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文檔簡介

1、論文摘要 盾構施工技術在世界上的發展和應用已有上百年的歷史,目前已經成為一種國際上較為普遍的隧道工程施工方法。盾構施工的優劣主要集中在了隧道管片成型質量上。其質量問題出主要表現為管片錯臺、管片上浮、管片滲漏水等。因此本論文將從姿態控制、管片選型、注漿控制三個方面對管片成型質量控制作出詳細的分析。 關鍵詞: 盾構機 管片成型 質量控制 姿態控制目 錄一、 盾構施工襯砌管片拼裝簡介1(一)盾構施工簡介1(二)管片拼裝簡介3二、 盾構施工襯砌管片拼裝質量問題及成因3(一)管片拼裝質量問題31 管片錯臺32 開裂崩缺43 滲漏水4(二)管片拼裝質量問題的成因61 管片錯臺原因分析62 管片開裂崩缺原因

2、分析63 管片滲漏水原因分析7三、 盾構施工襯砌管片拼裝質量問題控制方法8(一)盾構機姿態的控制81 盾構機姿態控制的一般細則92 不同地質環境中盾構機掘進姿態的控制技術10(二)管片選型的控制方法111 管片選型的原則112 管片選型133 影響管片選型的其他因素16(三)注漿控制方法17四、 結束語17五、 參考文獻:18盾構施工襯砌管片質量控制盾構施工襯砌管片拼裝簡介(一)盾構施工簡介盾構施工法是使用盾構機在地下掘進,在護盾的保護下,在機內安全的進行開挖和襯砌作業,從而構筑成隧道的施工方法。按照這個定義,盾構施工法是由穩定開挖面、盾構機挖掘和襯砌三大部分組成。初期的盾構法是用手掘式或機械

3、開挖式盾構機,結合使用壓氣施工方法邊保證開挖面穩定,邊進行開挖,在地下水較豐富的地區,用注漿法進行止漏,而對軟弱地層,則采用封閉式施工。經過多年對盾構技術的研究開發和應用,已演變成現在非常盛行的泥水式和土壓式兩種盾構機。這兩種機型的最大優點是在開挖功能中考慮了穩定開挖面的措施,將盾構施工法中的三大要素的前兩者聯系融為一體,無需輔助施工措施,就能適應地質情況變化范圍較廣的地質條件。盾構的種類很多,基本上常見的分為兩種,即泥水式盾構、土壓平衡式盾構。泥水式盾構在刀盤和隔壁之間形成泥水室,在主機上或地面上還有分離泥漿和碴土的設備。掘進時把泥漿壓入泥水室,泥漿在開挖面上形成不透水的泥膜,調節泥漿的壓力

4、可以控制作用在開挖面的支護力。刀盤旋轉切削下的碴土由循環的泥漿帶出,再通過泥漿分類設備分離出碴土。泥漿式盾構適用的地質范圍很大,從軟弱砂質土到砂礫土都可使用,在工程中應用較多 王暉 譚文 廣州地鐵三號線北延段盾構隧道工程施工技術研究 人民交通出版社 2012年6月。土壓平衡式盾構和復合式盾構由刀盤和隔壁形成土倉,依靠土倉中的土壓力穩定開挖面,在遇到不良地質時復合式盾構還可以用向土倉中加入泡沫、復合材料、膨潤土或壓縮空氣等輔助材料的方法改善碴土、穩定開挖面和控制地下水過量滲出。掘進時土倉中的碴土由開口在隔壁上的螺旋輸送機排出,土倉中的壓力與推進速度,排土速度,輔助材料的使用量有關。復合式盾構的應

5、用面十分廣泛,從比較堅硬的巖層到軟弱的砂土層都可使用,更因為在開挖時可以向開挖面加入輔助材料,大大提高這種盾構在富水地層中的適應性。盾構法施工的概貌如圖所示。在隧道的一端建造豎井或基坑,將盾構安裝就位盾構從豎井或基坑的墻壁開孔出發,在地層中沿著設計軸線,向另一豎井或基坑的孔壁推進。盾構推進中所受到的地層阻力,通過盾構千斤頂傳至盾構尾部已經拼裝好的襯砌管片上,再傳到豎井或基坑的后靠壁上。盾構機是這種施工方法中主要的施工機具。2襯砌管片介紹:管片襯砌屬于一種裝配式隧道襯砌。它是由若干預制好的構造塊在開挖出的地下空間內拼裝成設計的隧道形狀,作為隧道的初期支護襯砌或直接成為隧道的最終結構。盾構法隧道襯

