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一级建造师:盾构法施工控制要求
一、盾构法施工综述 盾构法施工主要施工步骤为: 1.在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井,城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井; 2.盾构在始发工作井内安装就位; 3.依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出; 4.盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片; 5.及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置; 6.盾构进入到达工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进。 盾构掘进由始发工作井始发|来源%考 试大%到隧道贯通、盾构机进入到达工作井,一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。 盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时,构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。因此,开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制四要素。 二、盾构掘进各阶段的控制要点 (一)盾构始发施工技术要点 盾构自基座上开始推进到盾构掘进通过洞口土体加固段止,可作为始发施工,其技术要点如下。 1.盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度,保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。 2.安装盾构基座和反力架时,要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。 3.由于临时管片(负环管片)的真圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度,因此安装临时管片时,必须保证其真圆度,并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位(临时管片安装时通常不形成封闭环,在其上部预留运输通道)变形。 4.拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果,必要时进行补注浆加同,以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。 5.由于拼装最后一环临时管片(负一环,封闭环)前,盾构上部千斤顶一般不能使用(最后一环临时管片拼装前安装的临时管片通常为开口环),因此从盾构进入土层到通过土体加固段前,要慢速掘进,以便减小千斤顶推力,使盾构方向容易控制,盾构到达洞口土体加固区间的中间部位时,逐渐提高土压仓(泥水仓)设定压力,出加固段达到预定的设定值。 6.通常盾构机盾尾进入洞口后,拼装整环临时管片(负一环),并在开口部安装上部轴向支撑,使随后盾构掘进时全部盾构千斤顶都可使用。 7.盾构机盾尾进入洞口后,将洞口密封与封闭环管片贴紧,以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。 8.加强观测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和管片上部轴向支撑的变形与位移,超过预定值时,必须采取有效措施后,才可继续掘进。 (二)初始掘进 盾构始发后进入初始掘进阶段。 1.初始掘进特点 (1)一般后续设备临时设置于地面。在地铁工程中,多利用车站作为始发工作井,后续设备可在车站内设置。 (2)大部分来自后续设备的油管、电缆、配管等,随着盾构掘进延伸,部分管线必须接长。 (3)由于通常在始发工作井内拼装临时管片,故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。 (4)由于初始掘进处于试掘进状态,且施工运输组织与正常掘进不同,因此施工速度受到制约。 2.初始掘进的主要任务 初始掘进的主要任务:收集盾构掘进数据(推力、刀盘扭矩等)及地层变形量测量数据,判断土压(泥水压)、注浆量、注浆压力等设定值是否适当,并通过测量盾构与衬砌的位置,及早把握盾构掘进方向控制特性,为正常掘进控制提供依据。因此,初始掘进阶段是盾构法隧道施工的重要阶段。 3.初始掘进长度的确定 决定初始掘进长度有二个因素:一是衬砌与周围地层的摩擦阻力,二是后续台车长度。 (三)转换(台车转换) (四)正常掘进 转换后进入正常掘进阶段。正常掘进是基于初始掘进得到的数据,采取适合的掘进控制技术,高效掘进的阶段。 正常掘进有以下特点。 (1)后续设备设置在隧道内,仅部分管路和电缆需要延长,作业效率高。 (2)始发井内的临时管片、临时支撑、后背支撑等被拆除,始发井下空间变得宽阔,施工材料与弃土运输容易。 (五)到达掘进(贯通掘进)施工技术要点 当盾构正常掘进至离接收工作井一定距离(通常50~100m)时,盾构进入到达掘进阶段。到达掘进是正常掘进的延续,是保证盾构准确贯通、安全到达的必要阶段。其施工技术要点如下。 (1)盾构暂停掘进,准确测量盾构机坐标位置与姿态,确认与隧道设计中心线的偏差值。 (2)根据测量结果制订到达掘进方案。 (3)继续掘进时,及时测量盾构机坐标位置与姿态,并依据到达掘进方案进行及时进行方向修正。 (4)掘进至接收井洞口加固段时,确认洞口土体加固效果,必要时进行补注浆加固。 (5)进入
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