盾构始发接收施工技术培训课件.pptx
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1、盾构始发、接收盾构始发、接收施工技术施工技术引言随着盾构施工技术日益成熟,盾构法在城市地铁及公路、水下隧道等市政工程和一些城际轻轨、铁路等工程中得到广泛应用,如何避免盾构法施工的风险,特别是重大事故,是施工中重点关注的问题。据近年来盾构法施工事故统计,盾构施工重大事故多发生在始发、到达阶段,特别是在软弱富水饱和粉砂层地质中,更容易发生涌水涌砂等重大事故,发生事故除工程本身受损以外,对周边环境造成的影响和损失也十分巨大。始发到达阶段险情实例南京地铁1号线某标在富水粉细砂地层盾构始发时出现两次流沙现象,地面下陷1.5m。管线破坏房屋倒塌始发到达阶段险情实例南京某标段在盾构到达时发生坍塌,路面最大沉
2、降达4m。地面塌陷地面塌陷始发到达阶段险情实例地面开裂路面塌陷路面开裂内容端头加固始发施工流程到达施工流程始发到达阶段施工要点简析始发到达易出现的险情及应急措施案例分析总结第二部分 始发施工流程 端头加固端头加固目的在盾构始发或到达之前需进行端头加固施工,端头土体加固处理的目的就是保证洞门破除的安全性,使洞门圈内车站围护结构破除后裸露的土体具有一定的自稳能力,并隔断加固区与外界水力联系,端头加固的好坏直接决定着盾构始发及达到的成败。端头加固范围端头加固范围一般为隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3.0m,顶板以上为3.0m,底板以下3.0m,加固长度根据土质而定,富水地层加固长度必须大于盾构本体长度(
3、刀盘+盾壳)。端头加固的时间确定为确保盾构始发到达施工的安全性,结合项目施工的总体筹划安排,一般来说,端头加固的开始时间安排在车站或竖井土方开挖完成之后,可与结构施工同时进行,加固完成时间必须满足在盾构始发或到达节点工期之前28天。常用端头加固形式旋喷桩加固法深层搅拌桩加固法地面水平、垂直注浆加固法旋挖素砼桩冻结法旋喷桩加固法高压旋喷桩,就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水以2028MPa左右的高压流从喷嘴喷出,冲击破坏原状土体,使土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后,便在土中形
4、成一个固结体。从而提高地基的承载力,减少地基的沉降变形,达到地基加固目的。高压旋喷桩施工深层搅拌桩加固法深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地层将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软弱地层硬结而提高土体强度,在搅拌桩加固体与连续墙间无法加固的间隙处采用旋喷法进行止水处理。深层搅拌桩施工地面水平、垂直注浆加固法地面水平、垂直注浆加固一般采用袖阀管注浆方式。利用注浆机以较高压力通过袖阀管将液状的浆液压注于地层内部,通过浆液在土体中固结密实,形成一个整体,达到改良土体,止水,防止坍塌的效果。水平注浆施工旋挖素砼桩旋挖素砼桩加固采用旋挖机钻孔,然后利用导管浇筑低标号素混凝土成桩施工的一种
5、加固方法,其工法类似于围护结构咬合桩,对于采用旋挖素砼桩进行端头加固的施工时,在素砼桩与连续墙间无法加固的间隙处采用旋喷法进行止水处理。旋挖素砼桩施工冻结法冻结法是借助人工制冷手段暂时加固地层和隔断地下水的一种特殊施工方法。其原理是将含水土体利用人工设置的冻结管,冻结管内循环冷媒剂,带走土体中热量从而形成强度高密封性好的冻土,起到承受荷载和密封防水的作用。冻结法施工端头加固检测方法端头土体加固完成后,一般从两个方面检测土体加固效果。加固体强度检测:从地面取芯检测加固体强度,加固后的土体无侧限抗压强度不小于1MPa,渗透系数不小于110-8cm/sec,冻结法加固土体的检测应根据测温孔温度曲线和
