文斯翔
(中國鐵路設(shè)計集團有限公司華南分公司,廣東深圳 518000)
聯(lián)絡(luò)通道施工作為城市軌道交通建設(shè)工程中不可缺少的一項環(huán)節(jié)。在軌道交通項目開展的階段中,由于地下開挖作業(yè)的施工環(huán)境比較特殊,難免會出現(xiàn)一定的風險問題,因此為了能夠全面提高地下空間的施工水平和強化安全性。本文對地鐵聯(lián)絡(luò)通道機械法技術(shù)的應(yīng)用要點進行探究,明確技術(shù)的工藝流程,從而為項目的實施奠定基礎(chǔ)。
某地鐵工程項目最小半徑為450m,其中坡度值為20‰,隧道左線與右線的間距為12.0~21.1m,隧道埋設(shè)范圍在8.81~18.25m 左右。通過現(xiàn)場勘查分析,該隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)以粉砂和淤泥質(zhì)粉土居多,且地質(zhì)條件較差,整體結(jié)構(gòu)滲水性較強、穩(wěn)定性差,綜合考慮后采用聯(lián)絡(luò)通道技術(shù)進行施工。
2.1.1 正線隧道管片拼裝
在該隧道項目建設(shè)的聯(lián)絡(luò)洞口部位,總計需要布置3 環(huán)直徑φ6200mm、寬度1500mm 的復合管片,洞口部位設(shè)置6 塊管片。
2.1.2 復合管片防水
(1)針對管片結(jié)構(gòu)位置的混凝土部位,需要設(shè)置遇水膨脹條,并且粘貼三元乙丙橡膠,從而可以保持每個結(jié)構(gòu)的獨立設(shè)置。
(2)環(huán)縫和縱縫在設(shè)置過程中,由于需設(shè)置兩個結(jié)構(gòu),所以這造成結(jié)構(gòu)的整體性不足,且在現(xiàn)場拼裝環(huán)節(jié)將會導致脫落情況的發(fā)生。為了能夠提高結(jié)構(gòu)的防水效果,粘貼遇水膨脹條的方法應(yīng)用比較廣泛。
(3)在豎向上方位置安裝遇水膨脹條,避免在焊接階段由于熱量過高引起結(jié)構(gòu)損壞問題[1]。
2.1.3 隧道內(nèi)布置
(1)要對現(xiàn)場的物料以及臺車的運輸加強控制,一般不會在聯(lián)絡(luò)隧道上單獨設(shè)置鋼軌,電瓶車與臺車運行采用寬度900mm 的軌道,根據(jù)系統(tǒng)運行的需要進行軌道間距的調(diào)節(jié),做好軌枕的加固處理,確保誤差參數(shù)在合理范圍內(nèi)。
(2)鋪設(shè)人行通道:通過設(shè)置通行軌道,走道板設(shè)置在雙軌中間部位,兩側(cè)要設(shè)置行人避讓平臺,從而達到運行安全性標準。
(3)上下水的管道安裝極為重要,給水、排水管道主要是通過預留水道的形式,而不需要格外設(shè)置,也不會將水管布置在軌道兩側(cè);可以根據(jù)系統(tǒng)運行壓力的需要設(shè)置增壓泵。
(4)電纜鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工的要求進行布置,并預留10kV 高壓電,同時要有高壓接口設(shè)置,且照明系統(tǒng)的亮度和容量都需要符合工程施工要求[2]。
2.1.4 洞門及正線隧道微加固
(1)洞門部位進行現(xiàn)場注漿加固施工,確保結(jié)構(gòu)整體性合格。
(2)嚴格按照設(shè)計方案進行水泥漿材料配比,加強水灰比參數(shù)設(shè)定和控制。
(3)管片前后5~10 環(huán)進行二次注漿,完成后及時封閉注漿孔,預防出現(xiàn)滲漏。
