机械法联络通道主隧道管片拼装精度控制技术
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地铁区间联络通道盾构法修建关键技术丁修恒【摘要】从技术原理、主要技术特点以及相关配套技术等方面对创新型工法——联络通道盾构法修建技术进行了系统全面的阐述,形成了\"弱加固、强支护、可切削、全封闭、保平衡、严防水、集约化\"的关键技术,并明确了工法的工艺细节和具体做法.同时,还介绍了运用该技术修建而成的几处联络通道的技术参数控制状况以及工期、质量情况,以佐证工艺之优越性.【期刊名称】《建筑施工》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】5页(P667-671)【关键词】地铁;联络通道;修建技术;盾构工法【作者】丁修恒【作者单位】中铁上海工程局集团有限公司上海 200436【正文语种】中文【中图分类】TU6211 联络通道概述在城市轨道建设中,GB 50157—2003《地铁设计规范》规定“两条单线区间隧道之间,当隧道连贯长度大于600 m时,应设联络通道”,JTJ 026—1990《公路隧道设计规范》、TB 10003—2001《铁路隧道设计规范》也对隧道间联络通道的设置做了具体要求。
联络通道的主要作用是火灾救援和消防疏散。
目前,全国已批复建设轨道交通城市58个,规划总里程7 305 km,按照区间长600 m左右修建1座联络通道,待建联络通道逾7 000座。
公路隧道、地下管廊、电力隧道联络通道建设数量未见具体统计数字,但建设数量较大是毋庸置疑的。
当前,上述工程中联络通道的建设方法主要为浅埋暗挖法、冻结法。
浅埋暗挖法主要适用于硬岩地质或无水稳定的地质条件,冻结法在有水软土地质、有水砂性土地质中普遍使用。
但是,上述方法存在工期长、周边环境要求高、地层沉降大等问题,亟待解决。
2017年12月以来,我公司联合设计单位、高校、装备设计制造单位及国内外有关咨询单位,对联络通道盾构法修建技术开展研究工作,从结构设计、基础理论、装备适应性研究及制造、土压平衡盾构法施工技术等方面进行技术攻关。
0 引言目前,地下空间的开发逐步形成空间化、网络化的趋势,在地面空间日益匮乏的形势下,地下空间的开发已成为实现城市功能的必要补充。
为实现地下空间网络的互通及既有空间之间的衔接,需通过连接通道将空间网络加以连接。
本文以轨道交通联络通道为例,传统联络通道的施工普遍采用矿山法开挖,通过冷冻法、地面加固等形式对开挖范围进行加固,该工法存在风险高、地面沉降大、工期长及造价较高等多个缺点,由此创新提出了机械法联络通道施工的新工法,该工法有效避免了传统工法的不足。
国外在该领域的研究起步较早,德国汉堡易北河隧道救援通道以及中国香港的屯门隧道横通道均采用机械顶管法施工,国内机械法联络通道施工首次是在宁波地铁中投入使用,近些年来已在上海、南京等多个城市轨道交通领域推广,并取得了一定的应用成果。
姚燕明等[1]认为机械法代替矿山法施工可完全解决地层加固效果不理想带来的施工风险。
刘凤华等[2]根据管片拟合排版与管片选型的研究内容,提出了隧道轴线与管片动态选型的目标函数表达式。
蔡伟阳等[3]在基于椭圆形式的隧道纵向等效连续化模型分析的基础上,发现了横向刚度和环缝作用范围系数对隧道等效抗弯刚度的影响规律。
本文在此基础上,总结了管片拟合排版跟隧道轴线的动态调整关系以及影响成型隧道的椭圆度和收敛值的核心要素,提出了管片动态拟合排版、测量定位、钢管片接缝处理及同步注浆的饱和度是决定机械法联络通道施工质量的关键环节。
1 工程概况1.1 工程概述黄河南路站-西周站区间设置两座联络通道,线间距14.715m,埋深约28.80m,开挖范围内主要以细砂层为主。
区间联络通道首次采用盾构机机械施工,管片设计参数:内径2.760m、外径3.260m、壁厚0.25m,管片宽0.9m。
1.2 结构设计线路主隧道需要为联络通道的机械法施工预留施工条件,故此处联络通道的管片采用钢-混凝土复合管片,连续三环通缝拼装,待切削区域范围内为混凝土管片,周边预埋钢环止水装置。
R E A LE S T A T EG U I D E |59机械法联络通道施工关键技术分析黄 锐 (广州市盾建建设有限公司 广东 广州 510000)[摘 要] 现阶段联络通道常用的施工技术包括三种,即 矿山法+冷冻法 ㊁ 矿山法+注浆法 ㊁机械法盾构掘进,从安全风险㊁工期㊁成本等角度来看,机械法最优㊂基于此,本文选取联络通道施工工程为实例展开具体分析,明确工程概况后分析联络通道机械法施工思路,进一步立足于工程实例探析联络通道机械法施工关键技术要点,以供为类似工程提供参考㊂[关键词] 机械法;联络通道施工;关键技术[中图分类号]U 231.3 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2024)01-059-03 引言:为保障城市地下空间结构之间的互通与衔接,通常布置联络通道,而该类联络通道结构属于地下施工部分,需合理选用施工技术,尽可能提升联络通道地下施工的安全性及科学性㊂在当前常用的施工技术中,机械法在安全系数㊁造价成本㊁工期进度方面具有显著优势,在条件允许情况下可优先选用机械法㊂1 