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        城市軌道盾構(gòu)隧道管片選型及技術(shù)要點

        2020-08-12 02:21:28楊曉虎
        設(shè)備管理與維修 2020年14期
        關(guān)鍵詞:作業(yè)工程質(zhì)量

        楊曉虎

        (中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司,北京 100176)

        0 引言

        軌道交通的建設(shè)有助于緩解城市交通壓力,為中心城區(qū)與周邊郊區(qū)提供聯(lián)系通道。根據(jù)城市對于地鐵工程的要求,多采用快線A+型車,最高時速140 km/h,施工中盾構(gòu)隧道工程較為關(guān)鍵,普遍使用到內(nèi)徑5.5 m 的管片。考慮到盾構(gòu)施工的質(zhì)量要求,有必要從工程實例出發(fā),圍繞管片選型、施工技術(shù)等方面做深入的探討。

        1 工程概況

        盤香路站是南通市地鐵工程的重要站點,位于崇川路與盤香路路口,采取東西布置形式。該站為12 m 島式站臺地下二層車站,標準段為單柱雙跨框架形式,部分標準段因地形的特殊性而采用高雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)。規(guī)格方面,該站總長203.2 m,寬20.7 m。結(jié)合標準段施工要求,該處基坑開挖深度16.6 m;根據(jù)端頭井設(shè)計方案,此處基坑開挖深度18.40 m。

        2 管片選型及精度控制

        管片選型的合理性是提升盾構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵[1-2],其內(nèi)徑5500 mm,厚350 mm,寬1200 mm。轉(zhuǎn)彎環(huán)均設(shè)置為雙面楔的形式,各處楔形量相一致,均為37.2 mm。

        影響管片拼裝質(zhì)量的因素較多,主要取決于管片精度,同時該指標還對管片受力帶來直接影響[3]。由于隧道使用環(huán)境的特殊性,防水是必要的前提,必須提升管片精度,以免對管片自防水能力造成影響。

        根據(jù)管片精度易影響施工質(zhì)量的特點,必須從管片模具精度入手,主要考慮寬度、弦長等共計5 個方面的指標,各自的質(zhì)量要求與檢查方法見表1。

        表1 管片模具精度

        3 管片拼裝

        3.1 質(zhì)量要求

        以招標文件為基本指導(dǎo),結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)規(guī)范要求,總結(jié)管片拼裝作業(yè)時各細分項目的精度要求(表2)。除所給內(nèi)容外,還要避免管片裂縫、破損等質(zhì)量問題。

        表2 管片制作拼裝精度要求

        3.2 防水工藝

        (1)嚴格遵循設(shè)計要求,完成彈性密封膠的安裝作業(yè),不可出現(xiàn)錯用漏用的現(xiàn)象。

        (2)為提升密封材料安裝效果,必須根據(jù)實際情況編制指導(dǎo)書,將其作為安裝的基本引導(dǎo)。彈性密封膠采取粘貼的安裝方式,在此之前需將預(yù)留凹槽內(nèi)殘留的灰塵清理干凈,以免后續(xù)使用中出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。安裝作業(yè)必須調(diào)整好彈性密封墊的位置,使其處于凹槽正中心處,目的在于擴大彈性密封膠的接觸范圍。

        (3)管片存放區(qū)域必須采取防護措施,如增設(shè)防雨、防潮設(shè)備,實現(xiàn)對管片的有效保護,以免因雨水影響而出現(xiàn)質(zhì)量問題。

        (4)檢驗彈性密封墊的質(zhì)量情況,若受損需及時更換,否則不可投入使用。

        3.3 拼裝順序

        結(jié)合工程施工特點,選擇錯縫拼裝工藝,優(yōu)先從底部開始,遵循對稱原則依次拼裝。此過程中,封頂塊是最后的拼裝構(gòu)件。

        (1)環(huán)、縱向螺栓連接。通過可靠的管片連接件,有助于提升管片拼裝質(zhì)量,因此選擇合適的連接件尤為關(guān)鍵。為確保施工質(zhì)量,需通過抽查的方式檢驗質(zhì)量情況,提升連接件的穩(wěn)定性,對其采取鋅基鉻酸鹽防腐處理。做好管片拼裝前的檢查工作,要求螺栓對位滿足精度要求,所有連接螺栓保持緊固狀態(tài)。實際拼裝作業(yè)時,每結(jié)束一塊管片安裝后均要安排人員初擰螺栓,經(jīng)拼裝后再緊固處理。

        (2)環(huán)面超前量的控制。工程中,需加強對管片環(huán)面超前量的檢驗,若該值超出合理范圍,可利用轉(zhuǎn)彎環(huán)調(diào)節(jié),以隧道軸線為基準,經(jīng)處理后要求環(huán)面與之呈垂直的空間關(guān)系。

