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      地鐵工程中盾構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用建議探析

      2014-10-21 20:07:41劉同
      建筑工程技術(shù)與設(shè)計 2014年32期
      關(guān)鍵詞:刀盤洞口泥漿

      劉同

      【摘要】盾構(gòu)施工是融合機(jī)電、計算機(jī)、電子、材料科學(xué)等技術(shù)的施工方法,目前在地鐵工程中得以廣泛應(yīng)用。為提高地鐵工程中盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用效果,本文將在分析地鐵工程中盾構(gòu)施工技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上,以某地鐵工程為例,深入探討該工程盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用建議。

      【關(guān)鍵詞】地鐵工程;盾構(gòu)施工;技術(shù)應(yīng)用

      1.地鐵工程中盾構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)點分析

      盾構(gòu)施工適用于地鐵工程的地下施工部分,相比于其他地下施工方法,這種技術(shù)能夠有效避免含水砂層、高水壓地層等不良地質(zhì)的施工干擾,具體表現(xiàn)出以下幾方面的施工優(yōu)點:

      (1)環(huán)境影響小。盾構(gòu)施工的開挖量小,因此不會造成周邊土層的沉降,地鐵工程應(yīng)用這種施工技術(shù),不僅不需要大范圍封鎖道路交通,而且不會影響周邊居民的正常生活和工作,所需要付出的環(huán)境代價微乎其微。

      (2)限制條件少。盾構(gòu)施工在任何地形環(huán)境中的排斥因素都很少,而且地表所占用的施工面積不大,甚至在大深度、大地下水壓的施工環(huán)境中均可使用,極容易控制施工的成本。

      (3)結(jié)構(gòu)質(zhì)量水平優(yōu)良。盾構(gòu)施工以較高的機(jī)械化水平,可在施工時控制沉降量,且施工組織、施工管理等均比較簡單,譬如在有地下水區(qū)域施工,盾構(gòu)施工不需要進(jìn)行降水處理,即可保證地鐵隧道的抗震性能,而且施工速度快,有利于提高地鐵隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量水平。

      2.案例地鐵工程應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)的若干建議

      在明確地鐵工程盾構(gòu)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上,在此將以某地鐵工程為例,通過對該工程應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)背景概況的了解,進(jìn)而結(jié)合工程實際的施工情況,提出盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用的具體方法。

      2.1工程基本概況

      本工程地層性質(zhì)為粘土、砂卵石,具有松散的地質(zhì)特征,但其中泥水壓力不夠穩(wěn)定,不利于工作面穩(wěn)定性的控制,要求通過泥漿壓力、流量和出土量的控制在完全密封的情況下,適量加入添加劑,以防止泥漿噴發(fā),提高施工的止水性能。工程勘察資料顯示,地層泥漿具有潤滑作用,為盾構(gòu)施工提供方向控制的便利性,且不需要較大的推力,但由于排泥管直徑受到限制,可能需要進(jìn)行大漂石的二次處理。開挖效率要求方面,尤其泥漿循環(huán)分離時,泥漿的流動性和止水性不佳,不利于掘進(jìn)效率的保證,從側(cè)面要求配備龐大的泥漿分離設(shè)備和騰出足夠的場地放置。

      2.2盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

      出于經(jīng)濟(jì)與技術(shù)方面的考慮,本工程決定采用加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī),涉及的技術(shù)內(nèi)容包括盾構(gòu)進(jìn)出洞、掘進(jìn)及運(yùn)輸、曲線段盾構(gòu)姿態(tài)控制三個方面:

      (1)盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)。進(jìn)出洞是盾構(gòu)施工質(zhì)量保證的關(guān)鍵,要求在盾構(gòu)施工之前,詳細(xì)調(diào)查地質(zhì)和環(huán)境的情況,以便在施工時針對性采取加固、降水、監(jiān)測等技術(shù)手段。本工程的盾構(gòu)進(jìn)出洞,首先要求加固洞口的土壤,目的是提高洞口土體的穩(wěn)固性,具體的做法是在洞口中線縱向距離3m范圍內(nèi),分別在兩邊4.0m位置,借助鉆機(jī)鉆孔,然后以梅花狀植入規(guī)格φ42的花管和注入水灰比1:的水泥砂漿,注漿時,將注漿壓力和注漿終壓壓力分別控制在0.05-0.1MPa、0.15-0.3MPa范圍內(nèi),在每個孔注漿完畢后,再將注漿管拔出。該道工序的施工,除了需要控制注漿壓力,注漿量的控制亦是施工重點,如果注漿量太大,可能會導(dǎo)致洞口土體強(qiáng)度太大,從而加大盾構(gòu)切削土體的難度水平,筆者認(rèn)為本工程的注漿量,應(yīng)根據(jù)土體性質(zhì)區(qū)別對待,譬如每立方米的卵石注漿量控制在0.4m?之內(nèi),而每立方米的粘土土層,以控制在0.5m?之內(nèi)為佳。其次是將橡膠簾布安裝在出洞口,目的是在盾構(gòu)機(jī)出洞時,減少盾構(gòu)機(jī)外殼周圍泥水的涌出量,本工程在盾構(gòu)掘進(jìn)期間,在洞口的預(yù)埋鋼環(huán)之上,將橡膠簾布固定在壓板之上,并將壓板安裝成扇形,在盾構(gòu)機(jī)刀盤入洞后,調(diào)整壓板與盾構(gòu)機(jī)外殼之間的距離,直至盾尾鋼絲刷進(jìn)入洞口后,再進(jìn)行壓板的調(diào)整。最后是鑿除洞口的鉆孔灌注樁,以最快的施工速度,從上到下鑿除洞口的鉆孔灌注樁,目的是控制正面水土的流失,鑿除時需要徹底清除混凝土塊和鋼筋,同時保護(hù)好洞口的密封裝置。