工程概况番禺客运站~广州新城西站区间设置4座联络通道,即1#~4#联络通道,其中4#联络通道选用机械法进行施工,将其作为该次施工技术分析的研究对象㊂4#联络通道中心里程为Y D K 33+145.000,通道埋深约24.70m ,长度约37.70m ,位于亚运大道下方,北侧距番禺珠江钢管三旧改造项目一期约30m ,采用机械盾构法施工㊂4#联络通道隧道区间地下水共有两种,分别为第四系孔隙水和基岩裂隙水,其中第四系松散层孔隙水局部为承压水,水头高度约13m ,大部分为潜水;基岩裂隙水主要赋存在基岩裂隙中,具有承压性,受裂隙发育程度控制,其透水性㊁富水性不均,一般透水性弱,富水性贫乏㊂从地质角度来看,4#联络通道穿过强风化泥质粉砂岩㊁强风化花岗岩㊁全风化花岗岩㊂2 基于工程实例的联络通道机械法施工思路4#联络通道采用机械法中的盾构法进行施工,整体施工思路如下:(1)采用特殊形式设计4#联络通道主隧道位置的管片结构,增设钢砼,同时为便于机械法实施与运用,提前做好切削位置的预留㊂(2)借助于套筒法展开进出洞作业,在此期间要求做好洞口密封操作㊂(3)在掘进机的帮助下对管片混凝土进行切削处理,顺利完成出洞㊂(4)引入行业备受关注的预制施工模式,采用预制拼装法展开通道衬砌施工㊂(5)优化设计4#联络通道衬砌端部位置,将该部分结构运用钢材料进行设计,以便洞口作业,该部分洞口接口结构采用现浇法进行施工㊂(6)完成上述作业后撤离掘进机,并进行洞口接口施工,在此基础上做好防火门的安装作业㊂从管片角度来看,4#联络通道正线隧道设置3环特殊钢管片,联络通道开洞范围采用玻璃纤维筋混凝土管片方便盾构机切削混凝土管片;与正线接口处联络通道设置2环钢管片㊂此外,4#联络通道采用普通混凝土管片,其外径㊁壁厚㊁环宽分别为3150m m ㊁250m m ㊁550m m ,此外,抗渗等级㊁混凝土强度分别按照P 12㊁C 50的标准进行,同时借助螺栓对无楔形量环间结构进行连接㊂每环管片分为5块,由1块封顶块+2邻接块+2标准块组成,楔形量16m m [1]㊂4#联络通道管片结构示意图可见图1㊂图1 4#联络通道管片结构示意图3 联络通道机械法施工关键技术要点探析3.1 前期施工准备3.1.1 接缝焊接将主隧道管片始发及接收洞门处6块复合管片的钢结构部分焊接连为整体,采用跳焊法减少变形,分多层焊接,焊接厚度每层3~5m m ㊂焊接施工时按照 焊接ң打磨ң焊接ң打磨 的流程进行,如此循环进行,要求每次焊接厚度最高不可超过5m m ,打磨深度不可超过1m m ㊂钢管片接缝处进行焊缝制备及清理,采用碳弧气刨与角磨机打磨㊂3.1.2 洞口加固采用机械法进行4#联络通道施工作业时,需于施工准备期间将洞门环主隧洞6环混凝土管片洞门部位替换为钢环管片,管片中间预留玻璃纤维筋混凝土洞门,盾构机通过套筒始发与接收,切削预留玻璃纤维筋混凝土洞门完成进洞与出洞㊂在具体施工期间,洞门部位已安装焊接加固钢管片且进行了壁后注浆,整体加固效果较好,但为避免出现意外透水事件,以地质水文勘查结果为依据进一步采用止水注浆的方式对洞口周边地层进行加固㊂在该过程中,止水注浆浆液采用双液浆,材料采用42.5#复合硅酸盐水泥㊁自来水及水玻璃,A 液水㊁水泥的配比为1:1,B 液为水㊁60 |R E A LE S T A T EG U I D E水玻璃的体积比为1:1㊂止水注浆施工期间,每孔注浆量约为0.3m 3,具体以注入压力㊁洞门探孔及地表沉降情况为依据进行控制,浆液流量控制在10~15L /m i n 内,注浆压力控制在0.2M P a ~0.3M P a 区间范围内[2]㊂3.1.3 测量复核(1)里程复测㊂对4#联络通道里程进行复测,隧道贯通测量后采用全站仪复测钢环,测量三维坐标,根据铝合金尺与管片的相对位置得出三维坐标,计算出里程即可㊂(2)定位测量㊂对掘进机进行定位测量,得出固定始发钢套筒㊁隧道内套筒的精准点位㊂(3)盾构测量㊂首先对自动测量盾构姿态系统㊁管片姿态进行日常掘进测量,在此基础上展开盾构接收测量,要求盾构接收时其大刀盘与预埋洞圈间的平面偏差与高程偏差均低于ʃ40m m ㊂3.2 设备吊装运输3.2.1 设备吊装在4#联络通道机械法施工期间,掘进机吊装采用整体吊装,设备吊装流程如下:电瓶车下井ң1#台车下井ң1#台车进洞ң电瓶车出洞ң2#台车下井ң2#台车进洞ң电瓶车出洞ң3#台车下井ң主机下井ң#台车进洞ң电瓶车出洞ң4#台车下井ң4#台车进洞ң电瓶车出洞ң电瓶车转线ң5#台车下井ң5#台车进洞ң吊装完成[3]㊂3.2.2 设备运输结合上述机械设备吊装可知共有5节台车,分5次采用电瓶车推入隧道,每节台车自带刹车系统,防止运输过程中溜车,1~4号台车运送至始发端隧道内,5号台车运送至接收端隧道内㊂3.3 设备套筒连接3.3.1 始发钢套筒定位测量4#联络通道工程中采用钢套法始发,机械初始姿态通过套筒的位置确定,始发钢套筒与实测联络通道轴线应保持在一条轴线上,套筒定位前由测量技术人员复测排版主隧洞管片,确认需要替换管片的准确部位,要求掘进机实测姿态与设计轴线竖直趋势偏差小于ʃ2m