新型盾構(gòu)到達(dá)接收裝置及工法推介

1、新型盾構(gòu)到達(dá)接收裝置及工法推介2009年6月18日一、使用背景本裝置首次使用于廣州市軌道交通二、八號(hào)線延長線工程盾構(gòu)3標(biāo)段【南浦站洛溪站盾構(gòu)區(qū)間】洛溪站南端頭到達(dá)接收盾構(gòu)機(jī)用，洛溪站南到達(dá)端頭隧道洞身范圍主要地層為粉細(xì)砂層、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉質(zhì)巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉質(zhì)巖地層，隧道拱頂部位覆蓋粉細(xì)砂層、中粗砂層很厚，拱頂部覆蓋層穩(wěn)定性差，必須進(jìn)行端頭加固。原設(shè)計(jì)方案對(duì)該端頭采用水泥土攪拌樁、旋噴樁和地面注漿進(jìn)行加固。后經(jīng)盾構(gòu)研究所組織專家對(duì)設(shè)計(jì)方案重新審查，決定增加加固范圍，并緊貼車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)墻加設(shè)一道素混凝土連續(xù)墻。 原加固方案實(shí)施過程中存在如下問題： (1)通過對(duì)加固范圍地下管線的探測(cè)，發(fā)現(xiàn)原加固方

2、案范圍內(nèi)有地下管線，但管線遷改十分困難； (2)當(dāng)時(shí)車站施工單位正在進(jìn)行洛溪站結(jié)構(gòu)施工，工期緊張，場地移交滯后，影響加固方案的施工； (3)如按原方案施工，則需要增加施工場地，而洛溪站施工范圍周邊均是商住樓房，場地增加征地不太現(xiàn)實(shí)。 (4)加固深度太深，從地面采用攪拌樁和旋噴樁加固施工質(zhì)量難以保證，漏水、涌砂等風(fēng)險(xiǎn)不能完全消除。 我司經(jīng)過深入研究，決定采用一種新的盾構(gòu)到達(dá)工法，即地面加固（一道素混凝土連續(xù)墻）+接收鋼套筒的工法。工法簡圖如圖1所示。圖1 鋼套筒用作盾構(gòu)接收時(shí)總體安裝使用示意圖 二、鋼套筒簡介如圖1所示，鋼套筒主體部分，總長9600mm，直徑（內(nèi)徑）6500mm，外徑6840mm

3、。共分成三段，每段3200mm，每段又分為上下兩個(gè)半圓。筒體采用鋼板卷制而成。每段筒體的外周焊接縱、環(huán)向筋板以保證筒體剛度，縱向筋板與環(huán)向筋板形成的塊狀分隔形狀。如照片1和2所示。每段筒體的端頭和上下兩半圓接合面均焊接圓法蘭，筒體縱向及上下均采用法蘭連接，用高強(qiáng)度螺栓連接緊固。另外，每節(jié)鋼套筒分別于頂部設(shè)置4個(gè)起吊用吊耳，1個(gè)直徑600mm的加料口，底部設(shè)置3個(gè)3寸的排漿管，2組頂推托輪組。照片1 鋼套筒筒體下半塊圖片 排漿口頂推托輪組托架照片2 鋼套筒筒體上半塊圖片 吊耳填料口在筒體底部制作托架，見照片1所示，托架分三塊制作，均與筒體底部焊接固定一體。托架與下部筒體焊接連成一體，焊接時(shí)托架板

4、先與筒體焊接，再焊接橫向筋板，焊接底板和工字鋼。托架組裝完成后，工字鋼底邊與車站底板預(yù)埋件焊接，托架須用型鋼與車站側(cè)墻頂緊。后蓋板由橢球蓋和平面環(huán)板組成，橢球蓋采用厚鋼板沖壓加工制作，平面環(huán)板采用鋼結(jié)構(gòu)組焊而成，后蓋板邊緣設(shè)置法蘭，與鋼套筒端頭法蘭采用高強(qiáng)度螺栓連接緊固，內(nèi)側(cè)與橢圓封板的外側(cè)采用高強(qiáng)度螺栓連接緊固，后蓋平面環(huán)板與橢球蓋外緣內(nèi)外焊接成整體。如圖2所示。圖2 鋼套筒后端蓋連接示意圖意圖 照片3 鋼套筒后端蓋圖片 后端蓋反力架是用于給鋼套筒整體提供反力的裝置，反力架緊貼后蓋平面板安裝，冠球部分不與反力架接觸。反力架是一“井”字結(jié)構(gòu)型式，“井”字框架采用500mm的工字鋼組焊而成，中間

