門架體。(5)進行門架的支撐加固。

3.3.2調試(1)空載提升裝置在全行程范圍內作升降、平移、運行三次,驗證架體的穩(wěn)定性,不允許有振顫沖擊現象。(2)進行靜載試驗,將額定靜載物懸掛離地面100—200mm,檢查制動夾持的可靠性,起吊物不下滑。(3)升降額定載荷物,使其試運行三次,進行模擬斷繩試驗,其滑落行程不能超過100mm。(4)取額定起重量的125%(按5%逐級加量)作提升、下降、平移試驗(此時不做斷繩試驗),要求動作準確可靠,無異?,F象,金屬結構不變形,無裂痕及油漆脫落和連接松動損壞等現象。

3.3.3安裝中技術要求(1)各固定連接件連接必須緊固。(2)門架下和門架周圍5m內禁止站人,以防物體跌落傷人。(3)五級風以上禁止安裝作業(yè)。3.3.4安裝后整機性能檢驗安裝完畢應有專門檢驗人員按標準要求進行下列檢驗:①、緊固連接件檢驗;②、空載運行試驗;③、額定載荷試驗;④、模擬斷繩試驗;⑤、超載25%試驗,經試驗合格后方可投入使用。

3.3.5操作使用及安全注意事項

(1)操作者必須持主管部門頒發(fā)的操作證上崗,應熟悉本設備技術性能,能熟練掌握電動葫蘆操作,當有危險情況發(fā)生時,注意及時停機,拉斷總閘,嚴禁沖頂和沖底事故。

(2)安全裝置必須由專人管理,并按規(guī)定進行調試檢查,保持靈敏可靠,不能帶病運行。一般情況下,每月及暴雨后,需對架體基礎,鋼絲繩的磨損程度,所有銷軸、滾動輪、緊固件、各種彈簧、抱閘等易損件和關鍵部件等進行一次全面檢查,發(fā)現問題及時維修,不能帶病運行。(3)導軌表面嚴禁涂抹任何油脂,以防抱閘失靈。(4)每班首次運行時,應作空載及滿載試運行,檢查制動靈敏可靠后方可投入運行。(5)安裝時,專職的操作機手參加安裝調試,以便進行使用和調整維護的技術交底。(6)禁止在5級風以上作業(yè),禁止非操作人員啟動電動葫蘆。

3.4設備安裝3.4.1頂管施工程序頂管設備主要由后靠背、油缸支架、主頂油缸、主頂泵站、導軌、穿墻止水法蘭、泥漿攪拌及壓注系統(tǒng)組成在井內頂進軸線的后方布置2臺200噸的主千斤頂,千斤頂頂推時,以工具頭(鋼管代替)開路,推頂管道穿過工作井的穿墻洞把工具管壓入土中,與此同時加入頂鐵,工具頭不斷向土中延伸。當工具頭和第一節(jié)管段幾乎全部頂入土中后,吊去全部頂鐵,再將第二節(jié)管段吊入井內插入第一節(jié)管段后面,繼續(xù)頂進,如此循環(huán)施工,直至全部頂完。

3.4.2頂力計算推力的理論計算:(DN1200計算)F=F1十F2其中F—總推力Fl一迎面阻力F2—頂進阻力F1=π/4*D2*P(D—管外徑1.3米p—控制土壓力)P=Ko*γ*Ho式中Ko—靜止土壓力系數,粘土一般取0.55Ho—地面至掘進機中心的厚度,取最大值6mγ—土的濕重量,取1.9t/m3P=0.55*1.9*6=6.27t/m2F1=3.14/4*1.32*6.27=8.32t

F2=πD*f*L式中f一管外表面平均(根據頂進距離平均粘土)綜合摩阻力0.5~0.8t/m2,取0.5t/m2D—管外徑1.3mL—頂距(設計的最長距離以83m計算)F2=3.14*1.3*0.5*83=169.4t。因此,總推力F=8.32+169.4=177.72t。工作井(DN1200mm頂管)設計頂力為1800KN,約為184t,主頂油缸選用2臺150t級油缸,2臺同時工作時以功效60%計,則可達到180t,2臺同時工作時可滿足83米頂管所需推力。

3.4.3導軌安裝導軌型鋼和P38以上鋼軌制作,鋼軌焊于型鋼上,型鋼用螺栓緊固于鋼橫梁上,以便裝拆。鋼橫梁置于工作井底板上,使整個導軌系統(tǒng)安裝牢固。如下圖所示。