m /m ,水平趋势偏差小于ʃ3m m /m ㊂3.3.2 接收钢套筒定位测量以始发实测掘进机初始姿态确定接收钢套筒,要求中心点位误差小于ʃ30m m ,垂直趋势偏差㊁水平趋势偏差均小于ʃ5m m /m ㊂始发与接收钢套筒随3#与5#台车整体运输至进出洞门处,根据测量数据,准确定位钢套筒位置,并与洞圈钢板焊接密实㊂焊接完成后,对焊缝无损探伤,合格后方可使用㊂3.3.3 反力架安装反力架随3#台车连同套筒及盾构机整机运输进洞,反力架于地面放置于主机内,台车支撑系统加载完成后将反力架顶出至后支撑体系上,进行焊接加固,反力架及后支撑体系整体与主隧洞管片形成反力系统,为盾构机始发提供顶推力㊂3.3.4 套筒支撑加固套筒连接到位后,先采用台车自带的支撑体系加载打开支撑靴板完成初期加固,随后在外圈对套筒用20工钢(或钢板拼接)沿套筒轴向及环向进行支撑加固,支撑一端焊接于套筒外弧,一端支撑在管片或外部支撑环㊂完成套筒支撑加固后进行套筒变形检测,在套筒周围设置变形监测点,始发接收阶段安排专职量测人员负责跟踪监测套筒变形情况,发现异常及时通知现场作业人员停机处理,避免出现密封破坏现象㊂3.4 介质填充施工于钢套筒组装后运用渣土材料填充钢套筒,借助挤压泵泵送至钢套筒内㊂钢套筒初步填仓后打开钢套筒上预留的2个卸压口,顶部泄压口接入注浆管,采用高速自动压浆台车加泥加压,该过程所运用的加压注浆压力为0.35M pa ,浆液为膨润土浆液,注入前密切关注仓内压力,若仓套筒内压力高于0.25M P a ,且维持30m i n 未出现渗漏,压力损失低于0.05M P a,则意味着接收套筒密封试验完成㊂若出现渗漏问题,立即组织封堵,在持续进行保压试验直到压力0.25M pa 满足要求为止㊂在此基础上,渣土通过渣土斗经电瓶车运输至洞内后,使用挤压泵泵送至钢套筒顶部注浆孔,直至完全充满钢套筒,采用规范化方式完成顶进形成的计算与核实,缓慢推进,直至刀尖顶至管片,完成上述作业后对洞口管片混凝土结构进行切削处理㊂在案例4#联络通道机械法施工作业期间,以2m m /m i n 为标准对推进速度进行控制,同时要求顶进总力小于4000k N ㊂3.5 掘进施工作业 3.5.1 确定参数(1)始发㊁接收参数㊂#联络通道掘进机采用套筒密封,切削洞门混凝土始发和接收,在始发㊁接收过程中,对各关键参数进行精细化控制,要求推力<2000k N ,扭矩<800k N ㊃m ,推进速度处于1~3m m /m i n 区间范围内,土仓压力与出土量分别为2.0b a r ㊁4.67m 3/环㊂(2)掘进施工参数㊂对于4#联络通道掘进施工过程,同样需做好参数控制,要求推力4000k N ,扭矩<<300k N ㊃m ,推进速度处于1~10m m /m i n 区间内,土仓压力适宜区间为1.7~2.0b a r ,出土量为4.67m 3/环㊂3.5.2 渣土改良在案例4#联络通道机械法施工工程中,采用膨润土对工程渣土进行改良㊂膨润土呈胶状,表现为分散悬浮液,具备较强润滑性㊁触变性,当其与细琐屑物质(如水㊁泥㊁砂等)接触或则会发生粘结现象,并逐步转化为掺合物㊂膨润土经水化处理后,其内部钠离子发生变化,可有效连接各类薄片结构,在此期间将会挤占颗粒缝隙,起到促进泥水㊁土壤接触混合的作用,并形成可塑性㊁非透水性泥膜㊂完成泥膜制备后则可用于机械法施工中,补充微细颗粒,增大圆砾含泥量,还可在一定程度上提升土体的流动性㊂膨润土浆液配合比为膨润土:水=6:1,采用台车自带设备即可进行注浆㊂3.5.3 渣土外运受到机械盾构法施工的影响,导致无法运用常规形式完成出土,故于施工期间,将特制渣土斗放置于渣土小车上R E A LE S T A T EG U I D E |61部,借助该结构将4#联络通道内部渣土排出渣土,随后采用人力推车将渣土推至主隧道内,在3#㊁4#台车上部单粱吊机的帮助下将其转运至主隧道渣土车,由主隧道渣土车外运,实现渣土外运㊂在4#联络通道机械法施工中,平均推进一环约可生成4.68m 3渣土㊂3.5.4 管片拼装管片下井前,由专人对管片类型㊁龄期㊁外观质量和止水条粘结情况等项目进行最终检查,检查合格后才可吊运下井㊂管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送平台上,掘进结束后,再由管片吊机送到管片拼装机工作范围内等待安装㊂对管片拼装要点进行总结,如下所示:(1)管片拼装遵循 六不 原则,即不碎㊁不裂㊁不偏㊁不浮㊁不沉㊁不渗,提前拟合理论排版图,制定排版原则及纠编原则,用于保障管片拼装顺畅㊂(2)衬砌环为全环共分为5块,错缝拼装㊁楔形量根据R =200m 计算㊂混凝土强度等级C 50,抗渗等级P 12㊂本衬砌环由1块封顶块(F ),2块邻接块(L /1)㊁(L/2),2块标准块(B /1)㊁(B /2)构成,且要求每块衬砌分块内弧面清晰标注分块号,如(F )㊁(L /1)G /X ㊁(L /2)等㊂(3)管片安装必须从隧道底部开始,随后依次安装相邻块,最后安装封顶块㊂且于封顶块安装之前需润滑处理止水条,安装时先径向插入450m m ,调整位置后缓慢纵向顶推㊂(4)管片块安装到位后,及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片,其顶推力应大于稳定管片所需力,然后方可移开管片安装机㊂(5)管片安装完后及时整圆,并于管片脱离盾尾前要对始发㊁接收端各5环管片连接螺栓进行复紧,同时采用10#槽钢对其进行拉结紧固,避免推进油缸卸载后,管片松张㊂(6)对管片拼装误差加以控,要求环间间隙的允许偏差ɤ2.0m m ,纵缝相邻块间隙误差ɤ2.0m m ,对应的环向螺栓孔的不同轴度允许误差ɤ1.0m m ,成环后内径误差需低于ʃ2m m ,而成环后外径的允许偏差为-2~+6m m ㊂3.6 背后注浆施工在盾构接收且完成洞门接口安装后,为填充浆液收缩产生的空隙及封堵渗漏点在完成掘进后应进行二次注浆,浆液采用水泥-水玻璃双液浆㊂背后注浆施工时注意检查注浆系统是否处于正常工作状态,压力表是否正常,完成确认后用手电钻打通吊装孔底部35m m 厚的混凝土,在吊装孔上安装连接阀,将混合阀与连接阀连接,然后再次检查管路连接的密封性㊂在浆液搅拌筒中按设计的水灰比进行双液浆(水泥浆与玻璃液)拌制,严禁浆液中有结块存在,以免注浆管堵塞㊂除此之外,将注浆压力控制在0.3M P a 以内,通常情况下要求每环注浆量为0.7m 3,每孔每次控制在0.3m 3左右㊂3.7 台车顶撑拆除拆除接收台车顶撑系统,于盾构机到达预定位置后逐级撤销水平顶撑力㊁上下顶撑力,每级卸载间隔5分钟㊂拆除左侧前部支撑环㊁油缸管路及电缆㊂除此之外,还需始发台车顶撑系统拆除,联络通道隧道注浆加固完成后按步骤撤销支撑力㊁右侧支撑环㊁电缆㊁油缸管路,用于保障运输条件㊂3.8 洞门接头㊁人防门框施工联络通道掘进完成,设备拆除撤场后,开始施做洞门接口,施工前,需对洞门周边进行注浆填充,确保无渗漏水后开始施工㊂洞门接口安装流程如下:管节注浆ң拆除套筒ң基面处理ң钢板焊接ң钢筋及止水条施工ң模板安装ң混凝土浇筑ң养护拆模ң检查验收㊂对于防火门框,其宽度为200m m ,顶部与管节内壁连接,为钢筋混凝土连接㊂防火门框处管节预埋钢板,便于与防火门框连接㊂结束语:综上所述,在4#联络通道施工期间选用机械盾构法展开施工作业,对机械盾构法施工技术思路进行梳理后,精细化实施前期施工准备工作,随后依次进行设备吊装运输㊁设备套筒连接㊁介质填充施工㊁掘进施工作业㊁背后注浆施工㊁台车顶撑拆除,在此基础上进行洞门接头㊁人防门框施工,最终顺利完成4#联络通道机械盾构法施工作业㊂参考文献[1] 杨少慧.富水粉细砂地层地铁联络通道机械法顶管施工关键技术[J ].建筑安全,2023,38(03):45-49.[2] 刘佼,白中坤,王祥祥等.机械法联络通道设备选型研究[J ].现代制造技术与装备,2023,59(02):8-10.[3] 李淑强,杨一才.机械法联络通道施工质量管理体系及监测研究[J ].科技风,2022(17):83-85.(上接第58页)材料,能与建筑结构形成统一整体,免除拆模等引发的成本㊁环保等费用之出,其显示出较为明显的超低能耗等优秀性,但由于其板材及其配套的连接件以及网格布等均属于专用配套使用,因而所需要的造价较高㊂此外,在施工过程中所形成的施工技术㊁工艺㊁流程等,还需要进行总结研究,进一步优化及完善,不断提高施工质量㊂相信硅墨烯保温板将不断应用在工程领域,充分发挥其超低能耗特性,促进建筑行业绿色发展㊂本工程应用硅墨烯保温板的施工技术及经验,可以为同类工程施工提供有益参考㊂参考文献[1] 王欣平,侯义芬,邵志兵等.超低能耗装配式住宅外墙保温施工[J ].建筑施工,2023,45(06):1107-1110.[2] 王金玉.探讨装配式建筑保温结构一体化外墙连接与固定技术[J ].建设科技,2021(19):107-110.[3] 李璐.绿色环保建筑外墙结构节能保温一体化技术运用推广探析[J ].建材发展导向(上),2018,16(2):121.。
机械法联络通道建造成套技术摘要:为提升地下空间结构的互联性,抑或满足大量地下空间结构间的安全、通风、便捷穿行等要求,需要建设大量的联络通道工程,如地铁出入口及风井、地铁、公路区间联络通道、市政管廊检修井、长隧道中间风井、水务隧道连接线等。
联络通道大多采用矿山法开挖,为保证施工作业人员的人身安全,控制地层扰动引起的地面建构筑物的沉降风险等,在通道开挖前需对周边土体做加固处理。
上述工法存在施工周期长、受地面环境约束大和安全保障难度大等缺点,已成为掣肘轨道交通快速发展的一大难题。
随着工程装备和地下工程建造技术、理念的不断创新发展,采用更加智能化、人性化的机械法进行联络通道的建造,已在地铁建设行业不断研讨、酝酿,依托具体工程项目的实验、研究、实践,形成一套机械法施工的新技术、新工法已经具备一定的客观条件。
关键词:智能化;机械化;安全稳定1引言:城市轨道交通隧道联络通道建设在单线上下行隧道之间,并联通上下行隧道,主要用作消防疏散和险情救援等。
“V”字型地铁隧道线路最低点处联络通道常与隧道排水泵房合并建设,并在泵房内安设隧道排水设施,汇集地铁隧道内流水并集中抽排至市政管道。