6、砌結構式是由若干弧形的管片拼裝而成的,管片與管片之間由螺栓的方式連接。管片的分塊分布形式是由隧道直徑、結構受力特性、防水效果以及拼裝工藝等諸多因素決定。管片拼裝是盾構施工襯隧道砌主體,對隧道工程質量至關重要,將影響到隧道的使用壽命及防水效果,所以對管片拼裝質量控制十分關鍵,管片襯砌是盾構施工最常用的襯砌方式。(二)管片拼裝簡介盾構推進結束后,迅速拼裝管片成環。除特殊場合外,大都采取錯縫拼裝。在糾偏或急曲線施工的情況下,有時采用通縫拼裝。一般從下部的標準(A型)管片開始,依次左右兩側交替安裝標準管片,然后拼裝鄰接(B型)管片,最后安裝楔形(K型)管片。拼裝時,盾構千斤頂的收縮按照管片安裝的先后順

7、序進行安裝,連接管片螺栓,一環管片拼裝后,充分緊固軸向連接螺栓。盾構繼續掘進后,在盾構千斤頂推力、脫出盾尾后土(水)壓力的作用下襯砌產生變形,拼裝時緊固的連接螺栓會松弛。為此,待推進到千斤頂推力影響不到的位置后,用扭矩扳手等,再一次緊固連接螺栓。這樣,一環管片就順利的拼裝完成。隧道的成型受很多關鍵因素控制,尤其是管片拼裝,而管片的拼裝也是在有充分的準備下才能進行的。盾構施工襯砌管片拼裝質量問題及成因(一)管片拼裝質量問題 管片拼裝問題主要常見以下三種情況:管片錯臺 管片錯臺是管片拼裝過程中出現最多的質量問題。這包括管片拼裝后相鄰管片的徑向錯臺和相鄰環片環面錯臺。根據盾構法隧道施工與驗收規范(含

8、條文說明) GB50446-2008管片拼裝質量控制要求,地鐵隧道錯臺允許偏差:相鄰管片的徑向錯臺為5mm,相鄰環片環面錯臺6mm。管片錯臺不僅僅會影響成型隧道外觀質量,還會引起管片崩缺破碎、滲漏水等連鎖質量問題,嚴重了甚至會造成盾尾刷損壞,引起連續性盾尾漏漿,增加盾尾油脂損耗和管片拼裝前盾尾清理工作量,從而進一步影響后續管片拼裝質量,產生質量問題的惡性循環。開裂崩缺 管片開裂崩缺是管片在拼裝過程中或者拼裝完成后,各塊管片之間由于受力問題,導致管片表層混凝土開裂脫落的質量問題。管片拼裝質量控制要求 參見,鄒振輝,結合廣州地鐵談盾構隧道質量控制,山西建筑,2007年11月:管片不得有內外貫穿裂縫

9、和寬度大于0.2mm的裂縫及混凝土剝落現象這包括我們能看到的內弧面開裂崩缺,還有我們看不到的外弧面開裂崩缺。管片開裂崩缺對隧道產生的危害比較大,管片損壞后進行修補,修補后的防水性能比原始混凝土差,這樣在今后的使用過程中,管片最先損壞的應該是這些以往受過損壞的部位,所以管片的損壞對永久結構的使用壽命有一定的影響。下面兩幅圖是管片開裂和修補。滲漏水 管片滲漏水主要表現為裂紋滲水,封頂塊漏水,接縫漏水,螺栓孔漏水等。地鐵工程不同于普通地下工程,其使用壽命為100年,這就要求施工過程中嚴格控制管片滲漏水,保證隧道今后長時間的運營使用。根據要求 參見,鐘志全,盾構管片錯臺分析及措施,建筑機械化,2006

