摘 要:本文利用了ＳＭＷ工法中水泥土攪拌樁的止水功能與Ｈ型鋼的抗變形能力,在施工場地比較狹小和地下管線複雜的情況下,將其 應用 於加固某盾構隧道出洞時的周圍軟土地層,取得了良好的效果和 經濟 效益,對類似工程有一定的指導意義。
關鍵詞:ＳＭＷ工法;盾構出洞;軟土地層;技術措施
1 概述
軟土地層盾構進出洞加固通常採用深層攪拌樁,並在攪拌樁與連續牆之間進行旋噴或注漿,但是在施工場地窄小或地下有建築管線時,這種 方法 有時將變得無法進行。本文以上海地鐵Ｍ8線ＶＢ標區間隧道為例,介紹軟土地層中採取ＳＭＷ工法出洞施工技術。
盾構出洞是指盾構機安裝調試完成後,對準設計中心點、按照中心線路,自始發井出發,穿過井壁,推過整個加固區的施工過程。它涉及到盾構機的安裝、布置、調試及其所需的配套設施的準備、井壁混凝土的處理、井外地基處理、洞門防流水涌砂處理、盾構機推進控制、管片拼裝和環境保護等工作。
2 出洞地面準備
2.1 盾構機的進場
由於盾構機自身的體積和重量比較大,在城市繁忙的 交通 條件下,儘量選擇夜深、人少、車少的時間進場,進場前擬定合理的行駛路線,徵得交警部門的同意,並邀請交警協助運送。
2.2 臨時設施
在盾構推進施工前,接常規進行施工用電、用水、通風、排水、照明等設施的安裝工作;施工必需材料、設備、機具備齊,管片、連接件的儲量需滿足三天推進用量;井上、井下建立測量控制網並經覆核、認可;車架安置到位,電纜、管路等接至井下;對隧道沿線的建築物以及盾構將要穿越的需要保護的管線布置沉降監測點。沿線盾構障礙物在盾構推進前開始拔除。
吊運盾構機的大型吊車到位,主吊車採用200ｔ,輔助吊車選擇100ｔ,完成盾構機的吊運。
3 井下準備
3.1 盾構承台設備(亦稱發射架)
作為盾構機在井內的支承台座,在焊接製作時,主要考慮其能夠充分承受盾構機自重,可以進行安全的移動操作,並用鋼軌、工字鋼或其它材料設置一條可靠的盾構推進軌道,保證起步工作準確進行。
3.2 盾構機下井安裝
由於盾構機進場和吊運時被分為幾個部分,並在下井時焊接安裝了吊鈎等連接件。盾構機井下組裝時,要將這些連接件割除,並將各組件焊接組裝。其安裝位置以設計上的中心位置和高度為基礎確定。
3.3 反力支撐設備(後盾反力系統)
3.3.1 後盾反力裝置及發射架安裝
後盾反力裝置由鋼反力架、146°鋼弧形環、鋼支撐、鋼門及臨時襯砌組成。後盾臨時襯砌由寬度為1ｍ的管片組成,採用通縫連接。
3.3.2 反力架安裝
根據首環管片的里程,決定反力架的平面位置。反力架安裝時,用經緯儀雙向校正兩根立柱的垂直度,使其形成的平面與推進軸線垂直。在反力架固定牢靠後,用素砼找平其與車站結構間的空隙。
3.3.3 負環安裝
負環管片安裝前,先在反力架上測出最後一環後盾管片的投影位置和縱向螺栓位置,彈好控制線,並預先把縱向螺栓焊接在反力架上,以便於今後施工。
最後三環(即-12、-11、-10環)管片需待盾構機下井後,用吊車吊至井下安裝。由於-9環管片已伸入盾構機中,因此,從-9環開始,所有負環都在盾構機中安裝。
在安裝-10環管片之前,必須先塗好盾尾油脂。同時,控制好-11環管片的法面,必要時需粘貼糾偏材料。