一、工程概况机械法联络通道建造成套技术研究依托宁波轨道交通 3 号线一期工程和 4号线共计 26个联络通道实体建造工程,并将 3号线鄞州区政府~南部商务区站和儿童公园站~樱花公园站区间联络通道设立为本作者简介:1、朱云浩(1985-),男,工程师,2007年毕业于中国地质大学。
试验段两个联络通道均位于宁波市区,地表为无建筑物开阔地带,其中儿~樱区间联络通道周边存在楼体建筑,但距离较远,影响较小。
联络通道埋深17m~22m,均处于黏土性质土层中,渗透性低,自稳性差,且土体较软,非常适合联络通道机械法建造实体建造试验段。
本次科研项目采用科研、设计、施工总承包模式,由科研联合体负责联络通道的设计和关键技术攻关。
联合体科研组成员根据专业划分具体科研任务,通过国内外相关行业、技术调研、专家咨询和理论试验研究,确定科研具体方向和主要攻关技术难题,在理论与试验研究、联络通道结构及防水、建造装备研制和施工工艺等四大方面展开研究,并结合施工过程监测和运行期稳定状态研究改进方向和具体的改进措施。
机械法在地铁联络通道施工中的应用探索摘要:机械法联络通道施工首先要在盾构掘进施工至联络通道位置时完成主隧道复合管片拼装,常规情况下,在隧道洞通后,开始顶管设备吊装下井并运输至联络通道位置,待始发、接收端套筒焊接完毕及设备安装调试完后,开始下管节、顶进作业。
相比传统的冷冻法联络通道,解决了冻结效果难以控制及后期融沉注浆的难题;相比传统的矿山法联络通道施工,解决了开挖面失稳存在安全隐患的风险,即高效的完成了联络通道施工,同时又节约工期缩减了管理成本,为今后类似工况条件下联络通道施工提供了一定的借鉴与参考。
关键词:复合管片;复合管片防水;导向块;微加固;引言在城市轨道交通建设过程中,联络通道施工作为轨道交通建设中不可或缺的环节,属于地下开挖作业施工过程中存在不可避免的风险,随着地铁建设的不断发展,联络通道事故频发,常规冷冻或注浆加固结合矿山法开挖的施工工艺局限性愈发明显,本文以杭州地铁7号线坎山站~机场西站盾构区间1#联络通道机械法联络通道施工为例,介绍了一种新的工艺—机械法联络通道施工技术。
1工程概况坎山站~机场西站盾构区间线路出坎山站,穿地块向北转弯到达机场西站,区间最小半径为R=450m的圆曲线段,最大坡度20‰,左右线路间距在12.0~21.1m左右,隧道埋置深度8.81m~18.25m左右,区间采用盾构法施工,共设置3座联络通道,其中1#联络通道位于北塘河西侧国庆村空地下方,左、右线盾构隧道中心里程为ZDK26+905.046(YDK26+916.500),中心距为17.736m,左、右线隧道轨面标高分别为-13.792m、-13.815m,地面标高约为+8.23m,主要位于③6粉砂、⑥1淤泥质粉质粘土层中,该土层具高压缩性、低强度、强透水性、自稳能力差等特点。
坎山站~机场西站1#联络通道平、剖面位置图2施工工艺编制机械法联络通道施工方案→正线隧道复合管片拼装→洞门微加固→正线隧道补强注浆→钢管片接缝焊接→套筒前端焊接→洞门管片吊装孔拆除、始发套筒尾刷焊接、支撑体系安装→台车吊装→姿态调整→负环拼装→削切管片→填充物注入→掘进参数控制→管片拼装→接收洞门处理→削切管片→负环拼装→盾构机到达→洞门注浆→负环拆除→套筒割除→整体运出。
机械法联络通道施工方案及技术措施1.总体施工方案超长联络通道由于线间距长,联络通道冻结施工难度大,冻结管施工质量不能有效保证,冻结难以达到设计效果,在此情况下施工联络通道施工风险极大。
我单位通过科学方法对联络通道T接结构受力技术研究,开展T形接头受力特性及变形机理模拟及理论计算模型试验;全环境模拟试验研究反馈验证设计模型以及参数;研究管节结构、断面形式、结构受力形式、结构防水研究进而对锥形刀盘研制及半自动化拼装系统。
再根据联络通道结构设计研发刀盘设计、快速内支撑体系和后配套台车设计等集约化一体式顶管机设备。
机械法联络通道施工概念图通过研究形成了机械法联络通道施工“微加固、可切削、全封闭、强支护、集约化”的15字理论。
否机械法联络通道施工流程图机械法联络通道施工总体分为六个步骤:施工准备;机械吊装;机械洞内运输;机械法联络通道施工;洞门接口安装。
2.施工前准备2.1调整联络通道里程在盾构始发前,会同主隧道盾构施工单位对联络通道里程进行管片预排版,并结合第一环尺寸准确定位及管片调节环,要求联络通道里程与设计里程偏差在±60cm以内,左、右线联络通道相对位置偏差在±5cm以内。
2.2隧道断面测量联络通道施工前,需对台车吊装井口至联络通道处管片进行横向净空测量、竖向净空测量,以满足机械洞内运输要求。
2.3 主隧道注浆区间隧道移交前,监督盾构施工单位对拟建联络通道左、右线前后20环范围内进行二次注浆。
隧道断面测量部位 主隧道二次注浆示意图2.4 钢管片焊接将主隧道管片始发及接收洞门处6块复合管片的钢结构部分焊接连为整体,采用跳焊法减少变形,分多层焊接,焊接厚度每层3~5mm 。
钢管片焊接参数表2.5 洞门钢环安装始发与接收钢套筒随3号与5号台车整体运输至进出洞门处,与洞门套筒连接操作空间小,需要施工前在洞门位置预先焊接连接法兰,即洞门钢环(钢套筒前端)。
为保障洞门钢环在焊接过程中产生的变形量不影响后期钢套筒连接,制作焊接工装。
