对始发井端头墙进行严密的观测,掌握其变形与受力状态;④ 大件吊装时用汽车吊辅助空中翻转。
(4)组装分为两部分:
① 盾构机主体及拖车的吊装;② 盾构机各部件的联接及各种管线(电、液、气、水等)系统的安装。 5盾构机调试、掘进 5.1 盾构机调试
(1)空载调试
盾构机组装和管线连接完毕后,即可进行空载调试。空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。根据实际测得参数与供应商所提供的进行校核。主要调试内容为:配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统、出碴系统,以及各种仪表的校正。
(2)负载调试
空载调试证明盾构机具有工作能力后,即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封设备的负载能力,对空载调试不能完成的工作进一步完善,以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。试掘进时间即为负载调试时间,根据情况一般定为200m。 5.2 盾构机运转
盾构运转包括组装后的空载运转,200m负载试运转,正常掘进段的运转等几个阶段。其中空载运转项目和测试项目按与盾构供应厂家签定的供货合同中相关条款进行,通过空载运转调试,证明盾构机组装无误后,方可进行200m带载运转。带载运转是一个盾构掘进参数优化的过程,该过程中,通过土压平衡式盾构关键施工技术—即开挖面稳定和自控技术、盾尾可靠密封和同步注浆技术及盾构掘进姿态控制技术的综合运用,为正常掘进参数的优化集累经验。正常掘进是盾构机的快速掘进阶段。
5.3 盾构机的始发、调头、过站、转场
根据盾构区间隧道的施工特点,盾构机在分体吊装、整机组装和空载调试完成后需要进行始发,同时在盾构机施工完成单个区间后,根据既有车站的建设情况和结构情况,需要进行调头、过站和转场等
工序。
盾构机的首次始发是整个标段主体结构开始施工的最关键工序,在始发之前必须做好以下几项准备工作:
○1盾构机托架和反力架安装,盾构机托架是盾构机的始发“基座”,必须确保位置准确无误,才能保证盾构机进入预留洞口位置的精确度。反力架为盾构机掘进提供反力支撑,反力架必须牢固安装,后侧位置必须有强有力的横撑或斜撑,一般由型钢加工而成。
○2端头加固,为确保盾构机始发阶段由于刀盘对既有稳定土层的扰动,进而造成端头位置结构坍塌或漏水等意外情况,必须对始发端头进行加固,同时到达端头也必须进行加固处理,根据各始发和到达端头工程地质、水文地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析与评价,选用不同的加固措施。具体加固措施可见专项方案。
○3洞门密封,洞口密封采用帘布橡胶和折叶式压板密封。其施工分两步进行,第一步在始发端墙施工过程中,做好始发洞门预埋件的埋设工作,在埋设过程中预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起;第二步在盾构正式始发之前,清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。
盾构机过站,过站工序相对简化,只需对主机和拖车进行解体,但是盾构机主机本身和拖车之间不再进行额外解体,除非盾构机本身需要进行大幅度的维修。
一般情况下,盾构机过站时,在成型车站底板位置铺设钢轨,盾构机采用液压泵站等外力空载过站,后备拖车则用电瓶机车拖拉过站,然后准备重新始发。
盾构机的调头类似于过站,但是需要对盾构机和拖车进行方向扭转,工序相对复杂,一般要在成型车站底板位置铺设曲线钢轨,仍需借助液压泵站等外力,同时需要预先租赁90T以上吊机备用。
盾构机的转场是最为复杂的工序,一般是由于成型车站的结构尺寸不能够满足盾构机机身和台车通过,必须对盾构机刀盘、主机和各节台车进行拆除,然后分体调出到达端头,盾构机的解体与组装过程相反,只是注意拆卸管线要挂好标志牌为组装作好准备。其余与始发组装基本相同。
6管片生产、供应
管片制作由有资质的管片加工企业承担,管模6套,即标准环4套、左右转弯环各1套. 6.1 管片生产
管片生产包括:钢筋制作、钢模准备、砼浇注、脱模、养护、储存。管片质量控制的几个关键为:
管片模具定期检查,保证管片尺寸精度;钢筋绑扎合格,保证保护层厚度均匀,以免产生有力开裂现象;吊装孔材质优良,连接牢固,保证起吊安全;橡胶止水条安装均匀、牢固,保证止水效果;成品严格按照规范养护。
各种主要材料的选用标准如下: ○1水泥:选用普通硅酸盐水泥,生产龄期不小于7天。 ○2砂:选用质地坚硬的中粗砂,细度模数为2.3~3.0,粉细物质含量不大于2%,含水率小于2%,氯离子含量不超过0.04%,可溶性硫酸盐按重量计不超过0.4%。
○3碎石:粒径为5~20mm,质地坚硬,粉细物质含量不大于2%,压碎性指标不超过30%,氯离子含量不超过0.03%,可溶性硫酸盐按重量计不超过0.4%。
○4水:采用清洁不含有害物质的自来水,注意严格控制水灰比,水胶比≤0.45。