2.2.1 管片焊接
焊接作業(yè)前應(yīng)用角磨機打磨處理,環(huán)縫和縱縫都需符合現(xiàn)場施工要求,同時將其設(shè)置為坡口的形式,深度為2cm。洞門鋼環(huán)采用焊接的方式連接,組合形成整體結(jié)構(gòu),使之受力條件良好,在固定完成之后拆除螺栓與吊裝孔,以具備較高的穩(wěn)定性[3]。
2.2.2 套筒后端安裝“導向塊”
導向塊直接焊接到套筒的底部位置,并且前后距離為1m,水平距離為1.2m。
2.2.3 臺車組裝及運輸
現(xiàn)場頂管施工作業(yè)需要5 輛臺車。
2.2.4 套筒安裝
(1)3 號底座需要對下部固定處理,確保符合穩(wěn)定標準。
(2)地面以上完成3 道盾尾刷的焊接與油脂涂抹,確保潤滑性合格,且具備飽滿度和密實度的要求。
(3)使用設(shè)備直接吊入鋼套筒內(nèi),對于主機的工作情況進行檢查;檢查符合要求之后,開始把鋼套筒和主機吊裝的3 號臺連接,組合技術(shù)后進行檢查,確保套筒定位精度合格。
(4)應(yīng)用電瓶車把3 號臺車移動到現(xiàn)場施工的部位上[4]。
(5)根據(jù)設(shè)計方案進行現(xiàn)場測量,使用千斤頂移動套筒和主機結(jié)構(gòu),同時套筒前部工裝和洞門環(huán)的位置精度合格,且高程數(shù)據(jù)精度達標。
(6)套筒和洞門鋼圈采取焊接方式連接,組合成為封閉結(jié)構(gòu),聯(lián)絡(luò)部位的掘進機運行需符合標準要求。
2.2.5 始發(fā)套筒保壓
在該環(huán)節(jié)的施工過程中,應(yīng)做好鋼套筒密封性的控制,主要是應(yīng)用膨潤土進行內(nèi)部處理,這時應(yīng)該關(guān)閉閘門結(jié)構(gòu),并且進行土倉壓力的檢測控制,確保該壓力在1.0bar 左右。達到初始壓力的要求之后,開始進行鋼套筒尾刷的密封性檢測,并且壓力增加到1.5bar,沒有發(fā)生滲漏情況,連續(xù)處理5min,且壓力下降不超過0.1bar,說明焊接以及盾尾的密封性完全符合標準,即可進行始發(fā)作業(yè)。
2.3.1 管片運輸
(1)在正線隧道運輸時,應(yīng)用4 號臺車,聯(lián)絡(luò)通道應(yīng)用單梁運輸?shù)? 號臺車盾尾支撐體系預留縫隙內(nèi)。
(2)聯(lián)絡(luò)隧道施工結(jié)束后,應(yīng)用軌道小車運輸。
(3)從單梁的部位直接運輸?shù)焦芷惭b施工部位,通過人工輔助方式避免發(fā)生傾覆。
2.3.2 削切管片
(1)掘進機的工作行程為0~350mm,始發(fā)進入刀磨穿管片的環(huán)節(jié),并且確保刀盤和管片連接部位面積進行改變,從小變大,加入泡沫劑達到潤滑效果,根據(jù)現(xiàn)場需要進行渣土改良處理,并且加入膨潤土置換混凝土,從而達到良好出土效果。
(2)在現(xiàn)場掘進過程中,接觸面不斷增大,要做好扭矩參數(shù)的調(diào)整控制,還要注入膨潤土取代混凝土,從而達到出土正?;男Ч?。
(3)隨著掘進的不斷深入,會存在直接脫離管片的情況,這個環(huán)節(jié)存在的推力比較大,要及時進行改進和調(diào)整。
2.3.3 掘進參數(shù)控制
(1)參數(shù)、姿態(tài)控制
在現(xiàn)場試驗操作環(huán)節(jié),要做好土倉壓力控制,推力不超過2000kN,速度為3050mm/min,扭矩小于600kN·m,現(xiàn)場掘進施工按照水平間距進行控制,將高程量的偏差控制在±10mm 以內(nèi)。