      (2)掘進(jìn)及運(yùn)輸技術(shù)。在穿越級配砂卵層的時候,發(fā)現(xiàn)刀盤切削和攪拌時,刀盤與砂卵層存在明顯的摩擦碰撞現(xiàn)象,從而出現(xiàn)地面震動、噪音、推進(jìn)壓力大、螺旋輸送機(jī)堵塞等問題。震動與噪音問題,筆者認(rèn)為可在刀盤旋轉(zhuǎn)時,按照一定的20:7比例關(guān)系,將泥、泡沫適量加入,減少刀盤與砂卵層的摩擦程度,或者在制備泥漿時,將改性材料加入,適時刀盤與砂卵石之間的摩擦也可以得到有效緩解;推進(jìn)壓力太大的問題,考慮到全斷面地質(zhì)是砂卵石,地質(zhì)條件比較長,可通過盾構(gòu)機(jī)外殼上的加泥小孔,適量加入改性泥漿,以此保證盾構(gòu)推進(jìn)的連續(xù)性;螺旋輸送機(jī)堵塞問題,在每環(huán)掘進(jìn)之前添加泥漿,在刀盤旋轉(zhuǎn)約60min之后,再進(jìn)行掘進(jìn),同時根據(jù)出土的情況,合理調(diào)整加泥量。在正式掘進(jìn)的過程中,掘進(jìn)的連續(xù)性、土壓平整、出土順暢等,直接關(guān)系到地面沉降問題,適時需要控制好推進(jìn)的參數(shù),本工程要求以20mm/min的推進(jìn)速度和5-9Mpa的刀盤油壓,將土壓力控制在0.05-0.07MPa范圍內(nèi),同時每次加入1300L的泥量和350L的泡沫液量。另外土倉壓力的穩(wěn)定也是掘進(jìn)工序的重點,為保持出土量的穩(wěn)定,建議按照0.06MPa的標(biāo)準(zhǔn)控制掘進(jìn)土倉壓力,檢查發(fā)泡的效果、泥漿質(zhì)量和螺旋輸送機(jī)使用的合理性,禁止隨意改變出土量。筆者認(rèn)為在盾構(gòu)掘進(jìn)的初始階段,需要優(yōu)化設(shè)計掘進(jìn)的參數(shù),本工程每24h內(nèi)的交接班60min、作業(yè)準(zhǔn)備120min、休息60min、盾構(gòu)推進(jìn)40min、運(yùn)輸10min、管片拼接25min、測量5min、同步注漿40min,以此可推斷出每24h的推進(jìn)量為15環(huán),以此作為施工標(biāo)準(zhǔn),就可以保證掘進(jìn)施工工程量的正常。

      (3)曲線段盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)。盾構(gòu)施工的偏移問題,是導(dǎo)致地層損失和地面沉降的罪魁禍?zhǔn)祝绕涫潜竟こ躺奥咽牡貙有再|(zhì),需要控制曲線段盾構(gòu)姿態(tài),期間需要考慮盾構(gòu)機(jī)刀盤正面、刀盤圓周面、盾殼圓周面受到的土壓力和水壓力,以及盾尾施加于盾構(gòu)里面的壓力等,綜合各種力矩的綜合作用,分析掘進(jìn)時不同形式的運(yùn)動,然后明確盾構(gòu)機(jī)的水平偏移、垂直偏移等情況。施工現(xiàn)場的盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)狀態(tài)下,其運(yùn)動主要沿著設(shè)計軸線前進(jìn),在地層不確定因素干擾下,出現(xiàn)了明顯的繞軸線旋轉(zhuǎn)偏移,筆者認(rèn)為應(yīng)該通過對千斤頂編組的調(diào)整,協(xié)調(diào)盾構(gòu)的推力和彎矩,形成完整的盾構(gòu)姿態(tài)控制系統(tǒng),具體的流程為:正常推進(jìn)—測量—控制器—目標(biāo)值,然后在允許偏差范圍內(nèi),檢查偏移量是否超標(biāo),如果未超標(biāo),則繼續(xù)推進(jìn),如果超標(biāo),則適當(dāng)調(diào)整千斤頂。在曲線段盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制方面,必須充分了解盾構(gòu)機(jī)的特性,然后監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)狀態(tài),全方位掌握盾構(gòu)機(jī)的水平位置、立面位置、旋轉(zhuǎn)位置等,把控好推進(jìn)的每一個技術(shù)參數(shù),保證水平糾偏、立面糾偏等的合理性。

      3.結(jié)束語

      文章通過研究,基本明確了案例地鐵工程盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用方法,其中涵蓋了盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)、掘進(jìn)及運(yùn)輸技術(shù)、曲線段盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù),但鑒于不同地鐵工程盾構(gòu)施工條件和要求的差異性,以上方法在其他工程中應(yīng)用時,還需要結(jié)合實際工程的施工情況,予以靈活的參考借鑒,并進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的補(bǔ)充和完善。

      參考文獻(xiàn)

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      [4]吳小燕.淺析地鐵盾構(gòu)施工中的測量方法[J].河南科技:上半月,2013,(6):136.

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