導軌安裝至關重要,其安裝精度甚至決定管道頂進質量,故導軌安裝必須達到如下要求:a、兩導軌應順直、平行、等高,其縱坡應與管道設計坡度一致b、導軌軸線偏差≤3mm;頂面高差0~3mm;兩軌間距±2mm。3.4.4油缸支架油缸支架是用來支撐并固定主頂油缸的構件,用14槽鋼加工而成。3.4.5千斤頂安裝主頂站選用2臺150t千斤頂,油缸行程2.0m,固定在型鋼制作的千斤頂支架上,支架焊在井底的橫梁上,千斤頂著力點應在與水平直徑成450角頂管圓周上,且與管道中心的垂線對稱,如圖所示。每個千斤頂的縱線坡度應與管道設計坡度一致。

3.4.6主頂泵站主頂泵站是給主頂油缸供油以及主頂油缸回油的設備,該泵站安裝在工作井旁,可遠程控制。3.4.7后背墻安裝后靠背安裝要注意使其表面與基坑導軌軸線保持垂直。然后安裝主頂油缸架,其前端必須擱在基坑導軌上,后端與后靠背保持一定距離后并用木塊墊平穩(wěn)固。最后再把主頂油缸一一安裝在油缸架上。3.4.8穿墻止水穿墻止水法蘭是安裝在管節(jié)外壁與井壁之間的構件,其主要作用是在頂進過程中防止工作井外的泥、水沿管壁流入井內。

3.4.9泥漿攪拌為減少頂管外壁與土層的摩擦力,在施工過程中,應向頂管外壁注送澎潤土泥漿,每四節(jié)頂管中安裝一節(jié)帶有注漿孔的頂管(該節(jié)帶有注漿孔的頂管外壁應設置3個注漿孔環(huán)截面均布,該節(jié)帶有注漿孔的頂管位于機頭管的后面),并根據減阻和控制地面變形的測量資料調整注漿壓力和注漿流量。在施頂過程中,對應頂管沿線地面進行觀測,地表沉降(或隆起)不得大于±10毫米。

3.5頂進3.5.1頂管機下井井下設備安裝完后,將調試好的頂管機吊到工作井里置于涂有潤滑油的導軌上準確定位。井下設備和頂管機安裝完畢后,啟動油泵,伸縮千斤頂,檢查千斤頂與后背墻的吻合情況,查看分壓環(huán)、頂管機、及止水口間的間隙等,然后進行調試直至滿足頂進要求。3.5.2頂管止水洞口頂管出洞是指頂管機和第一節(jié)管子從工作井中穿過封門洞口進入土中,開始正常頂管前的過程,是頂管的關鍵工序。頂管出洞前必須采取措施防止地下水滲入井內,為此在洞口內壁安裝由內徑略小于管節(jié)外徑的橡膠密封圈(密封圈厚t=15)和內徑略大于管節(jié)外徑的鋼法蘭組成,鋼環(huán)板t=12,止水洞口采用兩側各12?20、和兩側各1?20鋼筋加固。

頂管機頭在井內軌道就位,調試完畢作好出洞前的一切準備工作,同時在機頭與洞口的縫隙中注滿膨潤土泥漿,以潤滑管道外壁,支護土體。為防止管線出現偏斜,應采取以下幾點措施:①、工具管要嚴格調零,將工具管調整成一條直線,此時儀表反映的角度應該為零,調零后將糾偏油缸鎖住。②、防止工具管出洞后下跌,工具管出洞后,由于支撐面較小,工具管易出現下跌,為此須在管端下部設置臨時支撐墩,同時將工具管與前幾節(jié)管之間連接,加強整體性。③、注意側量與糾偏。工具管出洞后,發(fā)現下跌時立即采取主頂油缸進行糾偏。④、工具管出洞前,可預先設定一個初始角(不大于+5′),以彌補工具管下跌。

頂管出洞口結構簡圖

頂管出洞對操作者要求也很高,這是因為出洞時頂管機未被土體包裹,處自由狀態(tài),因此操作哪怕出現少量頂力不均勻或土質不均勻,都會使千斤頂的行程不等,也足以使機頭和第一節(jié)管子偏離設計軌線。此時的土體難以對機頭產生較大反力(接觸面太小),難以對機頭起到導向約束作用,故此時產生的偏差很難糾正。因此,出洞頂進時要十分小心,用全站儀隨時測量監(jiān)控,保證頂頭和第一節(jié)管子位置正確。采用上述洞口結構和操作技巧,可避免出洞這一關鍵工序中可能出現的諸多問題,確保頂管正常出洞。頂管機下方兩側設有紫退插銷,在頂管機出洞時,當千斤頂松開時應插入止退插銷,防止頂管機被土壓力向后推回。3.5.3頂管進洞頂管進洞,是指一段管道頂完,頂管進入接收井,并作好頂管機后一節(jié)管與進洞口的密封連接的過程。