當-9環管片安裝完畢後,盾構機準備前進,同時,開始打開洞門。此時橡膠帘布板已安裝完畢,起重工應在洞門完全打開以前把-8環管片全部準備到位。洞門打開,迅速清理洞門垃圾,盾構機向前推進約30ｃｍ,拼裝-8環管片。盾構機繼續推進,管片緊隨拼裝。
-6環拼裝結束後,盾構機頭部進入橡膠帘布板,開始前倉回土,再推進100ｃｍ後拼裝-5環管片。-5環管片拼裝結束後,再推進約30ｃｍ,安裝146°鋼弧形環及鋼支撐。鋼弧形環及鋼支撐安裝完畢,再推進約15ｃｍ,盾構機應已開始出土,大刀盤突尖已出洞,推進時應控制前倉壓力及盾構千斤頂油泵壓力,防止因切削速度過快,引起塌方。
4 井外土體加固工作
軟土地層盾構出洞施工前的井外土體加固通常可以採用深層攪拌樁、ＳＭＷ樁或凍結法進行施工。本工程的兩個始發井分別位於虹口足球場站和曲陽路站,虹口足球場站地下2.0ｍ以下分別為粉土層和粘土層,曲陽路站在地下16ｍ範圍基本為砂質粉土層,這樣的土層自身缺少自立性和防水性,一旦有較大的臨空面時,土體就可能產生大量滑坡、坍塌、涌水和涌沙現象。綜合考慮地質情況、施工場地條件、施工工期和工程造價,決定在虹口足球場站始發井外採取深層攪拌樁結合注漿加固;在曲陽路站始發井外採取ＳＭＷ樁結合旋噴加固(在距端頭井4ｍ位置有二根上水管,深層攪拌樁加固範圍不夠)。注漿和旋噴加固的主要作用是使攪拌樁或ＳＭＷ樁與井壁外側形成的加固盲區得已補充,使得加固區形成一個整體,避免開洞門時漏漿。本文主要介紹ＳＭＷ工法出洞加固施工。
4.1ＳＭＷ樁加固區的選定
型鋼採用500×200×10×16窄翼緣型鋼,攪拌樁採用700直徑。型鋼每孔插入一根。插入深度18ｍ。其平面布置見圖2。
4.2 加固體中型鋼的強度和變形檢算
型鋼Ｗ=1927ｃｍ3,Ａ=115.5ｃｍ2
加固后土體按:γ=1.9ｋＮ ｍ3,=22°
關鍵詞:ＳＭＷ工法;盾構出洞;軟土地層;技術措施
1 概述
軟土地層盾構進出洞加固通常採用深層攪拌樁,並在攪拌樁與連續牆之間進行旋噴或注漿,但是在施工場地窄小或地下有建築管線時,這種 方法 有時將變得無法進行。本文以上海地鐵Ｍ8線ＶＢ標區間隧道為例,介紹軟土地層中採取ＳＭＷ工法出洞施工技術。
盾構出洞是指盾構機安裝調試完成後,對準設計中心點、按照中心線路,自始發井出發,穿過井壁,推過整個加固區的施工過程。它涉及到盾構機的安裝、布置、調試及其所需的配套設施的準備、井壁混凝土的處理、井外地基處理、洞門防流水涌砂處理、盾構機推進控制、管片拼裝和環境保護等工作。
2 出洞地面準備
2.1 盾構機的進場
由於盾構機自身的體積和重量比較大,在城市繁忙的 交通 條件下,儘量選擇夜深、人少、車少的時間進場,進場前擬定合理的行駛路線,徵得交警部門的同意,並邀請交警協助運送。
2.2 臨時設施
在盾構推進施工前,接常規進行施工用電、用水、通風、排水、照明等設施的安裝工作;施工必需材料、設備、機具備齊,管片、連接件的儲量需滿足三天推進用量;井上、井下建立測量控制網並經覆核、認可;車架安置到位,電纜、管路等接至井下;對隧道沿線的建築物以及盾構將要穿越的需要保護的管線布置沉降監測點。沿線盾構障礙物在盾構推進前開始拔除。
吊運盾構機的大型吊車到位,主吊車採用200ｔ,輔助吊車選擇100ｔ,完成盾構機的吊運。
3 井下準備
3.1 盾構承台設備(亦稱發射架)
