盾构空推过暗挖法隧道施工工法.pdf

2 0 4 第3 8卷 第9期 2 0 1 2年 3月 山 西 建 筑 s hanxi archi t ec t ure v0 i 38 no 9 ma r 2 01 2 文章编号： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 2 ) 0 9 - 0 2 0 4 0 3 盾 构 空 推 过 暗 挖 法 隧 道 施 工 工 法 罗 石 宝 ( 中铁二局股份有限公司， 四川 i成都6 1 0 0 3 2 ) 摘要： 通过工程实践， 从施工方面详细介绍了深圳地铁二期工程盾构空推过暗挖法隧道施工技术， 明确了该施工方法的适用范围， 详细总结了该工法的原理、 主要施工工艺及质量控制要点， 对今后类似条件下的盾构空推过暗挖法隧道施工有很好的参考作用。 关键词： 地铁， 盾构 ， 空推， 施工工法 中图分类号 ： u 4 5 5 4 3 文献标识码 ： a 1 适用范 围 本施工工法适用于土压平衡盾构机空推通过暗挖法隧道施工。 2工法原理 首先对硬岩段和极硬岩段采用矿山法开挖 ， 进行初期支护； 然后对盾构与暗挖段分界端头墙进行处理， 同时在已进行初期支 护的暗挖段施工混凝土导台， 后对暗挖段回填碎石等。在空推掘 进过程中， 由刀盘前方回填的碎石为盾构机提供反力， 保证管片 拼装质量 ； 同时采用盾构机同步注浆系统对管片背后空隙进行充 填， 并采用管片固定螺杆对已拼装好的管片加固。在空推拼装管 片通过后 ， 对空推段进行二次补充注浆固结整环管片， 确保施工 质量。 3 总体施工方案及施工工艺流程 暗挖盾构空推段总体施工流程为： 暗挖段开挖初支施工一端 头墙施工一隧道内碴土清理一导台施工一盾构机到达掘进一盾 构机维修及拆盾构机周边刀一盾构机步进上导台( 4 5 m) 一隧道 内堆土一盾构机步进、 拼装管片通过竖井至空推起始段一横通道 封堵一盾构机步进、 拼装管片通过竖井至盾构达到段一盾构完成 空推段掘进一安装 3 9号和4 0号刀具一盾构机二次始发。 4工序施工方法 4 1 端头墙 施 工 暗挖段施工完成后要对掘进到达和离开端头进行端头墙加 固， 防止地下水进入和确保暗挖段初期支护的稳定， 目前最常用 的两种方式是玻璃纤维筋 +喷射混凝土和素喷射混凝土两种。 4 2矿 山法 暗挖段 导 台施 工 隧道开挖完成初期支护后 ， 在隧道底部 6 0 。 范围内施工钢筋 混凝土导台。钢筋混凝土导台的尺寸根据所选用的盾构机直径 确定。 4 3 矿 山法暗挖空推段堆填碎石施工 的施工方法， 开挖施工半个小时后地表及拱桥基础未观测到变 形 ， 沉降值及位移值均为零， 远远小于理论计算值， 满足设计及施 工安全要求。 4 ) 爆破震动的监控。为了监测爆破震动， 每次爆破都在附近 1 0 0 m范围内地表处设置 6个 8个监测点。地表的监测点用便 携式测振仪， 该段隧道内设置固定的三维振动传感器。 5 ) 监控量测点的布置。高速公路路面及拱桥基础沉降监控 点 3 4个 ， 高速公路路面及边坡采用反光贴片， 中央隔离带及路肩 处埋设固定沉降观测桩。 下穿段洞内位移监控量测点每 5 m设置一个断面， 每个断面 5个测点 ， 拱顶下沉布设一条测线 ， 水平收敛布设两条基线。 4结语 1 ) 采用台阶法施工下穿公路隧道， 在开挖进尺较大( 每循环 1 6 m) 的情况下， 施工安全可靠且工效较高； 采用楔形减震掏槽， 可以减少对围岩的扰动和爆破震动的危害。 2 ) 通过隧道洞内外的监控量测 ， 对施工过程中地质情况及 围岩稳定性进行综合评价， 优化了施工方案， 保证了隧道施工的 安全。 3 ) 根据持续观测可以发现 ， 地表下沉在开挖 3 d 后沉降值增 大 ， 表明开挖后 3 d围岩应力逐步释放， 对隧道洞内及地表开始产 生较大的影响； 开挖后 2 0 d ， 地表沉降趋于稳定， 表明隧道围岩应 力释放完成， 与初期支护形成相对稳定结构 ， 可以进行衬砌施工。 