頂管機進洞前也應對洞口外土體進行防滲注漿,并留有足夠的固化時間。頂管機進入加固土體并到達洞口外側時,將頂管機頂入接收井。頂管進洞前應做好以下幾方面的工作:①、檢查工具管的位置,在接收井內側畫出工具管的位置。②、工具管接觸到磚墻時應停止頂進,迅速進入下道工序。③、拆除一部分磚墻,沿工具管的位置拆除。④、及時將工具管頂入接收井內預制安放的平臺上。⑤、將首節(jié)管頂入接收井,在接收井內露出的長度必須符合設計要求。⑥、按設計要求封堵首管與工作井之間的空隙。

3.5.4注漿減阻為減少頂管外壁與土層的摩擦力,在施工過程中,應向頂管外壁注送澎潤土泥漿,每四節(jié)頂管中安裝一節(jié)帶有注漿孔的頂管(該節(jié)帶有注漿孔的頂管外壁應設置3個注漿孔環(huán)截面均布,該節(jié)帶有注漿孔的頂管位于機頭管的后面),并根據減阻和控制地面變形的測量資料調整注漿壓力和注漿流量。在施頂過程中,對應頂管沿線地面進行觀測,地表沉降(或隆起)不得大于10毫米。3.5.5管道出土場內運輸。土體采用人工開挖運至工作井內小料斗,再由卷揚機垂直運輸至地面。場外運輸。用挖機裝入自卸汽車,外運至指定棄土場(運距5km)。

3.6監(jiān)控量測3.6.1頂管檢測(1)現場監(jiān)測采用儀器監(jiān)測與巡視檢查相結合的方法。頂管工程施工和使用期內,每天均應派專人巡視檢查并做好記錄,巡視以目測為主,對自然條件、支護結構,施工工況,周邊環(huán)境及監(jiān)測設施等定時進行檢查。(2)地面水平位移及沉降:沿頂管軸線每15~20M布置1個水平位移及沉降觀測點,基坑(工作井,接收井)每邊的監(jiān)測點數不少于1個,觀測基坑(工作井,接收井)開挖及頂管施工過程對周圍土體的影響。(3)對于基坑(工作井,接收井)邊緣以外1~3倍開挖深度影響范圍內的重要建筑物,道路、管線等進行豎向位移、水平位移、裂縫等進行觀測,以動態(tài)了解基坑(工作井,接收井)開挖、管道施工過程對周邊環(huán)境的影響情況。

(4)地下水位管測井的設置:在每個基坑(工作井,接收井)坡頂外側2.00m處均設置地下水平觀測井1個,該地下水位觀測井直徑φ400mm、深度H=該基坑鋼筋混凝土底板頂高程以下5.00米處止,用于觀測深基坑內降水對基坑外水位的影響。(5)觀測頻率:基坑(工作井,接收井)開挖前應進行不少于2次初測?;樱üぷ骶?,接收井)開挖過程中,當開挖深度2m時,基坑觀測頻率為1次/1d當監(jiān)測值相對穩(wěn)定時,可適當降低監(jiān)測頻率;遇到暴雨或位移較大等異常情況時,應適當提高監(jiān)測頻率。(6)當出現下列情況之一時,必須立即進行危險報警,并應對周邊環(huán)境中的保護對象采取應急措施;

a、監(jiān)測數據達到監(jiān)測報警值的累計值時;b、周邊土體的位移值突然明顯增大,基坑(工作井,接收井)內出現流沙、管涌、隆起、陷落或較嚴重的滲漏等時;c、周邊建筑物的結構部分、周邊地面出現較嚴重的突發(fā)裂縫或危害建筑物結構的變形裂縫出現時;d、周邊管線變形突然明顯增長或出現裂縫、泄露等時;e、根據當時工地工程經驗判斷,出現其他必須進行危險報警的情況時。f、觀測報告:觀測書面報告應在現場觀測完成后24小時內提交業(yè)主、設計單位及相關單位。(7)監(jiān)測報警值由累計值和變化速率共同控制,按照表2進行

