地铁隧道盾构掘进施工技术分析郑晓旭

地铁隧道盾构掘进施工技术分析郑晓旭

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摘要:地铁的发展是城市路面交通的延伸,地铁具有方便、快捷的特点,能够有效地缓解城市交通压力,地铁能否顺利建设关系到城市的进一步发展。因此本文就隧道盾构掘进施工技术特点及施工质量控制进行简要的分析,希望对相关人事有所帮助。

关键词:地铁隧道;盾构掘进;施工技术

1、盾构掘进施工技术特点

1.1对周围建筑物及环境的影响小

城市地铁隧道盾构掘进过程中,可以将隧道施工对周围建筑物和环境的影响降到最低,且施工过程中不会产生较大的震动和噪声,对地下管线等影响较小,对隧道围岩有一定的支护作用,可以避免施工过程中地面沉降现象的发生。也正是因为这一特点,使得盾构掘进技术成为当前地铁建设中应用最为广泛的一种工法。

1.2施工成本低

盾构法经过多年的发展和研究,技术已经相当成熟,施工安全系数较高,纯机械化作业可以起到远程控制自动化操作,减少了施工成本的投入,且施工质量可以得到有效的保障。

1.3安全系数高

盾构掘进技术是在盾构支护下进行的隧道暗挖施工,不易受到地面环境、季节、气候的影响,能最大限度的保证隧道施工安全。另外,盾构的掘进、出土和衬砌等环节均可以实现智能化操作,减少了施工人员地下作业,提高了施工安全系数。

2、地铁隧道盾构掘进技术施工要点

2.1盾构始发

盾构始发是隧道盾构施工中比较重要的施工工序之一,始发的顺利与否直接关系到盾构施工的整体效果。盾构始发前,首先需要对始发井的顶部进行加固,防止盾构机进入隧洞内时对洞口周围土体产生压迫而引起塌落。确保盾构基座两段加固完成后,将反力架与盾构主机相连,利用反作用力推进盾构机进入始发状态,同时反力架和基座要保持90°垂直方向。精准定位后,负环管片与反力架同时完成安装,并将洞口进行临时密封,防止洞口处的地下水和泥水进入到隧洞内,降低掌子面对盾构机的压力作用,进而有效控制土体不稳现象的发生。

盾构掘进前,一定要对施工段的周围地质和水文环境进行详细的勘察,为隧道掘进施工的顺利进行提供保障。然后,对盾构机进行调试,调试内容分别为空载调试和负载调试两部分,并对盾构机内的其他系统配件进行详细的检查,对容易发生问题的部分进行调试和矫正,确保施工的准确性和安全性。

2.2盾构掘进施工

盾构掘进试验阶段需要向前掘进45m左右,如果掘进过程中未发现任何问题,可以继续掘进,掘进深度至90m时,需要把负环管片从盾构机中拆除,盾构掘进试验阶段的主要目的是为了保证将盾构机的施工状态达到最适宜,且对地下地质环境进行初步了解和掌握。试验阶段完成之后,首先要对当前工程段地质条件以及试验段的掘进工程进行监测,并对监测结果进行记录和分析,确保盾构掘进参数达到最优;其次,盾构掘进的过程中,使用试验阶段最适宜的施工参数,并加强施工过程中质量监测,在完善施工工艺的同时,还能有效控制地面沉降,增加施工安全系数;再次,加强对盾构掘进的实时监控,下达的掘进指令应适宜且合理,根据实时监测跟踪的数据及时对掘进状态和姿态进行调整;最后,掘进初始若产生偏差,需要及时进行纠正,一次纠正量应控制在不扰动地层为宜。

2.3同步注浆

同步注浆是盾构掘进过程中的重要环节,注浆质量直接关系到管片上浮和地表隆沉。同步注浆开始前需要对浆液质量进行测定,确保测得数值符合设计要求配合比。记录注浆管路、注浆压力以及注浆量等参数变化,并结合地表沉降值,每20环就需要进行相关数据的对比分析,同时调整注浆参数,保证同步注浆时应当前地段的盾构掘进施工。注浆过程中适宜使用上下部注浆管路,对于易上浮段,可以采用上部管路进行注浆,可以有效的减少注浆引起的管片上浮。另外,保证注浆材料供应,避免因浆液不足导致注浆停工,降低掘进效率。