5、間隔增加鋼板筋板。反力架采用左右分半的型式，中間用高強(qiáng)度螺栓連接緊固。反力架及端面連接如圖3所示。反力架與后蓋板相鄰的一側(cè)，設(shè)置加力頂桿，頂桿采用單獨(dú)加工制作，頂桿與頂桿撐托配套加工制作，撐托底部是平面，與后蓋板的平面相接觸，增大了接觸面積，而且撐托內(nèi)部與頂桿可以相對(duì)活動(dòng)，撐托主要用于防止頂桿頂推過程中受力不均勻的情況。反力架與后蓋板的關(guān)系圖如圖4所示。圖3 反力架加工示意圖圖4 反力架與后端蓋板的關(guān)系示意圖 盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入鋼套筒內(nèi)之后，由于盾構(gòu)機(jī)的外徑與筒體內(nèi)徑單邊只有125mm，如果姿態(tài)控制不好，在盾構(gòu)機(jī)出洞脫離車站結(jié)構(gòu)的過程中出現(xiàn)因?yàn)橹匦拿撾x主體結(jié)構(gòu)，而鋼套筒內(nèi)部又無支撐的情況下，可能導(dǎo)致

6、盾構(gòu)機(jī)栽頭的情況發(fā)生。而一旦栽頭，刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)筒體造成較大的傷害，所以在重心未脫離結(jié)構(gòu)之前必須對(duì)盾體進(jìn)行支撐。并隨著掘進(jìn)的繼續(xù)，要能夠跟隨盾構(gòu)機(jī)主體的重心形成連續(xù)的支撐作用，方可確保盾構(gòu)機(jī)在鋼套筒內(nèi)的掘進(jìn)安全。為此，在鋼套筒內(nèi)設(shè)定幾組頂推盾體用的托輪，能夠伸縮，采用間隔布置的方式，在刀盤未到達(dá)此位置時(shí)處于最低位置，減少刀盤碰到的機(jī)會(huì)。當(dāng)?shù)侗P通過此位置后，即立刻將托輪頂起。如圖5所示。圖5 鋼套筒底部托輪組安裝示意圖 洞門環(huán)板是預(yù)埋在車站主體結(jié)構(gòu)上，通過已經(jīng)焊接好的錨固鋼筋與主體結(jié)構(gòu)鋼筋相連。鋼套筒后端連接法蘭與過渡連接板通過螺栓連接，然后將過渡連接板與洞門環(huán)板進(jìn)行焊接。如圖6所示。圖6 鋼套

7、筒與洞門環(huán)板連接示意圖 反力架的支撐：反力架上下位均布4根10寸鋼管與洞口墻體頂緊，其中能夠支撐在側(cè)墻的一側(cè)均布三根10寸鋼管與結(jié)構(gòu)側(cè)墻頂緊，另一側(cè)用兩根直徑500mm鋼管做斜支撐。反力架斜撐安裝好以后，需進(jìn)行壓緊螺栓的調(diào)整。安裝好反力架后，分別上緊每個(gè)壓緊螺栓，上緊時(shí)要對(duì)角上緊，保證后蓋的均勻受力。每顆螺栓的壓緊力要平均，上緊后用鎖緊螺母鎖住，這樣能保證鋼套筒在有水壓時(shí)洞門環(huán)板處連接螺栓不受力。上緊的過程中注意檢查反力架各支撐是否松動(dòng)，各段法蘭連接螺栓是否松動(dòng)。圖7 反力架支撐位置示意圖 鋼套筒安裝完畢，檢查確認(rèn)后，即進(jìn)行安裝橫向支撐。如圖8和9所示，橫向支撐采用125H型鋼支撐在基坑側(cè)墻結(jié)

