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摘要:在现代化施工技术发展过程中,地铁隧道盾构施工技术获得了非常大的发展空间,其原理是使用盾构机共同完成挖掘和出渣,同时预防围岩产生失稳的问题,使得工程建设快速的推进,这是非常优秀的施工技术。当前地铁隧道施工其周围的围岩很有可能产生塌落,使用盾构施工技术能够比较好的预防这一现象。基于此,本文主要对地铁隧道盾构施工掘进技术要点进行了简要的分析,以供参考。
关键词:地铁隧道;盾构施工;掘进技术;要点分析
引言
随着城市地面交通压力逐渐增大,各个城市相继开始兴建地铁,地铁给人们的生活出行带来了诸多便利。在当前的地铁隧道施工中应用地铁施工盾构法已经越来越广泛,其重要作用和优势得到了充分的发挥,成为地铁施工建设的重点。
1地铁隧道盾构施工掘进技术分析
1.1盾构施工的施工方法
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构,挤压式盾构,半机械式盾构,机械式盾构。盾构机主要由盾体(盾壳、盾头)、切削刀具、切削刀具驱动设备、液压顶护设备、管片连接设备、渣土运送设备、电气辅助设备等七大部分构成。盾构机的工作原理为:盾构机设备开启,切削刀具在驱动设备作用下高速旋转切削渣土,被切下的渣土通过渣土运送设备运输至渣土车中,再通过竖井运至地面。盾构机在液压缸的推力作用下向前推进,盾构机每向前推进一个管片长度,管片连接设备将预制管片安装到盾构机尾部,盾体对挖掘出的还未衬砌的隧道起到临时支护的作用。盾构施工法是使用盾构机在地下掘进过程中,可实现防止掘进面围岩塌陷。盾构施工法是由掘进面确定、隧道掘进和混凝土衬砌3大部分组成。盾构施工法一般分为4个步骤:1)在隧道一端建造竖井来安装盾构机;2)盾构掘进,盾构机从竖井的避免开孔处出发,按照施工要求向隧道另一端推进,在盾构掘进过程中,渣土通过渣土运送设备从掘进面排至地面;3)在盾构推进过程中,安装隧道衬砌结构,防止隧道塌方;4)盾构机掘进到隧道另一端,掘进结束。
1.2盾构施工的支护压力
盾构掘进施工过程中,对围岩的切削扰动造成围岩内部的应力释放、体积膨胀、围岩含水量增加以及孔隙水压力的增大。在原始地层中,围岩处于原始地应力平衡状态,由于地质条件和施工工艺的限制,盾构机在掘进过程中,原始地应力平衡状态发生变化,盾构机对围岩产生加载及卸载等一系列力学行为,对周围围岩的扰动会破坏围岩和隧道之间的受力平衡,容易产生沉降变形,施工过程容易产生土体的剪切变形,如果支护压力控制对掘进面处的围岩的稳定性产生很大的影响。如果支护压力控制不足会导致掘进面处的围岩压力减小,且掘进面处的围岩对盾构机的压力舱产生挤压,最终导致地表沉降甚至坍塌。如果支护压力过大则会导致掘进面处的围岩压力增大,且盾构机的压力舱对掘进面处的围岩产生挤压,最终导致地表起皱。因此,在盾构施工过程中,盾构掘进面上的支护压力需要满足使施工围岩上方的地表面既不塌陷又不起皱,这就意味着盾构掘进面的支护压力控制非常重要。
1.3管片安装
管片的安装前需要及时做好防水处理,同时把连接件与管片配备齐全,盾尾的杂物应该进行清理,并且对设备是不是保持运转给予保证后就能够开始完成管片的安装。管片在进行安装上的顺序主要是先将底部管片去进行确认,然后从下到上的左右去进行交叉安装,每环相邻管片需要将封口尺寸以及环面平整度进行确认,最后将其插到封顶管片中成环。