2.4管片拼装

管片拼装是在盾构掘进完成一环之后方能进行,管片拼装前需要进行防水处理,同时清理盾尾杂物,确保相应设备运行正常后开始管片拼装。实际施工过程中时常遇到管片破损、接缝处渗漏等情况,这就要求在拼装过程中,严禁野蛮拼装,千斤顶回顶过程中需扶正撑靴,避免管片拼装出现破损,拼装过程需要专人检查,保证拼装质量。管片自防水是区间隧道施工中的重要环节,管片止水条等原材料进场前,必须要进行抽查检测,确保止水条的密封性良好。管片的安装顺序是先确认底部管片安装,然后再从下至上从左到右进行交叉安装,每环相邻的管片都需要将封口尺寸和环面平整度进行确定,确保其插至封顶管片中形成封闭的环。

2.5盾构接收

盾构接收前的测量复核和姿态调整决定着盾构接收过程中的贯穿精度,因此需要在盾构接收的前50环进行重复测量,以到达洞门实际中心值为参考及时调整盾构姿态,复测需严格按照相关规范确保测量工作的准确无误,确保盾构机顺利接收。盾构机在距洞口30m-3.5m时,掘进速度与土仓压力与前阶段相同,该阶段需要注意盾构机自身姿态以及掘进方向轴线与设计保持一致。盾构机与洞门结构混凝土之间的距离保持在3.5-2m,根据到达洞口的高程,对接收托架进行精确的定位与加固,盾构机进入加固区时凿除洞口结构混凝土,并将外侧钢筋进行切除,保留内侧钢筋和30cm的混凝土即可。盾构掘进距洞口20m-2m时,需密切注意洞口情况,若洞口出现混凝土松动或开裂,及时停止掘进,注浆完成后切割混凝土分块槽中的钢筋,并将混凝土块吊出洞口。这一阶段因洞口结构已经全部被拆除,因此对土体并不会产生过大的压力,盾构掘进速度应保持慢速均匀推进直至整个盾构机出洞结束。

3、盾构掘进施工质量控制

3.1避免管片上浮的应对措施

管片上浮是地铁施工中的常见问题,针对这一问题,施工人员首先需要对施工现场的地质条件以及相关数据进行细致深化的了解,对盾构掘进技术的工法、速度以及推进力必须做到精确控制。其次,加强盾构机的操作技术水平,并及时调整和优化千斤顶行程差,充分发挥千斤顶的作用。最后,通过测量和人工复核对盾构掘进相关参数进行调整,及时调整盾构姿态,确保盾构掘进方向与设计轴线相一致,确保掘进质量。

3.2控制盾构始发和接收

因盾构的始发和接收施工工序较为复杂,因此设计必须保证精确性,盾构掘进路线与设计轴线的偏差必须控制在合理的范围内,避免因偏差过大导致重复施工,影响工期增加成本。盾构掘进一段距离后,需要对其姿态和速度等仔细的监测,发现问题及时进行调试,从而确保盾构设备进洞和接收过程的安全。

3.3控制地面沉降

地面沉降主要集中与刀盘前5-6环或者管片出盾尾后,盾尾后的沉降延续一般为2-3d,与掘进速度有关,速度大于40mm/min,影响时间则更长。刀盘前沉降值与土仓压力直接相关,盾尾处沉降直接与同步注浆量相联系。因此,为了使得地面沉降得到有效控制,需要严格控制同步注浆量,并且严格控制浆液配合比,在实际施工过程中,为了防止地面发生剧烈沉降,通常采用同步注浆与二次注浆相结合的方式。另外,正面均衡且稳定的土仓压力可以提高掌子面的支撑能力,有效的避免土体发生坍塌。

结束语

随着城市地铁建设的增多,地下线路也越加密集,地铁隧道盾构掘进施工难度也越来越高。因此,为了保证施工质量,施工人员必须要对盾构掘进技术的特点以及施工要点进行细致的了解,并结合施工段的地质环境、土层变化等制定合理的施工方案,可以有效的减少盾构掘进过程总对地层建筑以及周边环境的影响,保证盾构掘进质量。

参考文献

[1]王伟.地铁施工盾构法的施工技术研讨[J].住宅与房地产,2018(3)

[2]刘超骏,王轩.地铁盾构施工技术存在的问题及要点分析探讨[J].数字化用户,2017,23(31)

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