地铁联络通道机械法施工技术地铁联络通道机械法施工技术近年来,随着城市交通的快速发展,地铁建设成为了城市规划的重要组成部分。
而地铁联络通道作为连接不同线路之间的重要纽带,其施工技术的创新对于地铁建设具有重要意义。
机械法施工技术在地铁联络通道的建设中发挥着至关重要的作用,既提高了施工效率,又保证了施工质量,对于未来地铁建设具有重要的指导意义。
一、机械法施工技术的特点机械法施工技术相比于传统施工方法具有以下几个特点。
首先,机械法施工采用了机械设备进行施工作业,可以大幅度提高施工效率,并减少人力资源的浪费。
其次,机械法施工操作简便、灵活性强,能够适应各种地质条件和工程要求,提高工程建设的可控性。
再次,机械法施工技术可以减少对环境的影响,减少噪音和尘埃等对施工现场周边居民的干扰。
二、机械法施工技术的应用在地铁联络通道的施工中,机械法施工技术可以应用于以下几个方面。
首先,开挖施工。
机械法施工可以利用隧道掘进机、挖掘机等设备进行地面的开挖工作,提高开挖效率,并确保开挖尺寸的准确。
其次,土方回填。
机械法施工可以利用装载机、输送带等设备进行土方回填工作,减少人工操作,提高施工效率。
再次,混凝土浇筑。
机械法施工可以利用混凝土泵车、抹灰机等设备进行混凝土的浇筑工作,保证混凝土质量,并减少浪费。
三、机械法施工技术的注意事项在机械法施工技术应用中,需要注意以下几个方面。
首先,合理选择施工设备。
根据具体的施工要求和工程规模,选择适合的机械设备,以提高施工效率和工程质量。
其次,加强设备维护和保养。
保证设备的正常运行,减少故障发生,影响施工进度。
再次,合理安排施工作业。
根据地质条件和施工要求,制定合理的施工计划,减少操作时间和浪费,提高效益。
综上所述,地铁联络通道机械法施工技术对于地铁建设具有重要意义。
通过机械法施工,可以提高施工效率和施工质量,减少对环境的影响,为地铁建设的顺利进行提供有力支撑。
因此,在今后的地铁建设中,应充分利用机械法施工技术,不断创新和完善,促进地铁建设的快速发展。
机械法联络通道施工控制浅析摘要:联络通道为隧道双线之间应急、消防等功能下的连接通道。
为应对软土地质条件地铁隧道联络通道施工风险,多地逐步探索和推广采用机械法在已建成地铁隧道内施工联络通道,保障和降低了地质风险和地表沉降塌陷的次生灾害;与矿山法开挖联络通道相比,机械法联络通道施工更安全、高效。
本文结合广州地铁三号线东延段某区间隧道采用的机械法联络通道施工为例,简单分析下该工法的优缺点。
关键词:隧道;机械法;盾构;联络通道1依托工程概况广州地铁三号线东延段某区间为单圆盾构区间,区间起点里程为Y(Z)DK30+932.059,终点里程为Y(Z)DK33+741.820。
区间左线长度为2806.215m,含短链3.546m,右线长度为2812.876m,含长链3.115m。
区间隧道埋深约为13.3m~32.8m,主要穿越的地层有1-2素填土、2-1淤泥土、2-3淤泥质中粗砂、4N-2粉质粘土、4-2B淤泥质土、5H-2砂质黏性土、6H全风化花岗岩和7H强风化花岗岩。
番禺客运站~广州新城西站区间设置4座联络通道;其中4#联络通道中心里程为YDK33+145.000,埋深约24.70m,长度约37.70m,采用盾构法施工。
地质图2设计方案研究2.1总体方案设计联络通道采用盾构法施工,总体设计方案为:(1)对主隧道联络通道处管片进行钢砼特殊设计,并预留可切削部位,使其具备盾构法施工条件。
(2)采用套筒法进出洞,确保施工过程中洞门密封。
(3)直接通过掘进机切削管片混凝土完成出洞。
(4)通道衬砌为预制拼装式结构,按照工法可分为管节、管片两种形式。
(5)通道衬砌的首位处设计为钢结构,便于洞门接口施做。
(6)洞门接口为现浇结构。
(7)待撤离掘进机后,施做洞门接口,安装防火门。
2.2结构设计2.2.1主隧道结构(洞门处)设计联络通道处隧道管片考虑采用钢混结合特制管片, 联络通道掘进机掘进位置采用混凝土管片,其他部位采用钢管片,钢管片预留注浆孔,通过注浆对进出洞门处地层进行加固。
机械法联络通道施工工法机械法联络通道施工工法一、前言机械法联络通道施工工法是一种用于建设大型工程项目的通道施工工法。
该工法以机械设备为主导,通过科学的工艺原理和施工工艺,能够高效、安全地完成通道的建设工作。
本文将对机械法联络通道施工工法进行详细介绍,并对其适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行分析。
二、工法特点机械法联络通道施工工法的特点如下:1.快速高效:机械设备的应用可以大大提高施工效率,缩短工期。
2. 劳动强度低:减少了人工劳动的参与,减轻了劳动强度,提高了工作效率。
3. 精确度高:机械设备的使用能够保证施工过程的精确度和稳定性,避免了人为因素带来的误差。
4.安全可靠:机械设备具有安全保护措施,能够降低事故发生的概率,保证施工人员的安全。
5. 适应性强:可以应用于各种类型的通道施工,适应性强。
三、适应范围机械法联络通道施工工法适用于以下场景:1. 需要大量土石方开挖和移除的工程,如隧道、地下室等。