参考文献 ： 1 铁路第二勘察设计院， 铁路隧道设计规 范 s 2 何伟奇 新建隧道质量缺陷整治与防治 j 铁道工程学报， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 5 6 - 5 8 3 顾刚， 邵月莉 头岭隧道穿越公路松软路基的施 工技术 j 西部探矿工程， 2 0 0 2 ( s u p ) ： 1 9 2 1 9 4 4 郑战清 高速公路超浅埋下穿3 1 8国道施工技术 j 隧道 建设 ， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 2 9 - 3 3 on b e n c h me t h o d o f u n d e r c r o s s i ng e x pr e s s wa y o f t u n n e l yang yi - xua n ab s t r a c t ：t a k i n g s o me t u n n e l u n d e r c ms s i n g s o me e x p r e s s wa y a n d fly o v e r f o u n d a t i o n c o n s t r u c t i o n a s t h e e n g i n e e r i n g b a c k g r o u n d，t h e p a p e r e s t a b l i s h e s t h e thr e e d i me n s i o n fi n i t e e l e me n t mo d e l ，i l l u s t r a t e s t h a t t h e a d o p t i o n o f t h e b e n c h me t h o d i s r e a s o n a b l e f o r t h e u n d e r c r o s s i n g r o a d t u n n e l c o n s t r u c t i o n b y s i mu l a t i n g ，c a l c u l a t i n g a n d a n aly z i n g t h e t h r e e e x c a v a t i o n me t h o d s o i l t h e s t u a c e s e t t l e me n t ，i n t r o d u c e s t h e c o n s t r u c t i o n c r a f t of the b e n c h m e t h o d a n d i t s t e c h n i c al f e a t u r e s b y c o m b i n i n g the e n gin e e r i n g f e a t u r e s ，and p r o v e s b y the r e s u h t h a t t h e a d o p t i o n of t h e b e n c h me tho d c o a l h a v e the s afe ，r e l i abl e a n d e ffic i e n t u n d e r c r o s s i n g r o a d t u n n e 1 s o a s t o h a v e c e r t a i n r e f e ren c e v alt i e f o r s i mi l a r t u n n e 1 c o n s t r u c t i o n ke y wo r d s：s h a l l o w b u r i e d t u n n e l ，u n d e r c r o s s i n g r o ad ，b e n c h mt t h o d，s i mu l a t i o n a n a l y s i s ，s u r f a c e s e t t l e me n t 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 1 - 2 1 作者简介： 罗石宝( 1 9 7 8 一) ， 男， 工程师 第 3 8卷 第 9期 2 0 1 2年 3月 罗石宝： 盾构空推过暗挖法隧道施工工法 2 0 5 盾构机导台施工完成并达到设计强度的9 0 且盾构机前体 步入空推段导台( 4 5 m) 之后 ， 暗挖空推段隧道一定长度范围内 首先要进行全断面回填碎石， 此范围外要在半断面内进行碎石回 填。