○5钢筋:钢筋表面应清洁,不得有易脱落的锈皮、油漆等污垢;钢筋必须顺直,调直后表面的伤痕及锈蚀不应使钢筋截面积减少。 6.2 管片存储、运输
管片存储在预制厂内,按生产日期和类型分三层堆放,以便查找,中间用方木垫隔,以免破损;吊装时用一台龙门吊和一台叉车将管片吊在平板车上,运输至工地,工地设有临时管片存储场。 7盾构机正常掘进施工工艺
7.1 掘进作业工序流程和操作控制程序
(1)参数选取
盾构主要工作参数表
掘进模推力(t) 扭矩刀盘转速土仓压螺旋机转备 式 (t·m) (rpm) 土压平1200~300~1~2 衡式 2100 420 半敞开1000~210~1.5~2.5 式 1800 380 敞 开 800~110~2~3.5 式 1500 380 力(bar) 速(rpm) 1.5~3.0 0.5~1.5 0.5~1.0 4~12 6~12 6~12 注 最常用 (2) 技术措施 ○1敞开式掘进的技术措施:
A:采用刮刀、切刀切削为主,采用高转速、低扭矩和适宜的螺旋输送机转速推进。
B:采用敞开模式掘进时,易产生掘进中的盾构机滚动和较大震动现象,施工中如不慎引起盾构机滚动,可使刀盘反转来纠正。
C:同步注浆时浆液可能渗流到盾壳与周围岩体间的空隙甚至刀盘处,为避免此现象发生可采取适当增大浆液粘度、缩短浆液凝结时间、适当减低注浆压力等方法来解决。
D:在砂卵层岩敞开式掘进时,刀具磨损较大,温度高,因此,应注意观察、检查,及时换刀,注入泡沫和膨润土冷却、润滑,以降磨。
○2半敞开式掘进技术措施:
A:半敞开式掘进模式介于土压平衡和开敞式之间,采用滚刀、刮刀混合破坏、切削砂卵层。
B:为既能稳定开挖面和防止地下水渗入,又能避免出碴时螺旋输送机发生喷涌,压缩空气压力应控制在1~1.5bar以内。
C:在该模式下掘进时,应注入泡沫对碴土进行改良。遇地层变换、涌水较大时,及时转换模式掘进。
○3土压平衡模式掘进的技术措施:
A:采用以切刀、刮刀为主切削土层,以低转速、大扭矩推进。 B:土仓内土压力值P应略大于静水压力和地层土压力之和P0, 即P=K·P0 (K介于1.0~1.3),并在掘进中不断调整优化。
C:土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、
调整掘进速度两种方法建立,并应维持切削土量与排土量的平衡,以使土仓内的压力稳定平衡。
D:盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速(扭矩)来控制,排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中,应根据地质条件、排出的碴土状态,以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化,此模式掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。
(3)掘进方向的控制与调整
由于砂卵地层中掘进、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响,盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进,而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化,并造成地层损失增大而使地表沉降加大,因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向,及时有效纠正掘进偏差。
○1盾构掘进方向控制
A:采用VMT隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测。
B:采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向。 ○2盾构姿态调整及纠偏
在实际施工中,由于地质突变等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值。在稳定地层中掘进,因地层提供的滚动阻力小,可能会产生盾体滚动偏差;在线路变坡段或急弯段掘进,有可能产生较大的偏差。因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差。
A:分区操作推进油缸来调整盾构机姿态,纠正偏差,将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。
B:在急弯和变坡段,必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。
C:当滚动超限时,盾构机会自动报警,此时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。
D:在切换刀盘转动方向时,保留适当的时间间隔,切换速度不宜过快,切换速度过快可能造成管片受力状态突变,而使管片损坏。