2. 施工地点条件较为困难,人工施工较为困难或不安全的地区。
3. 工程要求施工速度快、质量高、成本低。
四、工艺原理机械法联络通道施工工法是基于机械设备的工作原理和施工工艺等因素,通过对施工工法与实际工程的联系、技术措施的采取进行分析和解释,确保工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺机械法联络通道施工工法包括以下施工阶段:1. 预备工作:确定施工地点、组织施工人员、准备施工材料和机具设备等。
2. 土石方开挖:根据设计要求,使用挖掘机等机械设备进行土石方开挖,并及时清理垃圾和渣土。
3. 土石方挖掘后处理:对挖掘后的土石方进行整理、压实处理,使其符合设计要求。
4. 地基处理:使用专用设备对地基进行处理,确保地基的稳定性和承载能力。
5. 结构施工:根据设计要求,进行结构施工,包括基础、墙体、地板等建设。
6. 完工处理:对施工现场进行清理、整理,确保施工质量和安全。
机械法联络通道主隧道管片拼装精度控制技术摘要:机械法联络通道是在已建成的主隧道内,以主隧道为施工场地进行机械设备的组装调试和掘进接收工作;受机械构造及联络通道施工条件限制,主隧道在联络通道处的特殊衬砌管片拼装精度要求较高。
本文结合天津地铁10号线柳林路站-环宇道站盾构区间淤泥质软土地层中主隧道施工精度控制为例,为满足机械法联络通道施工必要条件,总结主隧道盾构掘进参数、管片拼装和成型隧道变形控制措施。
关键词:机械法联络通道淤泥质软土盾构隧道管片拼装精度0 引言为应对软土地质条件地铁隧道联络通道施工风险,多地逐步探索和推广采用机械法在已建成地铁隧道内施工联络通道,保障和降低了地质风险和地表沉降塌陷的次生灾害;然而施工中常出现因主隧道管片拼装偏差较大,不能满足机械法施工条件的情况;与矿山法开挖联络通道相比,机械法对主隧道的施工精度允许偏差更小,施工难度更大。
1 工程概况1.1 工程概述天津地铁10号线柳林路站-环宇道站区间为双线盾构隧道,左线长1093.331m,右线长1031.102m;区间线路自柳林路站出发,沿规划沙柳路东西两侧敷设,途径市精神卫生中心,航道处柳林基地,下穿台儿庄路、海河、海河东路后,最后到达环宇道站(详见图1所示)。
区间共有两座联络通道,1号联络通道长52.8m,埋深20.712m,中心里程位于右DK22+635.000(左DK22+635.000)处,左右线主隧道平曲线均在直线段上,与联络通道平面夹角为90°,左右线主隧道竖曲线分别为28‰及27.8‰的下坡;2号联络通道长14.2m ,埋深19.669m ,中心里程位于右DK23+235.000(左DK23+234.765)处,左线主隧道平曲线为R=800m (左转圆曲线),与联络通道平面夹角88°,右线主隧道平曲线为R=800m (右转缓和曲线),与联络通道平面夹角90°,左右线主隧道竖曲线分别为7.89‰及8.361‰的上坡。
图1 区间线路总平面图1.2 地质概述(1)工程地质区间在联络通道范围穿越地层主要为第Ⅰ海相层(第四系全新统中组浅海相沉积Q 42m )、第Ⅱ陆相层(第四系全新统下组沼泽相沉积Q 41h )、第Ⅲ陆相层(第四系上更新统五组河床~河漫滩相沉积Q 3e al )。
洞身穿越地质主要为⑦2粉质黏土、⑧1黏土、⑧2粉质黏土、⑨1黏土、⑨2粉质黏土、⑨3粉土层,拱顶以上地层主要为⑥9淤泥质粉质黏土、⑥9淤泥质粉质黏土、⑥2粉质黏土、⑥3粉土、⑥4粉砂、⑦2粉质黏土、⑧2粉质黏土层。
(2)水文地质区间在联络通道范围地下水类型为第四系孔隙潜水;赋存于第Ⅱ陆相层中及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有承压性。
第一承压含水层主要赋存于第Ⅱ陆相层的⑧3粉土、⑧4粉砂、第Ⅲ陆相层的⑨3粉土,含水层连续呈层状分布,含水层厚度0.4~6.70m ,水位埋深2.17~2.3m 。
第二承压含水层主要赋存于第Ⅳ陆相层中的3粉土、4粉砂层中,水位埋深4.38m 。
1.3 主隧道施工技术要求受机械法自身设备及联络通道施工条件等限制,机械设备始发后掘进姿态修正困难,主隧道盾构施工应确保其线性精确,以满足机械法联络通道实施的需求:特殊衬砌管片自转角度要求≦0.15°(弧长12.5mm),左右线联络通道中心里程偏差要求≦0.1m,主隧道水平轴线偏差要求≦±25mm,主隧道垂直轴线偏差要求≦±25mm;联络通道与主隧道左右线轴线夹角≧88°。
2 主隧道管片拼装精度控制措施2.1 联络通道与主隧道轴线夹角复核设计阶段联络通道选址应尽可能设置在主隧道的直线段上,与左右线主隧道轴线夹角宜为90°;若不能满足垂直正交,可适当调整联络通道选址和角度确保中心线与一条主隧道呈垂直正交,与另一条主隧道夹角≧88°(详见图2所示),以满足机械法联络通道的始发和接收要求。
图2 联络通道与主隧道轴线示意图2.2 管片选型及排版柳-环区间有两座机械法联络通道,两联络通道中心里程间距为右线600m(左线599.765m);管片为宽1500mm通用环,环楔形量30.3mm,环间丁腈软木传力衬垫以2mm厚度为计算基础,适当替换4mm厚衬垫及环宽1200mm的管片进行修正。