(注):建筑物整體傾斜度累計值達2/1000或傾斜速度連續(xù)3d大于0.0001H/D時應報警。

(8)應急措施:a、當變形監(jiān)測結果接近預警值時,應立即暫停土方開挖,匯同相關單位分析原因,并采取相應解決措施。當監(jiān)測結果超出預警值或支護結構出現應力激增或裂縫現象、支護結構變形過大等征兆時,應采用坡頂加大卸土范圍線或采用砂袋、挖土進行坑內被動區(qū)反壓或坑內預留土反壓、分條開挖、增設錨桿等相應措施。當基坑內水位下降引起地面沉降超過預警值時,應及時啟動回灌措施。3.6.2頂管施工測量(1)測量及控制指標為了保證頂進軸線控制在設計軸線允許偏差范圍內,在頂進過程中要密切注意激光點的偏向。軸線測量的控制系統(tǒng)設在工作井內液壓主頂裝置中間。施工中需經常對控制臺進行復測,以保證測量精度,控制臺基礎應用混凝土澆筑在工作底板上。

按獨立坐標系放樣后用測量控制臺使它精確地移動至頂管軸線上,用它正確指揮頂管的施工方向。(2)施工頂管測量在后頂觀察臺架設激光經緯儀一臺,通過后視測機頭的光靶及后視標點的水平角和豎直角各一測回,編排程序計算頂管的頭部及尾部的平面及高度。(3)注意問題頂管施工初次放樣及頂進尤為重要,另外由于頂管后靠背頂進中要產生變化,后臺的布置應始終保持不變形,移位來確保頂管施工測量的正確性。

3.7安全注意事項

(1)長距離頂管時應采用通風設施進行通風,如采用鼓風機向洞內鼓風。

(2)在沼澤、化學垃圾堆等特殊地段頂管時,應對洞內氣體進行監(jiān)測,使用氣體測試儀檢測洞內氣體含量。主要用于測試地下可燃氣體、有毒氣體的含量,即甲烷、二氧化硫等。(3)靠公路側設置輪胎或土堆隔離帶。(4)圍護警示線距離坑邊2米以上。

(5)頂管現場位于公路邊上,應在距離頂管位置50米位置設置警示牌。

(6)施工現場配備滅火器,置于發(fā)電機附近。

(7)設置一處以上的由基坑底部通往地面的爬梯,爬梯高出地面1.2米為事宜。3.8頂管施工照片3.8頂管施工照片3.8頂管施工照片四、盾構施工技術

4.1適用條件

(1)在松軟含水地層,相對均質的地質條件,適宜施工,對于使用的密封油脂性能不做過分要求,施工成本低。(2)盾構法施工隧道應有足夠的埋深,覆土深度宜不小于6m。隧道覆土太淺,盾構法施工難度較大;在水下修建隧道時,覆土太淺盾構施工安全風險較大。對于密封油脂的防水性能要求高,可選擇性能好的國外或上海貝易豐密封油脂,增加施工安全系數。(3)地面上必須有修建用于盾構進出洞和出土進料的工作井位置。(4)隧道之間或隧道與其他建(構)筑物之間所夾土(巖)體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m,豎直方向1.5m。(5)從經濟角度講,連續(xù)的盾構施工長度不宜小于300m。4.2施工工序

盾構法施工工藝如下圖:4.3盾構機組裝基坑或工作井在盾構施工段的始端,要布置基坑或井,用以進行盾構的安裝工作。作為拼裝室用的井,其建筑尺寸應根據盾構裝施工要求來確定,其寬度一般應比盾構直徑酌情減小,井的長度方向(沿推進方向)要考慮盾構設備安裝的要求。開挖、頂進50m后拆除吊環(huán)、100m后調整施工強度,設定推壓力出井進洞千斤頂頂進挖土,調整艙內土壓力,拼裝襯砌、注漿,姿態(tài)調整,循環(huán)往復推進最后50m軸線校正、調整盾構出洞進工作井嵌縫、封孔、堵漏裝修、設備安裝驗收,管片制作、螺栓制作現場粘貼防水膠帶聯絡通道施工,進出工作井洞口土體加固處理,土體改良分布置在盾構后面的設備車架上。若考慮安裝全部設備車架,會使工作井尺寸過長。一般盾構可采用臨時操縱措施安裝部分車架,但確定井的長度時也要考慮將來轉換成全套車架的方便。從施工要求考慮,井的寬度具有盾構安裝尺寸已夠,而長度則要考慮在盾構前面拆除洞門封板和在盾構后面布置后座和垂直運輸所需的尺寸。此外,為方便進行洞門與襯砌間空隙的充填、封板工作及臨時后座襯砌環(huán)與盾構導軌間的填實工作,在盾構下部至少應留有1m左右高度的空間。工作井可以用沉井(箱)法施工,也可連續(xù)墻支護(樁排墻支護)、錨噴支護明挖法施工,視工程地質和水文地質情況而定。