6、去回路盐水温度曲线分析判断加固体情况,一般要求冻结土体温度低于-10。端头加固检测方法洞门探孔:打设深度一般选择1.52.0m,对打设的探孔进行观察,看是否有水流流出,无水流流出说明加固效果良好,有水流流出需采取措施进行补强加固并隔断地下水通道。洞门探孔施工效果较好的探孔常见端头加固形式对比序号加固形式地层适应性周边环境适应性优缺点分析1旋喷桩淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基加固区内无重要管线及建筑物,加固质量直接影响周边环境保护效果施工成本较高,加固整体性较好2深层搅拌桩淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土施工成本较高,加固整体性好3注浆加固加固区
7、范围存在大范围砂层、岩层、黄土层成本低,但是加固体整体性较差;一般只在适应性较好且不具备深层搅拌条件的地层使用4旋挖素砼桩地下水含量较大的圆砾层、粉土、粉砂加固区无重要管线及建筑成本较高,主要适应于常规加固方式不能满足加固质量的情况下使用5冻结法地下水较丰富的砂性土、粉土、粘性土、黄土均可加固区有障碍物时适用,对场地需求量小,加固后施工对周边环境影响小施工成本很高,施工周期长,比较适合在地面加固不适应的情况下,解冻后融沉时间较长,需要近4个月跟踪处理第二部分 始发施工流程 始发施工流程始发施工工艺流程场地布置施工前,应根据场地大小、水电接驳、排水设施等方面综合考虑盾构施工阶段的场地布置,主要包
8、括:管片堆放、周转材料堆码、充电设施、给排水设施、起重吊装设施、渣土倒运、拌浆设备、材料库房、洗车槽等方面。场地布置场地布置运行轨道给排水管拌浆设施水泥库房渣土池起重吊装环形道路管片堆放充电设施始发支撑体系盾构始发支撑体系是在盾构始发阶段为盾构掘进提供推进反力的装置。包括始发基座、负环管片、反力架等。一般盾构始发后支撑体系安装结构如下图所示:盾构始发支撑体系示意图始发支撑体系始发基座的任务是可在其上组装盾构机和支承组装好的盾构机,并且可使盾构机处于理想的预定进发位置(高度、方向)上,可确保盾构机的始发掘进稳定。所以要求基座的结构合理(可以确保组装作业的施工性);构件刚度好、强度高、不易损坏;与
9、盾构井底板固定要牢靠、晃动变位小。盾构始发基座一般有如下三种形式:钢结构平底整体基座钢筋混凝土基座组合式盾构基座托架安装在始发基座安装完成之后,利用型钢将其四周与结构底板及侧墙进行固定,防止在盾构机向前推进的过程中,始发托架发生偏移。始发基座反力架安装反力架为始发阶段的盾构掘进直接提供反力,安放反力架之前,先对底板进行清理,再对反力架进行精确定位,使之与盾构机的中心轴线保持垂直。在安装时,反力架左右偏差应控制在 1 0 m m 以 内,高 程 偏 差 在10mm以内,始发基座轴线与反力架竖直轴线的夹角为90。反力架安装防侧滚装置在始发的过程中,当刀盘旋转削切土体时,将产生较大的扭矩,有可能会带
10、动盾体一起转动,从而影响盾构机姿态及管片拼装质量。为防止此类现象的发生,始发前,在盾体上焊接不少于两道楔形钢板,邻近于始发基座两侧轨道,作为防盾构机侧滚的装置,防侧滚装置在盾体完全进入区间隧道内进行割除。防侧滚装置洞门密封装置洞门密封系统的作用是在始发过程中不造成水土及同步注浆流失,由洞门圈、钢环、帘布橡胶板、扇形翻板组成。盾构始发时,注意洞门圈下部不要有土体及杂物影响扇形翻板的翻转,并在橡胶帘布上涂抹黄油,减小帘布与盾壳的摩擦力,避免帘布破损,影响洞门密封效果。洞门密封装置洞门密封装置洞口密封按种类有压板式和折叶式两种,其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行,第一步是在车站结
11、构的施工工程中,做好始发洞门预埋件的埋设工作,要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起;第二步在盾构正式始发之前,应先清理完洞口的碴土,再完成洞口密封的安装。折叶式洞门密封洞门密封装置洞门破除在确认加固良好的情况下,分两层凿除洞门混凝土,首先破除外侧保护层混凝土,暴露外排钢筋,然后割去外排钢筋,其次分三层破除内侧混凝土,直至暴露内侧钢筋,最后在盾构机刀盘抵达洞口前,割除内侧钢筋。洞门破除施工严格按照先外后内,先上后下的顺序逐步将破除的砼清理至洞门两侧,在盾构机顺利顶进洞门后再进行砼渣清理。搭设脚手架洞门探孔破除外层砼切割外层钢筋破除内侧砼切割内侧钢筋补强加固盾构始发合格不合