1.4盾构机接收阶段的掘进参数选择
(1)接收前50环内的测量复核和姿态调整阶段属于对盾构接收过程中的贯通精度给予保证,在进行接收前50环时完成一次重复的测量。复测依照相关的规范严格完成同时还需要上报给监理以及总控测量单位去完成复核,使其能够对于进行测量工作的无误给予保证。(2)盾构机距离洞门结构混凝土30~3.5m掘进阶段这一阶段其自身掘进的速度与土仓压力和之前阶段的掘进相同,参照常规对其控制。这一阶段的施工需要注意调整盾构机自身的姿态进行强化,令盾构机自身的掘进方向尽可能的和原设计轴线方向保持相同。(3)盾构机与洞门结构混凝土之间的距离保持在3.5~2m掘进阶段盾构机进入加固区的时候,凿除洞门结构混凝土。并将洞门结构墙钢筋混凝土外侧的钢筋进行切断,保留内侧钢筋与30cm混凝土。(4)盾构机与洞门之间的距离在2~0.2m掘进阶段掘完成程里需要紧密的对于注视洞口状况进行关注,直至洞门混凝土出现松动以及开裂,或者是不可以再掘进才停止。注浆完成后,需要马上开始切割混凝土分块槽中的钢筋,从下到上去不断的将混凝土块吊出洞口。同时将相关的碎片与泥土进行清理,在此之前需要积极的进行好洞门防水帘幕自身的安装还有接收架自身的安装工作。(5)盾构机距离洞门20cm到进到车站露出掘进阶段盾构机继续前同时进行管片的拼装,这一阶段因为洞门结构已经全部的被破除,所以土体并不会产生压力,速度则可以按照具体的情况去进行确认。
2地铁隧道盾构施工质量控制的措施
2.1盾构法施工中避免管片上浮的措施
在地铁施工过程中,常常遇到管片上浮的情况,这就要求施工人员必须深入了解施工现场的地质条件,更加精准的利用相关数据参数来把工作做好,以数据为参考做好现场实际操作,并以此为盾构施工的基本依据,这也要求相关施工人员素质和技术应该更高。对于地铁隧道的掘进施工,首先必须要对其施工方法、速度及推力做到精确控制,其次还要加强盾构机的操作控制,对千斤顶形成的误差进行调整和优化,从而使千斤顶的作用得以充分发挥,避免超出等问题的出现,最后结合测量得出的最终结果,对盾构机的相关参数等进行进一步优化和调整,这样不仅能对施工进程和质量能够保证,而且还能使设备寿命得到延长。
2.2盾构设备始发、接收施工要点
第一就是要将盾构施工的路线确定出来,且保证轴线偏差不能过大,从而避免浪费掉时间和资金,由于在始发、接收时盾构设备有着较为复杂的施工工序,因此只有在设计足够精准,准备足够充分的前提下才能动工,对于盾构机也需要安排一段时期进行动态且仔细的调试,在不同地质环境条件下对盾构设备是否具备始发、接收条件进行判断,从而实现盾构设备的整个进洞过程能够安全可靠。
2.3盾构法施工中控制地面沉降的措施
要控制好注浆时间、注浆量、注浆压力等参数,尤其是要严格的按照试验段采集的参数对浆液的配合比进行控制,使注浆效果得以确保。在实际施工中为了防止地表发生剧烈沉降的情况,可以采用同步注浆和二次注浆相结合的方法;其次,正面均衡、稳定的土仓压力可以使切削的掌子面保持良好的支撑,也可以有效地避免土体发生坍塌。
结束语
总而言之,地铁行业在近几年城市化快速发展的进程中得到了迅猛发展,盾构法作为一种重要的技术已广泛应用于地铁建设之中,为了更好的促进地铁行业发展,还需要对该技术进行不断学习和实践并在此基础上加以创新和完善,只有这样才能保障地铁盾构施工的质量与安全。
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