作為盾構機在井內的支承台座,在焊接製作時,主要考慮其能夠充分承受盾構機自重,可以進行安全的移動操作,並用鋼軌、工字鋼或其它材料設置一條可靠的盾構推進軌道,保證起步工作準確進行。
3.2 盾構機下井安裝
由於盾構機進場和吊運時被分為幾個部分,並在下井時焊接安裝了吊鈎等連接件。盾構機井下組裝時,要將這些連接件割除,並將各組件焊接組裝。其安裝位置以設計上的中心位置和高度為基礎確定。
3.3 反力支撐設備(後盾反力系統)
3.3.1 後盾反力裝置及發射架安裝
後盾反力裝置由鋼反力架、146°鋼弧形環、鋼支撐、鋼門及臨時襯砌組成。後盾臨時襯砌由寬度為1ｍ的管片組成,採用通縫連接。
3.3.2 反力架安裝
根據首環管片的里程,決定反力架的平面位置。反力架安裝時,用經緯儀雙向校正兩根立柱的垂直度,使其形成的平面與推進軸線垂直。在反力架固定牢靠後,用素砼找平其與車站結構間的空隙。
3.3.3 負環安裝
負環管片安裝前,先在反力架上測出最後一環後盾管片的投影位置和縱向螺栓位置,彈好控制線,並預先把縱向螺栓焊接在反力架上,以便於今後施工。
最後三環(即-12、-11、-10環)管片需待盾構機下井後,用吊車吊至井下安裝。由於-9環管片已伸入盾構機中,因此,從-9環開始,所有負環都在盾構機中安裝。
在安裝-10環管片之前,必須先塗好盾尾油脂。同時,控制好-11環管片的法面,必要時需粘貼糾偏材料。
當-9環管片安裝完畢後,盾構機準備前進,同時,開始打開洞門。此時橡膠帘布板已安裝完畢,起重工應在洞門完全打開以前把-8環管片全部準備到位。洞門打開,迅速清理洞門垃圾,盾構機向前推進約30ｃｍ,拼裝-8環管片。盾構機繼續推進,管片緊隨拼裝。
-6環拼裝結束後,盾構機頭部進入橡膠帘布板,開始前倉回土,再推進100ｃｍ後拼裝-5環管片。-5環管片拼裝結束後,再推進約30ｃｍ,安裝146°鋼弧形環及鋼支撐。鋼弧形環及鋼支撐安裝完畢,再推進約15ｃｍ,盾構機應已開始出土,大刀盤突尖已出洞,推進時應控制前倉壓力及盾構千斤頂油泵壓力,防止因切削速度過快,引起塌方。
4 井外土體加固工作
軟土地層盾構出洞施工前的井外土體加固通常可以採用深層攪拌樁、ＳＭＷ樁或凍結法進行施工。本工程的兩個始發井分別位於虹口足球場站和曲陽路站,虹口足球場站地下2.0ｍ以下分別為粉土層和粘土層,曲陽路站在地下16ｍ範圍基本為砂質粉土層,這樣的土層自身缺少自立性和防水性,一旦有較大的臨空面時,土體就可能產生大量滑坡、坍塌、涌水和涌沙現象。綜合考慮地質情況、施工場地條件、施工工期和工程造價,決定在虹口足球場站始發井外採取深層攪拌樁結合注漿加固;在曲陽路站始發井外採取ＳＭＷ樁結合旋噴加固(在距端頭井4ｍ位置有二根上水管,深層攪拌樁加固範圍不夠)。注漿和旋噴加固的主要作用是使攪拌樁或ＳＭＷ樁與井壁外側形成的加固盲區得已補充,使得加固區形成一個整體,避免開洞門時漏漿。本文主要介紹ＳＭＷ工法出洞加固施工。
4.1ＳＭＷ樁加固區的選定
型鋼採用500×200×10×16窄翼緣型鋼,攪拌樁採用700直徑。型鋼每孔插入一根。插入深度18ｍ。其平面布置見圖2。
4.2 加固體中型鋼的強度和變形檢算
型鋼Ｗ=1927ｃｍ3,Ａ=115.5ｃｍ2
加固后土體按:γ=1.9ｋＮ ｍ3,=22°
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