12、格洞门探孔及破除洞门破除分层示意图洞门探孔及破除在安装负环管片之前,为保证负环管片不破坏盾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进,在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或者型钢作为间隙条,以便管片在盾壳内的位置得到保证。盾尾间隙条洞门探孔及破除负环管片是在盾构始发阶段为盾构机前进所需推力的传递媒介,在盾尾利用拼装机进行拼装,管片后端环面与反力架端面接触,前端环面与盾构推进千斤顶撑靴接触,将推力传递到反力架上,为盾构机前进间接提供推力。负环管片示意图负环管片安装第1环负环管片拼装成圆后,用45组推进油缸缓慢推进,完成管片的后移。随着管片相对盾体后移,管片慢慢脱离盾尾,需在脱出管片与始发基座之
13、间用钢锲及方木锲子锲紧,并用型钢支撑将其固定,以避免成型管片的下沉和失圆。木楔子型钢支撑负环管片安装 负环管片一般采用闭口环拼装,若遇特殊情况,需利用盾构吊装孔作为盾构施工渣土管片及材料吊装孔,也可采用开口环拼装方式,开口负环管片采用通缝拼装,上半圆不拼装管片,预留上部吊装作业空间,但须在上部架设临时支撑以传递盾构机上部推力。闭口环负环示意图钢支撑开口环负环示意图导轨安装盾构机刀盘直径往往略大于盾体的直径,在安装始发基座时,刀盘一般外露的始发基座的前端,由于盾构机重心位于中前体部位,所以为防止在始发的过程中盾构机出现“栽头”,就需要在始发基座前端与洞门之间设置导轨。导轨焊接在始发洞门内预埋钢板
14、与始发基座上,导轨支撑一般采用型钢或者钢筒。导轨示意图分体始发盾构分体始发是指盾构机整体始发空间不足的情况下,先将主机或部分台车吊放到井内的始发方式。在盾体安装好后,用高压油管、电缆等管线将地面上的台车与盾体进行连接,随着盾构机的掘进,陆续将地面上的剩余台车吊人始发井内并进行连接成整体。分体始发示意图始发姿态控制盾构始发时姿态控制 为避免初始掘进时盾构机出现“栽头”现象,始发基座前端较后端相对计划线抬高23cm,同时应根据始发阶段的设计线形确定始发基座中心线的摆放位置,使盾构机完全进入隧道后刀盘中心恰好处在设计线路上。盾构离开基座前姿态控制 盾构离开始发基座前基本沿预定始发路径直线前进,必要时
15、可通过对推进千斤顶的选择来对盾构姿态作微量调整。在此期间,盾构须切割洞门加固体,以慢速、低压为推进原则,以确保盾构姿态的稳定。盾构离开基座后姿态控制 盾尾离开基座后盾构已处于相对自由的状态,一般通过盾构推进千斤顶的合理选用来调整盾构姿态,具备铰接系统的盾构机必要时可同时使用铰接功能来调整,以使盾构逐步沿隧道设计轴线推进。始发掘进施工措施 掘进参数盾构从竖井出发后一般需有一段距离作为推进试验阶段,在这期间应做到,严密观测施工参数变化;熟悉并熟练掌握盾构机的性能和工作状况;确定适合于当前工程和盾构施工管理的要素;摸索出盾构施工中地表变形的一般规律。在试验段推进中,结合地表变形监测情况和工程质量、盾
16、构设备的要求,对施工参数反复量测、分析、调整,进一步优化。始发掘进施工措施同步注浆示意图浆 液 同步注浆盾构机的开挖直径大于管片的外径,管片与土体之间会存在一个空腔,在施工中,利用注浆系统将同步浆液压入开挖面与管片间的建筑空隙之内,以防止地面沉降过大、成型管片扰动等危害,一般同步注浆量为建筑空隙的130%180%。始发掘进施工措施 二次注浆 二次注浆浆采用快速凝结的由水泥浆、水玻璃按一定比例配合而成的双液浆,主要用于盾构始发接收阶段进行洞门注浆封堵,以及同步浆液不能满足地面沉降需求的时候进行管片开孔注浆抢救处理,一般来说,在盾构穿越重要建筑物的时对二次注浆的要求极高。二次注浆示意图管片开孔注浆
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