碎石回填的目的是保证盾构机掘进时形成正常推进的土压 平衡模式 ； 并提供足够反力， 保证管片止水条密贴 ， 达到良好 的止 水效果。 导台施工完成后 ， 待混凝土强度达到设计强度的 9 0 后 ， 方 可在隧道内进行碎石回填施工， 所需渣土从 区间竖井 向下投放至 竖井底 ， 通过汽车运输到预定施工地段， 采用装渣机进行堆填， 从 盾构与暗挖分界点开始往竖井方向伺填。盾构推进前 ， 刀盘前方 依次全断面填碎石 、 放坡填碎石。在实际施工过程中， 很难填满 整个断面， 只能尽可能满断面回填。 4 4盾构到达段 l_r - 4 4 1 拆除刀具 为确保盾构顺利通过分界墙， 准确步人导台， 在拼装完实推最 后一环时， 开仓将 2 把铲刀及 2把周边滚刀( 3 9号及4 o号) 拆除。 4 4 2盾构掘进 在到达段( 实推最后 1 5环) 盾构掘进采用敞开式模式进行掘 进。其掘进施工参数见表 1 。 表 1 掘进参数表 ( 一 ) 项目 参数 备注 士仓压 力 敞开式 刀盘转速 r r a i n 一 1 1 71 9 推力 t 8 0 0 盾构姿态水平偏差 0 盾构姿态垂直偏差 r ii r n + 1 o 推进速度 r ri ln m i n _ 1 3 5 在贯通前的最后 3环， 要减小推力、 降低推进速度。其掘进 施工参数见表 2 。 表2 掘进参数表( 二) 项目 参数 备注 土仓压 力 敞开式 刀盘转速 r - ra i n 一 1 6 一1 8 推 力 t 6 0 0 盾构姿 态水 平偏差 0 盾构 姿态垂直偏 差 ra m + l 0 推进速度 m m ra i n 一 2 0 4 4 3 管片注浆及防止浆液前窜措施 每环按照设计方量进行 同步注浆 ， 同时提高管片抗浮能力， 在掘进拼装完成倒数第三环后， 停止掘进 ， 在倒数第 1 o至倒数第 6环进行二次注浆 ， 确保连续 5环全断面注满。 4 4 4管片拼装 为确保隧道贯通后的管片接缝防水要求， 在到达矿山与盾构 分界里程后开始， 安装每一片管片时， 首先人工对每片管片连接 螺栓进行初步紧固； 待安装完一环后 ， 用风动扳手对螺栓进行进 一 步的紧固； 待管片出盾尾之后， 重新用风动扳手进行紧固。 4 5 盾构机 步入 导台l - r - - 碎石回填密封刀盘前方断面， 碎石充填盾体与暗挖初期支护 间的间隙 ， 同步注浆正常开启， 管片止水条密封良好。 4 6盾构空推段 施工 当盾构机进入导台后， 启动盾构机往前掘进 ， 然后开始进行 管片拼装、 管片背衬回填工作。 4 6 1 盾构掘进 盾构掘进模式采用不建压模式， 掘进推力控制在 8 0 0 t 以内， 当其大于 8 0 0 t 以上， 可启动螺旋输送机出渣， 并控制 出渣量， 掘 进过程中， 土仓内不加气压和泡沫。 4 6 2拼装管片 管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同， 管片要根据盾尾间 隙与油缸行程差结合盾构姿态选择合适的管片。 在管片安装时， 先人工将每片管片连接螺栓进行初步紧固； 待安装完一环后 ， 用风动扳手对螺栓进行进一步的紧固； 待管片 出盾尾之后 ， 重新用风动扳手进行紧固。 4 6 3管片固定 盾构掘进过程中启动了同步注浆 ， 如果掌子面上有较大的水 在涌入隧道 ， 为防止管片上浮 ， 待管片拖 出盾尾后及时在顶部将 管片进行固定 ， 管片固定采用从 吊装头上安装螺杆进行固定， 隔 2环 固定 1环 。 4 6 4管片背衬回填 1 ) 空推掘进阶段。