        (3)施工要求:①做好管片拼裝前的準備工作,若盾尾拼裝區(qū)域殘留雜物,該部分需得到有效處理,檢查各施工材料,如管片型號等不滿足要求時禁止投入使用,若出現(xiàn)受損現(xiàn)象則要對其采取修復(fù)措施;②拼裝作業(yè)時做好對既有結(jié)構(gòu)的保護,避免管片和密封條破損;若因種種原因造成管片損傷,要采取更換措施;③螺栓是提升管片連接穩(wěn)定性的關(guān)鍵,其必須達到擰緊的狀態(tài),每結(jié)束一環(huán)拼裝作業(yè)后,施工人員均要及時擰緊,本工程中使用到縱、環(huán)向螺栓,二者均要維持緊固狀態(tài)。成環(huán)管片推出盾尾時,應(yīng)安排專員再次復(fù)緊螺栓。經(jīng)持續(xù)施工作業(yè)并貫通隧道后,還需再次復(fù)緊螺栓。

        3.4 質(zhì)量控制措施

        (1)加強管片的質(zhì)量檢驗,出現(xiàn)破損應(yīng)禁止投入使用。下井吊裝管片時,通過可行的保護措施避免管片受損。

        (2)完成管片清理作業(yè)后才可粘貼密封墊,否則將降低粘貼穩(wěn)定性。管片堆放區(qū)的防護措施要做到位,應(yīng)增設(shè)防雨淋設(shè)置。

        (3)做好管片安裝前的準備工作,若存在污泥等雜質(zhì),均要得到有效的清理。

        (4)非管片安裝區(qū)域推進油缸的工作狀態(tài)要得到靈活的調(diào)整,在管片安裝區(qū)域的推進油缸發(fā)生收縮運動時,該處不可同步此動作。

        (5)施工中存在特殊管片安裝作業(yè),在此之前需調(diào)整好盾構(gòu)間隙,盡可能縮小推進油缸行程差,以便給管片安裝創(chuàng)造良好條件。

        (6)微調(diào)裝置是重要的輔助工具,在其作用下可改變管片的姿態(tài),使相鄰管片平順連接,最大程度上控制錯臺現(xiàn)象。調(diào)整作業(yè)時,應(yīng)滿足平穩(wěn)性要求,以免管片間發(fā)生碰撞。

        (7)以設(shè)計方案為準,靈活調(diào)整同步注漿壓力,必須控制在限值以內(nèi)。

        (8)管片安裝實行多指標控制措施,如隧道軸線偏差、錯臺量等方面的控制。

        4 管片楔形量選取

        各拼裝點位對應(yīng)的楔形量存在差異,因此拼裝后的曲線半徑也不盡相同。盡可能減少轉(zhuǎn)彎環(huán)的使用量,優(yōu)先選擇標準環(huán)拼裝,此方式可降低拼裝難度,令實際排版效果與設(shè)計要求相符。圖1 為楔形量與轉(zhuǎn)彎半徑關(guān)系。

        圓心角計算公式見式(1)。

        式中 L——線路中心線長度,mm

        R——曲線半徑,mm

        結(jié)合圖1 的數(shù)據(jù),將其代入式(1)可求得楔形量與轉(zhuǎn)彎半徑的關(guān)系:Δ=11 850 000/R。根據(jù)上述分析,線路最小半徑R 為300 m,管片拼裝產(chǎn)生的楔形量最大值Δ=39.5 mm,取整后該值為40 mm。

        5 管片的連接

        國內(nèi)地鐵工程管片常選擇螺栓連接方式,其中直螺栓被廣泛應(yīng)用于越江隧道等工程,斜螺栓則在城市地鐵中得到廣泛應(yīng)用。部分情況下還使用彎螺栓,但由于設(shè)置深度較大的特點,明顯加大了穿孔難度,伴隨管片厚度的提升,彎螺栓的應(yīng)用效果逐步下降,因此在大直徑盾構(gòu)工程中不優(yōu)先采用此方法。斜螺栓應(yīng)用過程中易受到預(yù)埋件等因素的影響,加大了預(yù)埋件廢棄概率,因此該方法也缺乏可行性。

        圖1 楔形量與轉(zhuǎn)彎半徑關(guān)系

        參考國內(nèi)類似地鐵工程項目,并結(jié)合本工程實際情況,分析得出直螺栓與斜螺栓都缺乏可行性,最終選擇彎螺栓連接方式??紤]到管片錯臺問題,在管片環(huán)縫處需優(yōu)化工藝方法,選擇裝配式定位榫具有可行性。環(huán)縫處預(yù)留榫眼,可滿足定位榫的安裝需求。

        6 管片拼裝機形式

        不同于常規(guī)管片的是,本次施工中選擇的管片在自重上有著較大幅度的提升,單塊可達5 t 甚至更大,此時機械抓舉的方式缺乏可行性。鑒于此,結(jié)合管片強度、重量等方面的特點,建議使用真空吸盤式管片拼裝機;而在技術(shù)條件允許的情況下,對常規(guī)機械抓舉的方式采取優(yōu)化措施也具有可行性。

        7 結(jié)論

        (1)以盾構(gòu)隧道曲線半徑為基本參考,最小值為300 m 時,可將管片楔形量設(shè)定為40 mm。

        (2)管片連接作業(yè)時選擇彎螺栓方式,并設(shè)置平面拼縫,為提升拼縫處的緊密性,于該處設(shè)置彈性密封墊;環(huán)縫預(yù)留榫眼,以滿足定位榫的安裝需求。

        (3)根據(jù)管片自重,應(yīng)對管片拼裝機采取工藝優(yōu)化措施,適配真空吸盤。

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