(2)姿態(tài)糾偏
現(xiàn)場盾構(gòu)方式施工中,做好油缸狀態(tài)的調(diào)節(jié),及時糾偏處理,并且使用楔形環(huán)管片角度調(diào)節(jié),制作糾偏曲線,控制在2mm/m 以內(nèi)[5]。
(3)土倉建壓
頂管切削到洞口部位的混凝土發(fā)生破碎后,外部壓力傳輸?shù)戒撎淄仓?,以達到平衡要求,并且封閉套筒結(jié)構(gòu),還要加入膨潤土,以達到壓力的標準。
2.3.4 渣土改良
刀盤前部的結(jié)構(gòu)應(yīng)該加入泡沫劑,確保渣土和易性處于合理范圍內(nèi),坍落度控制在120~140mm 之間,并根據(jù)現(xiàn)場的試驗檢測結(jié)果進行調(diào)整。值得注意的是切削管片作業(yè)中,需結(jié)合實際選擇應(yīng)用膨潤土、泡沫劑等進行渣土改良處理。一般漿液比例設(shè)定在1∶12,按照規(guī)定速度注入內(nèi)部,并且循環(huán)出渣作業(yè),該環(huán)節(jié)要加強土量控制,避免給工程造成影響。
2.3.5 頂進出泥
輸土泵安裝工作結(jié)束后,直接傳輸?shù)? 號臺車,并且使用渣土車進行出土作業(yè),在該環(huán)節(jié)頂進速度和出泥量達到完全匹配的效果,并且落實壓力控制,符合工藝方案的要求。
2.3.6 頂進糾偏
在頂進的過程中,偏差量控制在±50mm 以內(nèi),且要隨時關(guān)注頂進工作姿態(tài),做好油缸壓力的調(diào)整和控制,確保頂管機的工作姿態(tài)符合要求。如果現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)頂進效果不合格,要及時糾正,防止發(fā)生管節(jié)損壞、變形(施工現(xiàn)場圖見圖1)。
圖1 頂管掘進示意圖(單位:mm)
2.4.1 準備工作
(1)姿態(tài)復測
再次檢測頂進姿態(tài),并且及時糾正軸線偏差,還要確保接收門洞偏差、接收鋼套筒偏差都處于合理的范圍內(nèi)。
(2)接收裝置安裝
套筒前部按照要求和管片進行焊接作業(yè),穩(wěn)定連接后及時進行體系的加載處理,并且落實外圈的固定處理。在現(xiàn)場加固施工中,應(yīng)用的材料是20#工字鋼,或者使用鋼板拼接形成,確保達到支撐的效果。
(3)鋼套筒填倉
在持續(xù)作業(yè)下,刀盤和接收部位的管片間距處于500mm 時,要停止掘進作業(yè),并且進行鋼套筒的填充處理,使用合格的砂漿材料,應(yīng)用擠壓泵進行處理。
由專業(yè)的企業(yè)進行砂漿材料的供應(yīng),應(yīng)用汽車泵運輸?shù)浆F(xiàn)場施工區(qū)域內(nèi),并且利用擠壓泵開展現(xiàn)場施工,逐步注入注漿孔內(nèi),確保填充效果合格。鋼套筒進行填倉作業(yè)過程中,壓力控制極為重要,尤其是注漿壓力,必須符合工程要求。目前主要通過壓力泵注入膨潤土漿液,要關(guān)注壓力參數(shù),連續(xù)性保持60min壓力的恒定,并沒有任何滲漏問題,如果存在,要及時封堵處理。
2.4.2 削切管片
(1)嚴格控制頂進作業(yè)行程,不會超出規(guī)定要求,且要保持緩慢的頂進速度,逐步進行洞門中的混凝土切削處理,工作速度為2mm/min,頂進總力小于4000kN,逐步增大接觸面積,并做好盾構(gòu)機的調(diào)節(jié)工作,以免在頂進施工中出現(xiàn)卡滯的情況。