当盾构机开推后启动同步注浆系统。运 用特制三通 ， 利用盾构机自身的同步注浆系统由盾尾压注水泥砂 浆和水玻璃同时进入进行注浆作业。砂浆和水玻璃以 4 ： 1的比 例混合同时进入 ， 以期达到快速凝固来使管片与初支及地层间紧 密接触， 以提高支护效果。 同步注浆浆液采用水泥砂浆， 配合比为水泥： 膨润土： 粉煤 灰： 砂- 水 =1 5 0 ： 4 0 ： 4 4 0 “ 7 2 0 ： 4 7 0 ， 砂浆稠度控制在 1 01 1 左右。 2 ) 空推完成后。空推段掘进完成后停止掘进， 对空推段所有 管片拱顶背后进行填充 ， 同时对所有管片螺栓进行再次复紧。 4 7盾构空推质量控制措施 4 7 1 防止管片上浮和下沉措施 1 ) 在盾构机过空推段每隔 2环采用特制支撑螺杆对管片注 浆孔进行支撑加固， 加固注浆孔位置的选择为成环管片 3点 ， 9点 钟以上的位置。2 ) 加强管片姿态监控， 测量组每6环对管片进行 一 次姿态测量 ， 如发现管片有上浮和下沉趋势应及时调整施工参 数， 盾构操作手也应根据测量数据适当调整注浆量。3 ) 为防止管 片在盾构步进后产生上浮， 在施工过程中， 管片背衬注浆只从管 片大跨上部进行压注， 注浆压力不大于 1 b a r ， 尽量从管片的大跨 以上进行注浆 ， 并保证管片两侧同步注浆 ， 避免因注浆而对管片 产生偏压 ， 造成管片移位。4 ) 如发现管片在后续过程中由于水压 上浮， 应及时对管片下部注浆 口开孔放水。 4 7 2防止管片错台措施 盾构步进时提高背衬同步注浆 ， 同时通过试验调整配合 比， 确保初凝时间在 6 h以内， 保证管片下部有足够的抗力。在必要 时 ， 缩短回填注浆工作面与管片安装工作面的距离 ， 甚至在盾尾 外侧直接进行回填注浆。 加强对盾构姿态的控制， 纠偏不能过急， 以每环不超过 1 0 i n to 的纠偏量为宜。同时确保 6 0 i n lt l 以上的盾尾间隙以防止盾壳作用 力于管片。 在盾构机过空推段往往 由于反力不够容易造成管片螺栓不 能完全复紧， 在拼完每环管片后应及时对后面 3环管片螺栓进行 复紧， 在每次交班前对所有以拼装管片复紧 ， 空推结束后对所有 管片螺栓复紧。 4 7 3盾构机姿态控制措施 1 ) 调整好盾构机从实推段到空推段进洞姿态和空推段到实推 段时的出洞姿态， 确保盾构机进出洞时的旋转值 r o l l 3 n l m l n 。 2 ) 导台的施工精度在 1 0 n l m以内。 3 ) 空推 过程 中， 控制 盾 构机 姿态 水平 和垂 直偏差 都 在 5 0 mm， 管片拼装后加强管片姿态监测频率。 2 0 6 第3 8卷 第9期 2 0 1 2年 3月 山 西 建 筑 s hanxi arc hi t e ct ur e vo 1 3 8 no 9 ma r 2 01 2 文章编号： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 2 ) 0 9 0 2 0 6 0 3 谈现浇悬灌工艺在通建大桥施工中的应用 胡 德 晶 ( 中铁三局集团第五工程有限公 司， 山西 晋中0 3 0 6 0 0) 摘要： 通过玉蒙铁路通建大桥的施工实践， 对悬灌梁的施工方法、 施 - t- j t 序、 施工工艺及轻型三角挂篮的构造、 优缺点等进行了 详细阐述， 同时积累了铁路桥连续梁悬灌施工经验， 以指导类t ； y - 程施工。 关键词： 铁路桥 ， 连续梁， 悬灌， 施工 中图分 类号 ： u 4 4 5 文献标识 码 ： a 1 工程概况 玉蒙铁路通建大桥( d k 7 9+ 4 6 5 ) 位于建水县境内， 跨越通建 高速公路， 全长 2 5 5 2 5 m， 其主跨采用一联( 4 0+6 4+ 4 0 ) m预应 力混凝土连续梁跨越通建高速公路。连续梁梁体为单箱单室、 变 高度、 变截面梁 ， 梁体全长 1 4 5 2 m。梁体按全预应力设计， 纵向、 竖 向设预应力 。 2 挂篮及模板体系的确定 通过研究图纸及进行荷载计算， 确定本桥连续梁采用轻型三 角挂篮悬灌施工。