盾構基座在井內用作安裝及穩(wěn)妥地擱置盾構,更重要的是通過設在基座上的導軌使盾構在施工前獲得正確的導向。因此,導軌需要根據隧道設計、施工要求定出的平面及高程位置進行測量定位?;梢圆捎矛F澆鋼筋混凝土或鋼結構,導軌由兩根或多根鋼軌組成。基座除承受盾構自重外,還應考慮盾構切人地層后,進行糾偏時產生的集中荷載。

4.4盾構機開挖盾構開挖方式可分為敞開式、機械切削式、網格式和擠壓式等。為了減少盾構施工對地層的擾動,可先借助千斤頂驅動盾構使其切口貫入土層,然后在切口內進行土體開挖與運輸,這是軟土地層盾構掘進的基本過程。4.4.1敞開式開挖

手掘式及半機械式盾構均為半敞開式開挖,這種方式適于地質條件好,開挖面在掘進中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施時能維持穩(wěn)定的情況,其開挖程序一般是從頂部開始逐層向下挖掘。

若土層較差,還可以借助千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐。根據切口長度的不同,每環(huán)可分數次開挖和推進。支撐千斤頂常設計成差壓式,即在保持支撐力的條件下可以縮回,以確保支撐效能。

采用敞開式開挖,處理孤立障礙物、糾偏、超挖均比其他方式容易。為盡量減少對地層的擾動,要適當控制超挖量與暴露時間,土質較差時尤應注意。4.4.2機械切削開挖

這里主要指與盾構直徑相仿的全斷面旋轉切削刀盤(簡稱大刀盤)開挖方式。過去也用過一些由多個小盤組成的所謂行星式刀盤,以及千斤頂操縱的擺動式刀盤,但目前大都采用以液壓或電動機作動力的可雙向轉動切削的大刀盤。根據地質條件的好壞,大刀盤可分為刀架間無封板的及有封板的兩種。前者適用于土質較好的條件,如我國黃土高原使用的“DW2.5—2”黃土洞掘進機,即為無封板刀盤形式。大刀盤切削開挖配合運土機械(皮帶機、刮板機、轉盤。螺旋運輸機等)可使土方從開挖到裝車運輸部實現機械化。

大刀盤開挖方式,在彎道施工或糾偏時不如敞開式便于超挖(有些刀盤裝有周邊超挖刀來彌補其不足)。此外,清除障礙物也顯得困難些,特別是裝有封板的大刀盤更顯不便。使用大刀盤的盾構機械構造復雜,消耗動力較大,但這種盾構是實現隧道施工機械化、減輕體力勞動的必然方向。目前國內外較先進的泥水加壓盾構、土壓平衡盾構,均采用這種開挖方式。

4.4.3網格式開挖

采用這種開挖方式時,開挖面由阿格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網格厚度范圍內的阻力(與主動土壓相等)而產生的。當盾構推進時,克服這項阻力,土體就從格子里呈條狀擠出來。要根據土的性質,調節(jié)網格的開孔面積。格子過大會喪失支撐作用;格子過小則會引起對土層的擠壓擾動等不利影響。我國在大面積使用大、中型盾構過程中,曾在網格后面布置提土轉盤,把土提到盾構中心的刮板機頭部,然后裝車外運。實踐證明,這種出土方式效率高、效果好。網格式開挖一般不能超前開挖,全靠調整千斤頂編組進行糾偏。

采用網格開挖時,在所有千斤頂縮回后,會產生較大的盾構后退現象,導致地表沉降,因此,施工時務必采取有效措施,防止盾構后退。根據施工經驗,每環(huán)推進結束后采取維持頂力(使盾構不進不推)屏壓5~10min,可有效防止盾構后退。此外,拼裝管片時,要使一定數量的千斤頂軸對稱地輪流維持頂力,以防盾構后退。在確定網格式盾構的推力時,應計及開挖面土體主動上壓力引起的阻力以及網格梁、隔板切人土層的阻力。

