盾構(gòu)推進(jìn)工作

一、 盾構(gòu)開挖方法

1.敞開式開挖

  手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為敞開式開挖。這種方式適用于地質(zhì)條件好,開挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施時(shí)能維持穩(wěn)定的情況。其開挖程序一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土質(zhì)較差,還可以借助支撐千斤頂加撐板對(duì)開挖面進(jìn)行臨時(shí)支撐。根據(jù)其切口長(zhǎng)度,每環(huán)可分幾次開挖和推進(jìn)。

2.網(wǎng)格式開挖

  網(wǎng)格式開挖由網(wǎng)格梁與隔板將開挖面分成許多格子。開挖面的支撐作用時(shí)由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí),克服這項(xiàng)阻力,土體就從格子里呈條狀擠出來(lái)。要根據(jù)土的性質(zhì),調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開挖面積。采用網(wǎng)格式開挖時(shí),在所有千斤頂縮回之后,會(huì)產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象,導(dǎo)致地表沉降,因此施工時(shí)要防止盾構(gòu)后退。

3.擠壓式開挖

  全擠壓式和局部擠壓式開挖,由于不出土或只部分出土,對(duì)土層有較大的擾動(dòng),在考慮施工軸線時(shí),應(yīng)盡量避開地面建筑物。局部擠壓施工時(shí),要嚴(yán)格控制出土量,以減少和控制地表變形。全擠壓施工時(shí),盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠壓密,由于只有上部有自由面,所以大部分土體被擠向地表,部分則擠向盾尾及盾構(gòu)下部,建筑空隙自然得到充填。

4.機(jī)械切削開挖

  使用機(jī)械式盾構(gòu)進(jìn)行開挖,它適用于各類土層,尤其適用于極易坍塌的砂性土層的長(zhǎng)隧道,可連續(xù)掘進(jìn)挖土。由旋轉(zhuǎn)刀盤切削產(chǎn)生的渣土經(jīng)過(guò)刀盤上的預(yù)留槽口進(jìn)入土艙,提升和流入漏斗后,在通過(guò)傳送帶運(yùn)人出土車。目前采用的泥水加壓盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)是這種開挖方式的典型例子。

二、 施工管理

1.土壓平衡式盾構(gòu)

  土壓平衡式盾構(gòu)的施工管理是通過(guò)排土機(jī)構(gòu)的機(jī)械控制方式進(jìn)行,這種排土機(jī)構(gòu)可以調(diào)整排土量,使之與挖土量保持平衡,以避免地面沉降或?qū)Ω浇鼧?gòu)筑物造成影響。

2.加泥式或加泥漿式盾構(gòu)

  加泥或加泥漿式盾構(gòu)為了確保開挖面的穩(wěn)定,在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)進(jìn)行排土量管理和土壓管理。排土量管理以使掘進(jìn)量和排土量之間取得平衡為目的;土壓管理以通過(guò)土壓計(jì)測(cè)出密封艙內(nèi)的泥土壓力來(lái)保持土壓力平衡為目的。

3.加水式盾構(gòu)

  加水式盾構(gòu)施工法的開挖面穩(wěn)定管理有兩種方式:一是不間斷地掌握盾構(gòu)掘進(jìn)中的掘土量和排土量之間的關(guān)系,從而將密封艙內(nèi)的切削土的積存量保持在最佳狀態(tài)的排土率管理;二是保證同地下水壓力取得平衡的附加水壓力管理。

4.泥水加壓平衡式盾構(gòu)

  泥水加壓式盾構(gòu)一面要保持泥水壓力來(lái)平衡作用于開挖面的外部壓力,一面又要向前推進(jìn),所以要對(duì)開挖面泥水壓力、密封艙內(nèi)的土壓力,以及同掘土量平衡的出土量等進(jìn)行必要的檢測(cè)和管理。

三、 盾構(gòu)操縱與糾偏

1.盾構(gòu)的操縱與偏向

  盾構(gòu)操縱,主要是使盾構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡始終在設(shè)計(jì)軸線容許偏差值范圍內(nèi),達(dá)到隧道襯砌拼裝在理想的位置上的目的。