10、年9月,地鐵區間隧道結構防水等級為二級,頂部不允許滲漏,其它不允許漏水,結構表面允許有少量濕漬,總濕漬面積不大于總防水面積的6/1000;任意100防水面積上的濕漬不超過四處,單個濕漬最大面積不大于0.2。另外根據盾構法隧道施工與驗收規范(含條文說明) GB50446-2008管片拼裝質量控制要求:管片防水密封不得缺損,防水墊圈不得遺漏,螺栓擰緊度必須符合設計要求。以上兩圖是管片連接螺栓的螺母未擰緊和錯裝易導致滲漏水的實例。對于滲漏水的管片,采用了水泥加水玻璃雙液注漿進行堵漏如下。 (二)管片拼裝質量問題的成因管片錯臺原因分析 (1)線路方面的原因 在小曲率半徑地段,易產生錯臺。主要是由于在轉

11、彎段推進千斤頂沿垂直隧道軸線方向的橫向分力引起錯臺。此類錯臺主要表現為左右方向錯臺,隧道腰部錯臺量最大。此外是管片擬合方面產生的幾何誤差,即用折線(管片)擬合曲線(線路)產生的誤差。 (2)管片上浮造成錯臺 由于盾尾內的管片受到約束,而脫出盾尾的管片受到向上的浮力作用,管片環之間產生剪力作用而錯臺。此類錯臺主要表現為豎向錯臺,隧道頂部、拱部錯臺量最大。目前的錯臺主要屬于此類錯臺。 (3)注漿偏壓造成錯臺 在進行管片背后二次補注漿,當壓力過大時容易出現錯臺。國外曾經出現過在對封頂塊進行管片背后二次補注漿時由于壓力失控導致封頂塊失落并傷人的事故。此類錯臺一般表現為局部管片塊的向隧道內部錯臺。 (4

12、)其他原因造成錯臺 管片選型不當,掘進操作不當,急糾偏,盾構姿態差等也會造成管片錯臺。管片開裂崩缺原因分析 (1)盾構機方面的原因 盾構機盾尾與管片外表面的間隙小管片環軸線與盾尾軸線稍有偏差,即產生盾尾對管片的擠壓、憋壓、拉刮等作用,易造成管片損壞。由于管片旋轉量積累,導致千斤頂的分布與管片塊接縫不匹配,出現千斤頂撐靴作用在接縫上(騎縫),易導致管片崩角。 (2)盾構操作方面的問題 吊運和拼裝過程中的碰撞損壞,盾構機姿態控制不好。如蛇行或盾構機軸線與管片軸線偏差過大,各組推進千斤頂推力相差過大等。 (3)管片上浮方面的原因 隨著盾構推進,管片環脫出盾尾后,立刻受到漿液或地下水浮力的作用要上浮,

13、而位于盾尾內剛拼裝的管片則受到盾尾約束,使管狀的隧道結構相當于懸臂梁,在盾尾附近的管片受到的彎矩最大,故管片的開裂往往在脫出盾尾后2環3環處出現的概率最大。 (4)管片環橢變造成裂縫 管片環橢變可由于自重作用、浮力作用、注漿偏壓等原因造成。硬巖段管片環橢變往往表現為“橫鴨蛋”式,即管片環上下發生變形。發生橢變后,管片環腰部受到負彎矩作用,管片內弧面受壓,腰部縱縫相互擠壓而易出現崩角、崩邊以及螺栓孔拉裂等損壞;而管片底部、拱部受到正彎矩作用,管片內弧面受拉,頂部、底部縱縫張開,接縫外側相互擠壓而易出現崩角、崩邊等損壞。由于頂部、底部接縫崩裂往往出現在接縫外側,在隧道內難以發現,但此類裂縫對管片止

14、水效果影響大,易產生漏水。(5)管片扭轉 管片扭轉后,會導致管片端部(千斤頂的作用面)的受壓區混凝土開裂或相鄰兩塊管片接縫處崩角破壞管片滲漏水原因分析 (1)管片本身質量原因管片制作和養護過程中出現的質量問題。 (2)管片壁后注漿防水壁后注漿實施的好與壞直接影響到隧道的施工質量,注漿的好壞不僅影響地面沉降控制,事實上,注漿也是隧道的第一道防水防線,注漿不足,直接致使接縫防水和管片防水。 (3)施工原因盾構與管片的姿態不好,影響到管片的拼裝質量,造成管片間錯位,相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊,從而引起漏水;掘進過程中推力不均勻造成管片受力不均勻而產生裂紋、貫穿性斷裂等而滲漏水;在掘進困難時推力過