(2)中心刀磨穿管片至刀盤時,與管片的接觸面積最大,這時要加強扭矩的控制,因為該環(huán)節(jié)容易給地層造成較大擾動,所以必須全面落實沉降量的觀測。
(3)刀盤與管片在接觸面積較大至盾構(gòu)機完全脫離管片,刀盤和套筒填充部位的接觸面積不斷增大。如果在出土時,存在一定阻力,應(yīng)及時進行土質(zhì)的改良處理。
2.4.3 停機位置確認
最終停機位置的確定極為重要,該項目中根據(jù)疏散平臺和弧形鋼板焊接情況確定,始發(fā)端和接收端的管片出隧道在28~35cm 之間時為最佳,超過該區(qū)間容易給疏散平臺造成影響,而不足28cm 時,會造成鋼板焊接不合格,也會導致注漿質(zhì)量難以滿足標準。
2.4.4 套筒拆除
頂管機全部都行駛到鋼套筒的結(jié)構(gòu)內(nèi),通過螺栓的方式減小土倉壓力,經(jīng)過3~5h 工作后,發(fā)現(xiàn)整個土倉壓力出現(xiàn)升高的情況,或者經(jīng)過分析判定土倉閘門部位上洞口達到密封狀態(tài)。分析出水量的參數(shù),如果超出規(guī)定標準,應(yīng)該再次進行注漿施工,保留注漿管,直到?jīng)]有水流出為止,這時才能進行鋼套筒的拆除作業(yè)。鋼套筒拆除作業(yè)實施前,觀察土倉壓力,并且利用套筒尾部進行泄壓閥門的泄壓處理,以滿足拆除的標準要求,這些操作并不會影響現(xiàn)場的正常施工,從而達到安全性標準。
始發(fā)端拆除套筒的環(huán)節(jié),與接收端是比較相似的,開始前要完成加固處理,確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性合格,且注漿之后應(yīng)該及時使用球閥進行水量控制。如果水量還比較大,則繼續(xù)進行注漿封閉處理,直到內(nèi)部沒有水流出的情況,即可進行鋼套筒與預埋鋼環(huán)的分解處理,并且使用車輛清渣。
現(xiàn)場施工人員加強聯(lián)絡(luò)通道施工環(huán)境分析,經(jīng)過全面技術(shù)考察,確?,F(xiàn)場施工的安全性,工期符合合同標準,且落實現(xiàn)場施工各個環(huán)節(jié)的控制。項目部綜合分析之后確定應(yīng)用機械法聯(lián)絡(luò)通道施工方式,解決當前存在的技術(shù)難題。以往應(yīng)用的冷凍法聯(lián)絡(luò)隧道施工工期為100~120d,而機械法聯(lián)絡(luò)通道方式只需30d 左右即可完成現(xiàn)場施工,可以節(jié)約工期2~3 個月,成本降低100 余萬元,在確保工程質(zhì)量、安全都達標的情況下,聯(lián)絡(luò)通道施工工期大幅度縮短,從而為地鐵隧道項目如期交付使用提供基礎(chǔ),進而為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。
機械法聯(lián)絡(luò)通道技術(shù)的應(yīng)用,在城市軌道交通施工中占有優(yōu)勢,在鐵路和公路等區(qū)間聯(lián)絡(luò)隧道的施工中也有著非常明顯的優(yōu)勢,市場應(yīng)用前景非常廣闊。在本文中,以實際案例探討應(yīng)用機械法聯(lián)絡(luò)隧道施工技術(shù),可以縮短項目建設(shè)工期,并可以保證現(xiàn)場施工順利進行,也能消除沉降危害,從而獲得業(yè)主一致認可,并在社會上獲得無數(shù)好評,同時給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益、信譽度和市場影響力,今后應(yīng)推廣應(yīng)用。