盾構(gòu)在地層中推進(jìn)時(shí),導(dǎo)致偏向的因素很多,主要有:

a.地質(zhì)條件的因素

  由于地層土質(zhì)不均勻,以及地層有卵石或其它障礙物,造成正面及四周的阻力不一致。

b.機(jī)械設(shè)備的因素

  各千斤頂工作不同步,由于加工精度誤差造成伸出阻力不一致,盾構(gòu)外殼形狀誤差、設(shè)備在盾構(gòu)內(nèi)安置偏重于某一側(cè),千斤頂安裝后軸線不平行。

c.施工操作的因素

  部分千斤頂使用頻率過(guò)高,導(dǎo)致襯砌環(huán)縫的防水材料壓密量不一致,累積后使推進(jìn)后座面不正,擠壓式盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)有明顯上浮;盾構(gòu)下部土體如有過(guò)量流失,引起盾構(gòu)下沉。

2.盾構(gòu)的糾偏

a.千斤頂編組的調(diào)整

  通過(guò)調(diào)整千斤頂?shù)木幗M,使其千斤頂合力位置與外力合力位置組成一個(gè)有利于糾偏的力偶,從而調(diào)整高程位置及平面位置。

b.盾構(gòu)縱坡的控制

通過(guò)變坡法或穩(wěn)坡法控制縱坡來(lái)調(diào)整盾構(gòu)高程,以及盾構(gòu)與已成管片端面間的間隙。

c.開挖面阻力的調(diào)整

  當(dāng)利用千斤頂編組無(wú)法達(dá)到糾偏目的時(shí),可采用調(diào)整開挖面阻力,也就是人為地改變阻力的合力位置,從而得到一個(gè)理想的糾偏力偶,來(lái)達(dá)到控制盾構(gòu)軸線的目的。

d.盾構(gòu)自傳的控制

  當(dāng)盾構(gòu)有少量自轉(zhuǎn)時(shí),可用盾構(gòu)內(nèi)的舉重臂、轉(zhuǎn)盤等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的使用地方來(lái)糾正;當(dāng)自轉(zhuǎn)量較大時(shí),采用壓重的方法,使其形成一個(gè)糾旋轉(zhuǎn)力偶。

四、 襯砌壁后壓漿

  為防止地表沉降,必須將盾尾和襯砌之間的建筑空隙及時(shí)壓漿充填,壓漿還可以改善隧道襯砌的受力狀態(tài),增強(qiáng)襯砌的防水效能,有利于盾構(gòu)推進(jìn)糾偏,因此是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵工序。

1.壓漿方法

a.二次壓注

  當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)一環(huán)后,立即用風(fēng)動(dòng)壓注機(jī)通過(guò)襯砌管片的壓注孔,向襯砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂,防止地層的坍塌。繼續(xù)推進(jìn)5~8環(huán)后,再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙,使之固結(jié)。二次壓注法施工繁瑣,壓注豆粒砂不易保證密實(shí),尤其是拱頂部分,此外灌注水泥漿時(shí)也難填滿。地表沉降略大,后期常需進(jìn)行補(bǔ)充壓漿,但對(duì)保護(hù)盾尾密封裝置有利。

b.一次壓注

  若地層條件較差,盾尾空隙一出現(xiàn)就會(huì)發(fā)生坍塌時(shí),則希望盾尾空隙內(nèi)始終保持一定的壓力。在這種情況下尾宜采取一次壓注法,即隨著盾尾空隙的出現(xiàn),立即壓注水泥砂漿,并保持一定壓力。一旦出現(xiàn)壓漿故障,盾構(gòu)也要暫停推進(jìn)。這種工藝對(duì)盾尾密封裝置要求較高,容易產(chǎn)生盾尾漏漿,須準(zhǔn)備采取有效的堵漏措施。

2.壓漿材料

  壓漿的常用材料拌制成漿體要滿足下列要求:
  a.和易性要好
  b.凝結(jié)時(shí)間要合適
  c.要有一定的強(qiáng)度
  d.收縮率要小
  e.具有一定的抗?jié)B能力

  目前通常采用無(wú)水泥的壓漿材料,它是以石灰、膨潤(rùn)土(或粘土)、磨細(xì)粉煤灰和砂配置而成。
 
3.壓漿設(shè)備

  隧道內(nèi)的壓漿設(shè)備由壓漿泵、軟管、連接管片壓漿孔的旋塞注漿嘴、管路接頭、閥門等組成。目前施工壓漿泵一般采用活塞式壓漿泵或自吸式壓漿泵。


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