15、大也會造成管片產生裂紋而滲漏水;由于盾尾間隙不均勻,管片選型不當,造成間隙過小,使得在掘進過程中造成管片外壁被損壞導致止水條漏水。由于掘進行程不足或拼裝不當,導致封頂塊插入困難時止水條破壞而漏水;千斤頂撐靴在頂至管片時擺放不正,使得止水帶損壞而漏水,管片損壞、崩缺漏水。盾構施工襯砌管片拼裝質量問題控制方法盾構施工中襯砌管片拼裝的質量一定要高標準,確保萬無一失,盾構的種類很多,配套使用的管片也不盡相同,但其掘進時姿態的控制和管片擬合選型的原理是基本相同的。其常見的控制方法有盾構姿態控制、管片選型控制、注漿控制方法和其他控制方法。(一)盾構機姿態的控制盾構隧道施工中盾構機的姿態控制包括機體滾轉控制

16、和前進方向的控制, 在掘進過程中, 盾構機操作人員根據激光自動導向系統在電腦屏幕上顯示的數據,通過合理選擇各分區千斤頂及刀盤轉向等來調整盾構機的姿態。盾構機姿態控制操作原則有兩條:機體滾角值應適宜, 盾構機滾角值太大, 盾構機不能保持正確的姿態, 影響管片的拼裝質量, 此時, 可以通過反轉刀盤來減少滾角值。盾構機的前進方向水平向右偏, 則需要提高右側千斤頂分區的推力; 反之, 則需要提高左側千斤頂分區的推力。如果盾構機機頭向下偏, 則需要提高下部千斤頂分區的推力; 反之亦然。我們是通過VMT導向測量系統來判斷盾構機左偏、右偏、抬頭或低頭,下圖是VMT系統導向圖:VMT中SLS-T使用的三種不同

17、的坐標系統:(1)總/全局坐標系統:此系統用于計算所有固定點的三維坐標,此系統所需的資料由地面傳給SLS-T,DTA包括數據、全站儀和參考點的坐標等。(2)主機坐標系統:此系統計算主機傳感器和棱鏡的設置尺寸、主機內控制點和參考點。這些數據已有VMT在制造主機時精確測定。(3)DTA坐標系統:此系統將顯示主機的里程和前后參考點的偏差。此系統中主機坐標的確定是SLS-T的主要目的。對掘進控制而言我們最關心的是盾構主機相對DTA的偏離位置,因而最多的應用到DTA坐標系統。DTA坐標系統以垂直于DTA的水平方向為橫軸,以豎直方向為豎軸,以沿DTA的方向為縱軸,描述主機前后參考點的位置。盾構機姿態控制的

18、一般細則一般情況下, 盾構機的方向糾偏應控制在±20mm 以內, 在緩和曲線及圓曲線段, 盾構機的方向糾偏應控制在±30mm 以內。盡量保持盾構機軸線與隧道設計軸線平行, 否則, 可能會因為姿態不好而造成盾尾間隙過小和管片錯臺裂縫。當開挖面土體較均勻時, 盾構機姿態控制比較容易, 一般情況下方向偏角控制在±5mm以內。當開挖面內的地層左、右軟硬不均而且又是處在曲線段時,盾構機姿態控制比較困難。此時, 可降低掘進速度, 合理調節各分區的千斤頂推力, 有必要時可考慮在硬巖區使用超挖刀(備有超挖刀的盾構機) 進行超挖。當盾構機遇到上軟下硬土層時, 為防止盾構機“抬頭”,

19、 要保持下俯姿態; 反之, 則要保持上仰姿態。掘進時要注意上下兩端和左右兩側的千斤頂行程差不能相差太大, 一般控制在±20mm 以內。在曲線段掘進時, 一般情況下根據曲線半徑的不同讓盾構機向曲線內側偏移一定量, 偏移量一般取10 30mm。在盾構機姿態控制中, 推進油缸的行程控制是重點。對于1.5m寬的管片, 原則上行程控制在1700 1800mm 之間, 行程差控制在0 40mm 內, 行程過大, 則盾尾刷容易露出, 管片脫離盾尾較多, 變形較大; 行程差過大, 易使盾體與管片之間的夾角增大, 易造成管片的破損、錯臺。不同地質環境中盾構機掘進姿態的控制技術(1)淤泥質土層中盾構機掘