(4)擠壓式開挖

全擠壓式和局部擠壓式開挖,由于不出土或只部分出土,對地層有較大的擾動,在考慮施工軸線時,應盡量避開地面建筑物。局部擠壓施工時,要精心控制出土量(土質不同,出土量也不同,一般宜作實地試驗),以減少和控制地表變形。全擠壓施工時,盾構把四周一定范圍內的土體擠密實。由于只有上部有自由面,所以大部分上體被擠向地表面,部分土體則擠向盾尾及盾構下部。因此盾尾建筑空隙可以自然得到充填,不需要再進行襯砌壁后注漿。根據施工的觀察與測量,擠向盾尾的土體對初出盾尾的襯砌產生的環(huán)向荷載是不小的。

擠壓施工時,由于可以把開挖面全部封閉起來,在盾尾密封效果良好的條件下,可以不采取其他輔助施工措施,而且不出土、不壓漿,能在土質塑性大、空隙比較大、有流動性的地層中達到較高的施工速度。擠壓推進時,盾構有明顯的上浮趨勢,正面又不能超挖,只能憑調整千斤頂編組來糾偏。遇到糾偏困難時,在正面阻力較大處,可以打開封板擠出部分土來調整阻力。因此,常在正面封板的各個方位設置可啟閉的出土閘門。4.5管片拼裝4.5.1管廊襯砌的拼裝軟土地層盾構施工的管廊襯砌,通常采用預制拼裝的形式:對于防護要求甚高的管廊,也有采用整體澆注混凝土的。整體澆注襯砌施工繁瑣,進度較慢,目前已逐漸被復合式襯砌取代。復合式襯砌在成洞階段先采用較薄的預制襯砌,然后再澆注混凝土內襯,以滿足防護要求。

預制拼裝襯砌是由稱為“管片”的多塊弧形預制構件拼裝而成。管片可采用鑄鐵、鑄鋼、鋼筋混凝土等材料制成的各種構件形式。通常,盾構及襯砌結構確定之后,其拼裝方法也就大致決定了。

管片拼裝方法根據結構受力要求,分為通縫拼裝和錯縫拼裝兩種。通縫拼裝,管片的縱縫要環(huán)環(huán)對齊,拼裝較為方便,易定位,襯砌環(huán)施工應力小,但環(huán)面不平整的誤差容易累積起來,特別是采用較厚的現澆防水材料時,更是如此。

管片拼裝方法按其程序,可分為“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”兩種。先環(huán)后縱法是:拼裝前將所有盾構千斤頂縮回,管片先拼裝成圓環(huán),然后用千斤頂使拼好的圓環(huán)縱向靠攏(與已成環(huán)連接成洞)。這種方法拼裝的環(huán)面較為平整,縱縫拼裝質量好,但對易產生后退現象的盾構,不宜采用。先縱后環(huán)的拼裝方法可以有效地防止盾構后退,即拼裝某一塊管片時,就只縮回該管片部分的千斤頂,其它千斤頂則軸對稱地支撐或升壓。這樣逐塊輪流縮回與伸出部分千斤頂,直至拼裝成環(huán)。在整個拼裝過程中,要求控制盾構位置不變。管片拼裝常用舉重臂來進行。舉重臂可以根據拼裝要求完成旋轉、徑向伸縮、縱向移動等操作,有的還裝有可以微動調節(jié)的裝置。無論是采用先縱后環(huán)還是先環(huán)后縱的方法,舉重臂均能迅速、方便地完成作業(yè),其操作順序是:自上而下,左右交叉,最后封頂成環(huán)。若采用將襯砌管片縱向插入拼裝的方法,舉重臂沿隧道軸向的移動距離要加長。

4.5.2襯砌壁后壓漿為防止地表沉降,必須將盾尾和襯砌之間的建筑空隙及時壓漿充填。壓漿還可以改善管廊襯砌的受力狀態(tài),增強襯砌的防水效能,因此,是盾構施工的關鍵工序。

壓漿有以下幾種方法,主要應根據地層條件選用。

1)二次壓注。這種壓注工藝是當盾構推進一環(huán)后,立即用風動壓注機通過管片的壓注孔,向襯砌壁后的建筑空隙注人豆粒砂,以防止地層的坍塌。繼續(xù)推進數環(huán)(5~8環(huán))后,再用壓漿

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