区间管片排版以右线为例:隧道起点里程右DK22+311.758,1号联络通道中心里程右DK22+635.000,2号联络通道中心里程右DK23+235.000,区间隧道终点里程右DK23+342.860。
(1)区间起点至1号联络通道中心范围管片排版:== =215.21环据此管片排版为:正环拼装214环,联络通道特殊管片拼装1环,洞门管片拼装1环且外漏1185mm。
(2)1号联络通道中心至2号联络通道中心范围管片排版:根据上式计算两联络通道中心里程间可拼装399.47环,无法满足环宽1500mm管片拼装模数,拼装399环后仍有706mm超出界限。
排版方案优化为替换3环宽1200mm的管片消除900mm,剩余过盈消减的194mm采用替换4mm厚衬垫的方式补偿,共需更换49环;调整后管片排版为:正环拼装397环(其中环宽1500mm管片拼装394环,环宽1200mm管片拼装3环),联络通道特殊管片拼装2环,共350环管片采用2mm厚衬垫,49环管片采用4mm厚衬垫。
(3)2号通道中心至区间终点管片排版:根据上式计算2号联络通道距区间终点间可拼装71.81环。
管片排版为:正环拼装70环,联络通道特殊管片拼装1环,洞门管片拼装1环且外漏285mm。
2.3 盾构掘进及管片拼装试验段主隧道盾构掘进及管片拼装施工过程的纠偏需要分析成型隧道的变化趋势,确保各项控制指标在成型隧道稳定后符合要求。
为此,设定联络通道前100环至前50环作为近似地质条件下的掘进参数及管片拼装精度控制试验段;重点收集管片自转角度、里程偏差、水平及垂直偏差、二次注浆变化量、成型隧道徐变量等数据;通过以上数据的验证和分析,用以指导主隧道在联络通道前50环及后20环的盾构推进和管片拼装控制标准。
2.4 管片自转角度修正成型隧道管片自转角度是指联络通道中心点沿管片弧面上下偏移的距离,设计要求≦0.15°(弧长12.5mm)。
首先在成型隧道管片上逐环标记联络通道中心点位置及另一侧对应计算点位,两点应处于水平状态,最大偏差为±6.25mm(详见图3所示);盾构推进过程中,采用全站仪逐环实测两点高差,当成型隧道管片两点偏差大于6.25mm时,需要对管片自转角度进行修正。
采取掘进时反向转动盾构机刀盘,调整盾构机滚动角度,推进油缸作用在管片上形成反向转动的趋势;另一种方法在管片拼装时利用螺栓孔内的微小间隙逐环修正成型隧道管片的自转角度,确保在盾构掘进到达联络通道前管片自转角度处理允许范围内。
图3 成型隧道管片自转角度示意图2.5 主隧道的联络通道中心里程拟合主隧道管片拼装过程中,受管片自身拼装成环的楔形量、环间传力衬垫等误差累积影响,实际联络通道中心里程与设计里程偏差会逐渐增大;自联络通道中心里程前50环开始,采用全站仪实测拼装成环管片前端里程并与计算里程对比,差值大于300mm时采用替换环宽1200mm管片调整,差值小于300mm时采用替换不同厚度的传力衬垫进行调整,通过动态监测和调整确保中心里程偏差在允许值100mm范围内。
2.6 主隧道水平及垂直轴线偏差拟合主隧道的水平及垂直轴线偏差是管片拼装成型后管片姿态较设计轴线的差值,受盾构掘进姿态、地质条件、同步及二次注浆、施工荷载及扰动、应力徐变等多个因素影响,在综合考虑以上多个因素的共同作用和经过一定时间的稳定后,成型隧道的实测轴线偏差值应接近设计值并在允许值(±25mm)范围内(详见图4所示)。
施工前重点分析试验段采集的数据,以成型隧道变化稳定后的实测轴线参数为基准,选取符合偏差允许值的盾构掘进参数、姿态控制值、同步及二次注浆配比和用量作为联络通道区域施工的指导参数。
联络通道区域管片拼装成型后,应对中心里程前后各20环管片姿态进行监测,监测频率为1次/天,监测周期为管片姿态变化稳定后改为1次/周;若管片姿态超出允许偏差值,可通过二次注水泥浆的方式稳固管片,控制管片姿态的变化。
图4 主隧道轴线偏差示意图3 结语与施工建议盾构隧道在联络通道处的管片拼装精度是机械法联络通道施工的先决条件,已有多个地铁隧道因主隧道的管片拼装精度超出偏差限值,无法满足机械法工艺要求改为其他施工方式。
本工程在施工中不断探索和改进并通过以上控制措施,最终确保主隧道在联络通道处特殊衬砌管片拼装精度满足允许偏差限值要求。
并得出以下施工建议。
(1)施工前试验段参数采集和优化较为重要,通过近似地质条件下盾构掘进参数和成型管片姿态变形分析,总结不同状态的施工控制措施指导各项指标的拟合修正,方能达到预期的控制目标。
(2)联络通道中心里程拟合常采用连续改变丁腈软木传力衬垫的方式进行,管片环间较厚的缝隙减弱了结构防水能力,当传力衬垫厚度≦4mm时,建议在管片原有弹性橡胶密封垫的外侧增加遇水膨胀挡水条,以增加隧道成型后的止水效果。
(3)主隧道成型后受施工扰动、管片上浮等影响,主隧道管片姿态仍然处于不稳定状态,建议采取二次压密注浆的方式加固管片外部土体;二次注浆采用多点位对称注浆的方式,严格控制注浆压力及注浆量,同时加强管片姿态监测,防止局部注浆应力集中导致的管片变形和破损。
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