8、構(gòu)上，支撐在側(cè)墻的一端要加鋼板封蓋，保證支撐與側(cè)墻的接觸面積。堅(jiān)向高度要求支撐在距離鋼套筒托架底部500mm處。另外反力架也要安裝橫向支撐，上下共四根支撐，上部支撐在負(fù)三層結(jié)構(gòu)上，避免反力架出現(xiàn)橫向位移。圖8 鋼套筒橫向支撐安裝示意圖 圖9 鋼套筒橫向支撐安裝示意圖 照片5 鋼套筒整體安裝完成圖片 照片6 鋼套筒整體安裝完成圖片 三、鋼套筒接收盾構(gòu)機(jī)的步驟流程場地移交連續(xù)墻施工刀盤碰連續(xù)墻鋼套筒制作破除洞門鋼套筒填料、加壓并封閉檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)掘削通過素混凝土進(jìn)入鋼套筒盾尾補(bǔ)充注漿排空鋼套筒中泥漿打開加料孔試水拆開鋼套筒上半部吊出盾構(gòu)機(jī)安裝鋼套筒洞門處回填素混凝土圖10 鋼套筒接收盾構(gòu)機(jī)總流程圖 在

9、洛溪站南端頭緊靠洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)墻外側(cè)施工一道1200mm厚素混凝土連續(xù)墻；寬度為隧道中心線左右各4m，加固體深度從隧道底以下2m至地面。然后在素混凝土連續(xù)墻兩端各施工2根800雙管旋噴樁咬合200mm，與原車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)及新做素混凝土連續(xù)墻各咬合200mm。 分段鑿除洞門，并用水泥砂漿及時(shí)回填。洞門鑿除時(shí)分三塊從下往上依次進(jìn)行，每次鑿除高度為2m，首先用炮機(jī)鑿除洞門下半部2m范圍位置的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，鑿除厚度為90cm，剩下30cm人工鑿除，并及時(shí)在已經(jīng)鑿除完畢的2m范圍內(nèi)回填M75水泥砂漿。依此方法從下往上一直鑿?fù)暾麄€(gè)洞門并回填完畢。鋼套筒的安裝過程按照先安裝主體，再安裝后端蓋及反力架，最后固定各

10、個(gè)位置支撐的步驟，逐級(jí)進(jìn)行安裝。安裝完成后，要仔細(xì)檢查各連接位置的緊固程度，再進(jìn)行填料，主要是粗砂。填料完成后，要對(duì)鋼套筒的連接進(jìn)行加壓測(cè)試，以檢查滲漏情況，測(cè)試壓力不小于盾構(gòu)土倉的切口壓力。盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)掘進(jìn)過程中要密切注意各掘進(jìn)參數(shù)的變化，分階段將各個(gè)階段的參數(shù)細(xì)化，主要是刀盤掘進(jìn)素混凝土連續(xù)墻段、掘進(jìn)砂漿墻段、刀盤進(jìn)入鋼套筒段三個(gè)階段的掘進(jìn)參數(shù)要分開進(jìn)行細(xì)化。掘進(jìn)過程中對(duì)環(huán)流的控制與推進(jìn)速度的相互關(guān)系必須控制好，既要防止切削下的混凝土塊堵塞，又要保證鋼套筒內(nèi)的填砂不會(huì)被大量帶出，推進(jìn)過程中與鋼套筒外圍的托輪組調(diào)節(jié)要協(xié)調(diào)到位，確保盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)控制在允許范圍內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入鋼套筒內(nèi)之后，第一時(shí)間注雙液漿封堵盾尾與洞門結(jié)構(gòu)位置，注漿量按理論注漿量的150200%，確保封住洞門結(jié)構(gòu)位置。注漿凝固之后，打開鋼套筒上預(yù)留的卸壓口，測(cè)試有無水涌出，然后緩慢降低氣倉壓力，并