(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410004)
地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)鋼套筒輔助接收技術(shù)分析
姜佳
(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司湖南長(zhǎng)沙410004)
盾構(gòu)接收施工是隧道施工中的關(guān)鍵點(diǎn),也是盾構(gòu)隧道施工中極易出現(xiàn)事故的階段。在本次研究中,以黃土嶺站~砂子塘站區(qū)間為研究對(duì)象,對(duì)區(qū)間左線盾構(gòu)接收鋼套筒輔助作業(yè)施工方案以及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究,以期為類似工程提供借鑒。
盾構(gòu)隧道;鋼套筒;吊裝;支撐安裝
現(xiàn)如今,在隧道工程施工中,盾構(gòu)接收技術(shù)包括接收工法、鋼套筒工法、水中接收工法等等。通過(guò)應(yīng)用鋼套筒輔助接收施工技術(shù),能夠有效避免在盾構(gòu)到達(dá)接收過(guò)程中出現(xiàn)漏水或者涌砂等的問(wèn)題,從而保證盾構(gòu)安全出洞。因此,對(duì)盾構(gòu)施工中的鋼套管接收方式進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。
在隧道盾構(gòu)施工中,如果盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端頭不滿足加固條件,則需要采用鋼套筒輔助工技術(shù),保證盾構(gòu)機(jī)到達(dá)階段施工的安全性。盾構(gòu)接收鋼套筒主要裝置是圓柱形半封閉杯口形容器,開(kāi)口段與盾構(gòu)接收端洞口預(yù)埋洞口鋼環(huán)連接,形成一個(gè)密閉的、微壓容器,容器內(nèi)充滿均質(zhì)、具有一定強(qiáng)度的填料,提供盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)對(duì)接收端加固段土體形成的反力,能夠確保在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程中,避免出現(xiàn)涌砂涌水等安全問(wèn)題。
本區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,區(qū)間左線為單洞單線隧道。隧道起止里程為:ZDK35+146.2~ZDK35+733.197,短鏈4.061m,左線隧道長(zhǎng)582.936m。區(qū)間左線平面曲線半徑350m、隧道縱斷面為單向坡,其中最小坡度為2.000‰,最大坡度為5.48‰,豎曲線半徑為3000m。
接收鋼套筒是一端開(kāi)口的桶狀結(jié)構(gòu),整個(gè)鋼套筒總長(zhǎng)為11030mm,由1個(gè)過(guò)渡環(huán)、4個(gè)筒體、1個(gè)后端蓋和后背鋼支撐等部分組成。鋼套筒結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。
圖1 鋼套筒結(jié)構(gòu)示意圖
(一)鋼套筒加工
鋼套筒的制作由專業(yè)廠家負(fù)責(zé),最終將驗(yàn)收合格的鋼套筒運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。鋼套筒加工應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2014)及《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》(GB50661-2011)的相關(guān)要求外,尚需滿足如下技術(shù)要求:
(1)密封耐壓達(dá)到0.4MPa不滲漏;
(2)圓度要求小于10mm;
(3)法蘭平面度小于5mm(用螺栓連接)。
(4)后靠及支撐體系必須滿足工程實(shí)際要求。
(5)所有法蘭螺栓孔必須成對(duì)加工,確保拼裝精度;
(6)投料口、排漿孔等開(kāi)口位置均應(yīng)焊接嚴(yán)密,防止漏水。