20、進姿態的控制 盾構機在軟弱土層中掘進時, 由于地層自穩性能極差, 為控制盾構機水平和垂直偏差在允許范圍內, 避免盾構機蛇形量過大造成對地層的過量擾動, 宜將盾構機掘進速度控制在3040mm/min 之間, 刀盤轉速控制在1. 5r/min 左右。在該段地層中掘進時, 四組千斤頂推力應較為均衡, 避免掘進過程中千斤頂行程差過大, 否則, 可能會造成推力軸線與管片中心軸線不在同一直線上。在掘進過程中應根據實際情況加注一定量的添加劑,以保持出土順暢, 盡量保持盾構機的連續掘進, 同時, 要嚴格控制同步注漿量, 以保證管背間隙被有效填充。(2)砂層中盾構機掘進姿態的控制 盾構機在全斷面富水砂層中掘進,

21、 由于含水砂層的自穩性極差, 含水量大, 極易出現盾構機“磕頭”現象, 同時, 在含水砂層中盾構機也易出現上浮現象。為避免盾構機在含水砂層中掘進出現“磕頭”現象, 在推進過程中盾構機應保持向上抬頭的趨勢, 如果發現有“磕頭”趨勢,應立即調節上下部壓力, 維持盾構機向上的趨勢。為避免盾構機在含水砂層中掘進出現上浮現象, 在盾構機掘進時應減小刀盤轉速, 減小對周圍砂層的擾動。若隧道埋深小于2/3 倍的盾構機硐體直徑, 應對含水砂層進行地質改良、地面堆載等措施。(3)巖層層面起伏大的地層中盾構機掘進姿態的控制 巖層層面起伏大會導致隧道開挖面內的巖層出現軟硬不均。盾構機在這種地層中掘進, 其盾構機的姿

22、態控制難度大, 易產生盾構機垂直方向上的過量蛇行, 造成管片錯臺及開裂。以上軟下硬地層為例, 在這類地質條件下掘進, 盾構機刀盤受力不均, 掘進速度不均衡, 這就要求在掘進過程中, 必須時刻觀察測量系統提供的盾構機姿態數據, 結合推進千斤頂和鉸接千斤頂的行程差值, 不斷地調整各分區千斤頂的推力及總推力, 以保持盾構機姿態的平穩。如果不注意調整推進千斤頂的行程差, 就會造成管片選型變化大, 甚至造成過小的盾尾間隙使管片不能順利脫出盾尾。因此, 在推進過程中不能單一的只注意測量系統所提供的盾構機姿態來指導掘進, 還應兼顧各分區千斤頂的行程差。(4)全斷面硬巖地層中盾構機掘進姿態的控制 全斷面硬巖地

23、層屬于均一巖層, 盾構機在該類地層中掘進,其軸線姿態能較好地控制, 在掘進時保持各分區千斤頂推力均勻, 總推力和掘進速度均勻, 即可保持盾構機較好的姿態。(5)開挖面地層的軟硬不均 盾構主機有著向地層硬的部分偏移的特性,如果開挖面右側地層比較堅硬,則在掘進時盾構主機會向右側偏移,這種現象超乎人的意料,但在施工中是確實存在的。只有當右側油缸的推力加大到一定程度時這種偏移才能糾正。盾構主機有著一個復雜的龐大的控制系統,涉及到機械、電子電氣、液壓等很多學科,因此在掘進時如果沒有摸清主機的“脾氣” ,則控制起來會很困難。例如,各組推進油缸的推進壓力調節即使在軟硬均勻的地層中掘進也是不同的,而且調節起來

24、有的很敏感,有的很遲鈍,施工稍有疏忽主機便會跑偏,只有在充分熟悉機器的情況下才能達到較好的控制效果。(二)管片選型的控制方法管片選型的原則 管片選型的原則有兩個,第一:管片選型要適合隧道設計線路;第二:管片選型要適應盾構機的姿態。這兩者相輔相成。(1)管片選型要適合隧道設計線路 當一個盾構工程開工之前,就要根據設計線路對管片作一個統籌安排,通常把這一步驟叫管片排版。通過管片排版,就基本了解了這段線路需要多少轉彎環(包括左轉彎、右轉彎),多少標準環,曲線段上標準環與轉彎環的布置方式。現根據廣州地鐵四號線琶大區間的情況簡要介紹一下管片排版。廣州地鐵四號線琶大區間,分布三組圓曲線,半徑分別為450米