三角挂篮构造主要 由主梁系、 外模系、 内模系、 底模系等组成 ， 每个挂篮总重不超过3 0 t ， 小于设计允许值。 主梁系： 由前、 后横梁， 主梁 ， 塔柱等组成。 外模系： 由外模， 外滑梁， 托架滚轮及 吊杆组成。外模采用分 体式， 支撑在两个外滑梁上， 通过拉筋与两块内模相连。外滑梁 一 端则通过锚杆吊于前横梁上， 另一端通过锚杆吊在桥面预留孔 洞上 。 内模系： 由6片内桁架， 内滑梁及内滑梁滚轮等组成。采用 组合钢模拼装而成 ， 通过拉筋与外模相连形成整体。顶板底模则 作用于内桁架上， 内桁架支撑在内滑梁上。内滑梁前端通过锚杆 吊在前横梁上 ， 后端吊在桥面预留孔洞上。 底模系： 由前托梁 ， 后托梁， 纵梁及吊架等组成。模板由定制 钢模按设计尺寸制作而成。后托粱通过两个锚杆锚固在已成梁 段底板上 ， 外侧通过两个锚杆 吊在后横梁上 ， 前托梁通过三根锚 杆吊在前横梁上。 本挂篮全部斜拉锚杆及 吊装锚杆均采用 q b 2 5高强精轧螺纹 钢筋 。 3 梁体悬灌施工方法及工艺 连续梁施工步骤为： 先在墩顶灌注临时支座和焊接托架 ， 在 托架上灌注0号段及边跨 1 o号段 ， 再通过挂篮行走对称向两侧顺 序灌注 1号 7号梁段， 形成两个独立 t构 ， 然后合龙中跨 ， 形成 一 个 形， 最后再施工 8号梁段及边跨合龙段， 形成连续梁。 3 1 墩 顶 0号段 施 工 1 ) 预埋托架及托架预压。在进行墩身和墩 帽施工时， 预埋 4根 i 4 o工 字钢和4块2 0 m m钢板。进入 0号段施工前将 4根 i 4 o工字钢与墩身预埋钢板用电焊连接， 形成托架 ； 焊接完成后， 对托架进行预压 ， 经计算托架一端预压重量为 2 7 3 t ， 通过预压后 对预压前后标高进行对比， 标高无明显变化( 3号墩 0号段大里程 侧为2 m i l l ， 小里程侧为 1 m m) ， 托架符合承重要求 。 2 ) 安装 0号段梁体底模 ， 并根据设计院提供的标高预抬值 调 整底模标高和梁体中线放样 ， 符合要求后开始拼装侧模、 绑扎钢筋、 安装波纹管、 拼装内模， 完成后再次对梁体标高和中线进行复测。 3 ) 浇筑 0号段梁体混凝土。浇筑过程 中严格控制混凝土的 和易性、 坍落度以及振捣质量。 4 ) 张拉和压浆。由于0号段为第一次张拉， 张拉前对张拉设 备进行了标定 ， 各项技术数据进行了仔细的检查核对 ， 符合要求 后方允许张拉。张拉时以控制张拉应力为主， 以伸长量作为复 核。张拉程序采用 1 0 控制应力、 2 0 控制应力 、 1 0 o 控制应力 ( 持荷 5 m i n ) ， 在张拉过程中， 密切观察各张拉设备的工作状态， 并将张拉伸长量与设计伸长量进行对比， 符合要求后进入下根钢 5 施工经验总结 1 ) 暗挖空推段初期支护施工时要预留足够的变形量 ， 要勤进 行导线测量和断面测量， 初期支护不能侵限。 2 ) 到达端头施工时要做好止水施工 ， 防止盾构到达时将初支 推塌； 盾尾进入导台3环 5环后要对到达端头进行全断面止水 注浆， 防止地下水大量涌入空推段造成管片上浮。 3 ) 空推段的堆填料要具有高透水性 ， 不能遇水膨胀， 最好采 用成分良好的碎石。 4 ) 要控制好推力 ， 掘进速度不能过快 ， 要控制好盾构机姿态， 要严密监测管片姿态， 防止管片大面积错台、 上浮或下沉。 5 ) 做好管片背后的排水和注浆。 参考文献： 1 王家祥 ， 罗石 宝 中铁二局股份有限公司深圳地铁 5号线 5 3 0 5标盾构空推施工方案 z 2 0 0 8 co n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y o f s h i e l d a i r d a mp i n g t hr o ug h c o n c e a l e d e x c a v a t i o n t u n n e l luo s h i b a o ab s t r a c t ：ba s e d o n t h e e