注聚氨脂时,施工要迅速,使油溶性聚氨脂在管片外周切实可靠地形成“瓶塞”止水效果,确保进洞安全。当最后一环管片脱离盾尾后,立即用棉纱填满管片和洞门钢环之间的缝隙,并用木楔子将其塞紧固定; 然后力争在最短的时间内,把进洞环管片和洞门钢环之间的空隙用弧形钢板焊接封住洞门;最后对进洞段5~10环范围内的管片外周压注水泥-水玻璃双液浆。为了将管片外周的空隙封填密实,注双液浆的过程中要释放空隙中的空气,可在弧形钢板顶部安装1只D50阀门,在注浆的同时将阀门打开,待浆液注满时再关闭阀门。
3. 3 盾构在曲线上采用切线进洞和补偿法出洞
由于源深路风井处于半径为350m的缓和曲线段上,而进洞段又是21‰的下坡,盾构机不能直线进洞。在综合考虑施工安全、轴线偏差及盾构2次始发的盾尾支撑体系等诸多因素后,决定采用盾构按切线方向进洞的方案。这样盾构进洞偏移量较小,基本以钢环中心位置进洞,对在⑦1-2承压水层中冻结进洞控制风险较为有利;出洞后盾尾与钢环接近居中,在钢环处盾尾偏移量也较小。
盾构机出洞时,将盾构机2次始发姿态预先往曲线内侧偏移50~60mm,即对盾构出洞后的姿态提前预留补偿,从而减少了成形管片轴线偏差。在盾构机进出洞过程中,尽量放慢推进速度,推进姿态在水平方向也预先向曲线内侧偏移30~40mm,这样即便盾构姿态跟不上设计曲线,通过及时调整后隧道轴线也不会过大偏离设计轴线。
由于风井处在半径为350m的缓和曲线上,盾构机进风井后还要按照预定曲线轨迹平移到出洞预定位置。施工的顺序是:盾构进洞前在风井结构底板进洞端和接收基座间叠放2层钢板—安放接收基座—将接收基座与上面1层钢板焊接成整体并将接收基座按接收要求精确定位—接收基座加固并固定—盾构机进洞并停放在基座上—将盾构机与接收基座焊成一个整体—解除接收基座的约束并拆开盾构与车架之间的连接—用2个200 t千斤顶借助风井侧墙将盾构连同基座一起平推至出洞口—调整好盾构始发的姿态并固定—制作盾尾连接基座—将后续车架拉至盾尾与盾构机重新连接—盾构再次始发出洞。
3. 4 提前对近接建构筑物进行加固
针对杨高路下立交桩基与风井水平净距仅2. 8m的情况,在盾构进洞之前提前对下立交与风井之间的土体加固处理。施工中为了避免对这部分土体挠动过大,采用最大可加固90m深的进口接长超深三轴搅拌桩机进行加固,加强对下立交的保护。www.tmgc8.com
3. 5 强化组织管理,落实专项应急措施
盾构冰冻法进出洞,对于洞门土体自稳和抗承压水很有利,但对盾构机自身来说有极高的要求,刀盘极可能被冻住。在-30℃的冰冻土体中,通常刀盘停止转动超过20min就可能被冻住,而拼装一环管片一般都会超过20min;盾构机发生故障,往往一停就是两三个小时;所以盾构冰冻法进出洞必须要有一套特殊的专项应急措施。在盾构机离冻土体30环左右,专门停下来对盾构机进行全面检修,备足易损易坏零部件;在盾构刀盘离冻结帷幕6环左右时,再次对盾构机及配套设备进行检修和维护保养;通过向盾构专业保驾厂家联系,与现场维修人员一起24 h待命,一旦出现故障立即组织抢修;通过解除刀盘与拼装机联锁,使盾构机在拼装管片或除盾构刀盘驱动外其他系统出故障时,刀盘也能正常旋转;同时根据盾构主电脑显示的主轴承内外周温度,了解盾构机外壳及土仓内的温度情况,从而可以更准确把握刀盘允许暂停的时间,确保盾构机刀盘不被冻住。
4、盾构冰冻法进洞
1)施工流程。进洞准备—拔出冻结管—切削冻结加固土—盾构刀盘抵上连续墙—破除外排钢筋—对冻结区管片外周注入油溶性聚胺酯—盾尾脱离洞门钢环—钢板封焊洞门—施工井接头
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2)洞门复测。进洞前,为确保盾构顺利进洞,须对进洞处洞门中心标高及平面位置进行复测。
3)破壁施工。原则上对土体积极冻结20~25 d(冻结天数与温度双控)后可进行破壁施工,在部分破壁过程中,如发现有渗水点,要及时进行封堵,以防水土流失。在割除外排钢筋之后,尽量在最短的时间内清理完洞口混凝土碴和冻土,减小冻结加固土体的暴露时间。
4)拔冻结管。盾构机刀盘距加固土体还有6m左右时开始拔管。拔管时,采用局部解冻方法,利用热盐水在冻结器里循环,使冻结管周围的冻土融化50~80mm时开始拔管。所有位于盾构推进轮廓内的冻结管需拔离盾构上部外壳0. 3m,待洞圈范围所有冻结管全部拔起后,立即恢复冻结。
5)冻土掘进。为减少盾构掘进对加固土体的挠动,有效控制冻结体的碎裂,要加快刀盘转速,减小推力,降低推进速度,防止刀盘被卡死。刀盘进入加固土体后,土压力设置在0. 05MPa左右,并逐步降为0,使进入土仓的冻土能及时通过螺旋机排空,减少刀盘被冻住的机率。盾构掘进过程中刀盘可能被卡死,此时可将推进千斤顶全部松掉,将刀盘来回正反转,直至刀盘连续正常转动为止。
6)盾构机进洞。盾构机进洞时宜保持盾构机高程符合洞口中心标高,误差不得大于10mm,盾构轴线应与设计轴线基本平行。盾构机开始进入风井上接收基座后,停止同步注浆,快速拼装管片。拼装时必须确保每环管片环、纵向螺栓全部拧紧并复拧紧,待盾尾脱离最后一环管片后迅速用弧形钢板封堵洞门,并及时补注双液浆。盾构进出洞施工完成后,为避免洞口在加固土体化冻后因承压水压力过大而发生险情,在停止冻结之前把井接头施作完成。
盾构过风井后出洞施工的相关程序与进洞大致雷同,在此不再赘述。
5、施工效果
施工单位通过超前筹划,制定经济可行、科学合理的施工方案,并在施工中切实落实各项保障措施,最终安全顺利完成了盾构进洞施工。洞门处用弧形钢板封焊完成后再对进洞口最后10环管片外周注双液浆,效果非常理想,洞门无渗漏痕迹。后来盾构在同样工况条件下也同样圆满完成了其他3次进出洞施工,取得了令人满意的效果。
6、结语
盾构施工常常要遇到很多难题,但像本标段在一道工序上就集中了如此多风险和难点的盾构施工目前在国内并不多见。盾构在如此复杂的条件下成功进洞,可行的技术方案和完好的施工设备是前提,强有力的组织措施是保障,迅速有效的洞门封堵是关键。在承压水层采用油溶性聚氨脂进行纵向渗漏水通道封堵,在超深埋地层对进出洞土体采用竖直加水平冰冻加固,在曲线处采用切线法进洞和轴线预偏补偿法出洞,在近接穿越重要建(构)筑物处提前对土体进行加固处理,施工中所采取的一系列相关技术措施对施工类似工程具有一定的参考和借鉴价值。
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