25、、800米、豎曲線3000米。依照曲線的圓心角與轉彎環產生的偏轉角的關系,可以計算出區間線路曲線段的轉彎環與標準環的布置方式。標準環、轉彎環關系圖轉彎環偏轉角的計算公式:=2=2arctg/D 式中: 轉彎環的偏轉角 轉彎環的最大楔形量的一半 D管片直徑 將數據代入得出0.3629 根據圓心角的計算公式:180L/R 式中: L一段線路中心線的長度 R曲線半徑,取800m 而,將之代入,得出L5.067m 上式表明,在800m的圓曲線上,每隔5.067m要用一環轉彎環,廣州地鐵的管片長度為1.5m,就是說,在800m的圓曲線上,標準環與轉彎環的拼裝關系為2環標準環+1環轉彎環。以此類推,可以算

26、出R為450m、1500m的拼裝關系,結合線路就可以將管片大致排列出來。(每個盾構司機都要清楚線路的變化情況,因為糾偏環使用最多是在緩和曲線到曲線之間,到曲線前就需提前安裝糾偏環進行線路調整,以減少進行曲線后發生糾偏過急現象)(2)管片選型要適應盾構機姿態管片是在盾尾內拼裝,所以不可避免地受到盾構機姿態的約制。管片平面應盡量垂直于盾構機軸線,也就是盾構機的推進油缸能垂直地推在管片上,這樣可以使管片受力均勻,掘進時不會產生管片破損。同時也兼顧管片與盾尾之間地間隙,避免盾構機與管片發生碰撞而損壞管片。在實際掘進過程中,盾構機因為地質不均、推力不均等原因,經常要偏離隧道設計線路。所以當盾構機偏離設計

27、線路或進行糾偏時,都要十分注意管片選型,避免發生重大事故。管片選型(1)根據管片的拼裝點位選型 轉彎環在實際拼裝過程中,可以根據不同的拼裝點位來控制不同方向上的偏移量。這里所說的拼裝點位是管片拼裝時K塊所在的位置。廣州地鐵四號線琶大區間的管片拼裝點位為在圓周上均勻分成10個點,即管片拼裝的10個點位,相鄰點位的旋轉角度為36度。由于是錯縫拼裝,所以相鄰兩塊管片的點位不能相差2的整數倍。一般情況下,本著有利于隧道防水的要求,都只使用上部5個點位。根據工程實際情況,選擇拼裝不同點位的轉彎環,就可以得到不同方向的楔形量(如左、右、上、下等)。下面是廣州地鐵四號線琶大區間的管片左轉彎環不同點位的楔形量

28、計算表: 上圖表示左轉彎楔形量計算表,右轉彎環的情況與左轉彎相反,這里就不再列舉。通過管片不同點位的拼裝,就可以實現隧道的調向。(2)根據盾尾間隙進行管片選型: 上圖為盾構機與管片和推進油缸的關系圖,通常將盾尾與管片之間的間隙叫盾尾間隙。如果盾尾間隙過小,盾殼上的力直接作用在管片上,則盾構機在掘進過程中盾尾將會與管片發生摩擦、碰撞。輕則增加盾構機向前掘進的阻力,降低掘進速度,重則造成管片錯臺(在越三盾構工程中,就是通過調整盾構間隙,大大減少管片錯臺量),盾構一邊間隙過小,另一邊相應變大,這時盾尾尾刷密封效果降低,在注漿壓力作用下,水泥漿很容易滲漏出來,破環盾尾的密封效果。盾尾間隙是管片選型的一

29、個重要依據。如: 南京盾構三標盾尾間隙為45mm,每次安裝管片之前,對管片的上、下、左、右四個位置進行測量。如發現有一方向上的盾尾間隙接近25mm時,就要用轉彎環對盾尾間隙進行調節(在盾構掘進過程中,應及時跟蹤盾尾間隙,發現盾尾間隙有變小趨勢,最好能通過千斤頂推力來調整間隙)。調整的基本原則是,哪邊的盾尾間隙過小,就選擇拼裝反方向的轉彎環。下面是在不同點位拼裝一環左轉彎環的盾尾間隙調整表: 右轉彎環盾尾間隙的調整量與上表相反,由上表可以看出,拼裝一環左轉彎環之后,左邊盾尾間隙將減小,右邊盾尾間隙將增大,同時通過拼裝不同的點位,還可以調節上、下方向的盾尾間隙。如此時盾構機在進行直線段的掘進,則必