(二)鋼套筒吊裝(平移)
鋼套筒組裝流程:鋼筒體4、過(guò)渡環(huán)下半幅在右線盾構(gòu)井下井拼裝→筒體3、2、1下半幅下井拼裝→端蓋下半幅下井拼裝→鋼套筒下半圓用螺栓連接緊固→依次把過(guò)渡環(huán)、筒體和端蓋上塊放在鋼套筒的下半圓上,用工字鋼固定好→整體平移至左線隧道中心→過(guò)渡環(huán)上半幅拼裝→依次拼裝筒體4、3、2、1以及端蓋上半幅→整體螺栓連接安裝。鋼套筒吊裝示意圖如圖2所示。
圖2 鋼套筒平移平面示意圖
(三)支撐安裝
1.支撐安裝
鋼套筒與洞門環(huán)板焊接完成后,即進(jìn)行安裝筒體后背支撐,支撐為φ609×16無(wú)縫鋼管。后背支撐一部分為直撐,撐在結(jié)構(gòu)側(cè)墻上,一部分為斜撐,撐在站臺(tái)板上,無(wú)論直撐還是斜撐,其底部應(yīng)用2cm厚鋼板封口,且封口鋼板與底板鋼筋焊接在一起。
2.橫撐安裝
鋼套筒安裝完畢后,檢查確認(rèn)后,即進(jìn)行安裝橫向支撐。其中,在橫向支撐施工過(guò)程中,在基坑側(cè)墻結(jié)構(gòu),采用HW200型鋼進(jìn)行支撐,確保支撐與側(cè)墻有效接觸。斜撐在結(jié)構(gòu)側(cè)墻或底板上時(shí)應(yīng)鑿除保護(hù)層,與結(jié)構(gòu)鋼筋有效連接。鋼套筒每邊共設(shè)置6道橫向支撐,間隔1600mm布置,堅(jiān)向高度要求支撐在距離鋼套筒托架底部500mm處。
(四)焊縫檢測(cè)
鋼套筒及后背支撐安裝焊接完成后,應(yīng)對(duì)過(guò)渡環(huán)焊縫、支撐焊縫、吊耳及其它受力構(gòu)件進(jìn)行外觀檢驗(yàn),外觀檢驗(yàn)合格后進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn),無(wú)損探傷采用超聲波探傷法(UT),焊縫等級(jí)需達(dá)到II及以上。
(五)砂漿基座
在鋼套筒底部60°范圍內(nèi)澆筑15cm厚的C20砂漿基座,并保證砂漿基座伸入洞門內(nèi)與加固土體相接,以保證刀盤出加固體時(shí)扎頭。
(六)鋼套筒滲漏檢查
1.滲漏檢查方法
(1)連接。首先準(zhǔn)備好試驗(yàn)設(shè)備,將試驗(yàn)設(shè)備與鋼套管進(jìn)行連接,在試壓過(guò)程中,將閥門、壓力表安裝在鋼套筒的頂部位置,同時(shí),在鋼套筒最高點(diǎn),還需要安裝放氣閥。(2)灌水。將放氣閥打開(kāi),同時(shí)關(guān)閉泄水孔,將水住滿鋼套管。在本次試壓過(guò)程中,采用自來(lái)水,當(dāng)排氣閥連續(xù)向外排水時(shí),即可關(guān)閉排氣孔。(3)檢查。系統(tǒng)充水完成后,需要對(duì)系統(tǒng)是否發(fā)生滲漏問(wèn)題進(jìn)行檢查。(4)升壓。通過(guò)充水檢查,沒(méi)有發(fā)生異常后,即可升壓,在升壓過(guò)程中,采用手動(dòng)試壓泵,注意緩慢、平穩(wěn)的升壓,首先升壓至試驗(yàn)壓力一半,然后對(duì)鋼管筒進(jìn)行全面檢查,如果發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題,則應(yīng)該及時(shí)做好修復(fù)措施,如果沒(méi)有發(fā)生異常問(wèn)題,則可以緩慢、平穩(wěn)的持續(xù)升壓,當(dāng)升壓至試驗(yàn)壓力的3/4后,還需要對(duì)鋼管筒進(jìn)行全面細(xì)致的檢查,如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題,則持續(xù)升壓。(5)持壓。當(dāng)壓力上升到試驗(yàn)壓力后,穩(wěn)壓10min,然后將壓力降低至設(shè)計(jì)壓力,停壓30min,確保壓力不會(huì)降低,并且鋼管通過(guò)不會(huì)發(fā)生滲漏問(wèn)題。(6)試壓結(jié)束。試壓結(jié)束后,需要盡快排進(jìn)系統(tǒng)積水。
(七)填料
1.粗砂填筑