30、須注意在拼裝完一環左轉彎環后,選擇適當的時機,再拼裝一環右轉彎環將之調整回來,否則左邊盾尾間隙將越來越小,直至盾尾于管片發生碰撞。如盾構機處于曲線段,則應根據線路的特點進行綜合考慮。(3)根據油缸行程差進行管片選型 盾構機是依靠推進油缸頂推在管片上所產生的反力向前掘進的,我們把推進油缸按上、下、左、右四個方向分成四組。而每一個掘進循環這四組油缸的行程的差值反應了盾構機與管片平面之間的空間關系,可以看出下一掘進循環盾尾間隙的變化趨勢。當管片平面不垂直于盾構機軸線時,各組推進油缸的行程就會有差異,當這個差值過大時,推進油缸的推力就會在管片環的徑向產生較大的分力,從而影響已拼裝好的隧道管片以及掘進姿

31、態。同時也可以看出如果繼續拼裝標準環的話,下部的盾尾間隙將會進一步減小。通常我們以各組油缸行程的差值的大小來判斷是否應該拼裝轉彎環,在兩個相反的方向上的行程差值超過40mm時,就應該拼裝轉彎環進行糾偏,拼裝一環轉彎環對油缸行程的調整量見表1,也就是拼裝1環10點左轉彎環,可以使左、右兩組的油缸行程差縮小38mm。(4)根據盾構間隙與油缸行程之間的關系選型:在進行管片選型的時候,既要考慮盾尾間隙,又要考慮油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾構機與管片平面的空間關系,通常情況下應把油缸行程的差值作為管片選型的主要依據,只有在盾尾間隙接近于警戒值(25mm)時,才根據盾尾間隙進行管片選型。影響

32、管片選型的其他因素(1)鉸接油缸行程的差值:目前地鐵盾構工程中大多采用的是鉸接式盾構機,即盾構機不是一個整體,而是在盾構機中體與盾尾之間采用鉸接油缸進行連接,鉸接油缸可以收放,這樣就更加有利于盾構機在曲線段的掘進及盾構機的糾偏。鉸接油缸利用位移傳感器將上、下、左、右四個方向的行程顯示在顯示屏上,當鉸接油缸的上下或左右的行程差值較大時,盾構機中體與盾尾之間產生一個角度,這將影響到油缸行程差的準確性。這時應當將上下或左右的行程差值減去上下或左右的鉸接油缸行程的差值,最后的結果作為管片選型的依據。(海瑞克盾構鉸接油缸有三種模式,鎖、收和自由放開,當盾構在直線上,盾構姿態很好,可以使用鎖定模式,當在曲

33、線上,應把鉸接油缸自由放開,當顯示鉸接油缸行程差較大或使用大于2/3行程后,應通過針對性收模式來調整行程差)(2)盾構機掘進:盾構機應盡量根據設計線路進行掘進,避免產生不必要的偏差,這樣基本可以根據管片排版進行管片拼裝,也有利于管片按計劃進行生產。如果盾構機偏離設計線路,在糾偏過程中也不要過急,否則轉彎環管片的偏移量跟不上盾構機的糾偏幅度,盾尾仍然會擠壞管片。盾構掘進糾偏原則:蛇行修正應以長距離慢慢修正,修正過急,盾構蛇行將更加明顯,在直線推進的情況下,應選取盾構當前所在位置點與設計線上遠方的點作為直線,然后以這條線為新的基準進行線形管理,在曲線推進情況下,應使盾構當前所在位置點與遠方點的連線同設計的曲線相切(如:目前盾構垂直方向處于-40,計劃控制在-20內,每環糾偏宜控制在5mm變化內,不宜超過10mm,那么應至少4環才能把盾構姿態調整到預設范圍內)(三)注漿控制方法盾構施工中另一大要素就是注漿,確保優質的注漿可以達到以下目的:減小地層損失所發生的變形,當盾尾脫離管片后,土體與管片之間存在著間隙,此時漿液迅速及時填充空隙,可彌補土層損失,從而減少地表的變形。提高隧道的抗滲性能力,盾尾漿液凝固后,一般有一定的抗滲性能,可作為對到的第一道止水防線,從而提高隧道的抗滲性能。確保管片襯砌的早期穩定,具備一定早期強度的漿液及時填充

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