當(dāng)鋼套筒檢查完畢,通過(guò)φ600鋼管將中粗砂從地面上溜到結(jié)構(gòu)負(fù)二層中板,再?gòu)膹闹邪孱A(yù)留孔洞中通過(guò)混凝土噴射機(jī)將砂料吹至鋼套筒內(nèi)。鋼套筒內(nèi)吹噴粗砂時(shí)應(yīng)從鋼套筒過(guò)渡環(huán)到后端蓋依次分塊、分層填筑,分層填筑高度應(yīng)控制在50cm左右。
回填料用量Q為:
Q=πd2(L+B)/4=3.14×6.622×(10+0.9)=374.98方
其中,d為鋼套筒內(nèi)徑,L為套筒長(zhǎng)度,B為洞門鋼環(huán)寬度。
2.底部注漿
填筑完成后,頂部下料孔保持打開(kāi)狀態(tài),通過(guò)每段鋼套筒底部預(yù)留三個(gè)2寸帶球閥注排漿管,從下往上注膨潤(rùn)土漿液。膨潤(rùn)土漿液的配比應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定,參考用量為8%。注漿壓力應(yīng)控制在0.3-0.5MPa,頂部翻漿即可停止。注漿過(guò)程中應(yīng)派人對(duì)頂部下料孔進(jìn)行巡查,出現(xiàn)異常應(yīng)立即停止,查明原因后方可進(jìn)行。
(八)盾構(gòu)到達(dá)
盾構(gòu)機(jī)到達(dá)鋼套筒輔助接收工法擬模擬盾構(gòu)機(jī)在軟土砂層中的掘進(jìn),并在鋼套筒內(nèi)完成到達(dá)環(huán)管片拼裝。 接收鋼套筒填料及檢驗(yàn)工序作為確保新工法順利推進(jìn)的重要保證, 一方面增強(qiáng)了盾構(gòu)施工的整體保壓性能;另一方面加大了盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入鋼套筒施工期間底部地基承載力,避免盾構(gòu)機(jī)筒體“栽頭”導(dǎo)致筒體直接與接收鋼套筒內(nèi)壁接觸。
根據(jù)本區(qū)間工程特點(diǎn),在施工的全過(guò)程中需進(jìn)行系統(tǒng)的施工監(jiān)控量測(cè),目的是為了及時(shí)獲取施工有關(guān)信息,及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)或采取相應(yīng)的工程措施。必測(cè)項(xiàng)目:洞內(nèi)洞外觀察,地表沉降或隆起,臨近建(構(gòu))筑物,地下管線,管片襯砌變形。 選測(cè)項(xiàng)目:土體分層沉降及水平位移,管片襯砌與地層接觸應(yīng)力,襯砌環(huán)內(nèi)力,地下水位等。監(jiān)測(cè)內(nèi)容與數(shù)量包括以下幾點(diǎn):(1)周邊建(構(gòu))筑物監(jiān)測(cè)本區(qū)間隧道建(構(gòu))筑物保護(hù)監(jiān)測(cè)主要包括:氣象局科技樓(華云大酒店)在鋼套筒輔助接收期間應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。(2)盾構(gòu)區(qū)間地表沉降監(jiān)測(cè)。接收端100m范圍內(nèi),每10~20m設(shè)一個(gè)主測(cè)斷面,軸線上每5m設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。(3)管片結(jié)構(gòu)凈空收斂監(jiān)測(cè)。在盾構(gòu)接收端每5~10m設(shè)一監(jiān)測(cè)斷面。(4)鋼套筒及支撐變形及安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)鋼套筒及后背支撐有無(wú)變形、開(kāi)裂、脫焊、掉漆、滲漏水、異常聲音及拼縫寬度等。
綜上所述,本文主要對(duì)區(qū)間隧道盾構(gòu)到達(dá)鋼套筒輔助接收技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探究。在盾構(gòu)施工中應(yīng)用鋼套筒輔助接收施工技術(shù),能夠有效避免在盾構(gòu)到達(dá)后出現(xiàn)漏水、涌砂等施工風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,從而保障盾構(gòu)安全出動(dòng),值得推廣應(yīng)用。
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