盾构机推进施工组织技术.docx
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盾构机推进施工组织技术
盾构推进施工技术措施
1盾构施工准备
1.1劳动力、物资和设备准备
1.1.1劳动力准备
根据施工组织中所确定的劳动力使用计划,组织劳动力进场,根据需要对施工人员进行相关的技术培训,同时进行安全、消防和文明施工等方面的教育,安排好职工的生活,向施工人员进行技术交底和质量交底,保证施工质量和进度。
1.1.2物资准备
施工物资准备工作要做到充分、及时、充足,符合施工进度的要求。
主要内容包括与管片、螺栓、止水带等供货单位制定供货计划,并作好材料的检验工作。
施工用常规物资,如各类施工工具、测量定位仪器,消防器材、临时办公桌椅等,并合理分类堆放,派专人看护。
对于由业主供货的材料物资,我们将根据工程进展,事先编制施工需用量计划,报业主及监理工程师审核批准,并派专人负责安排有关事宜。
1.1.3施工设备准备
本工程主要设备为盾构机及其附属设备。
根据本工程特点,提前准备盾构机的辅助设备,满足盾构施工工艺要求。
盾构掘进开始之前,应对行车等辅助设备进行调试、验收,并备齐验收资料。
根据所采用的施工方案、施工进度,确定施工机械的类型、数量、进场时间、运输安装方式、放置的位置等,编制施工机械的需要量计划,保证施工顺利进行。
1.2技术准备
(1)熟悉施工图纸和有关的设计资料
学习工程建设单位提供的工程图纸设计和有关的地质资料、施工验收规范和有关的技术规定,通过学习充分了解和掌握设计人员的设计意图、结构特点和技术要求,在开工前切实领会设计单位的设计交底。
在此基础上对施工方案进行充分论证和优化。
(2)技术制度和操作规程
制定现场施工技术管理办法及有关质量、安全、进度管理办法,编制关键工序作业指导书以及施工操作规程。
(3)核查地下管线、建构筑物及地质情况
根据业主提供的资料进行复核调查,施工前对地下管线及地下构筑物,核查管线种类结构、类型、埋深等,与隧道的相互关系等情况;核查建筑物的种类、结构、基础埋深与隧道的相互关系等情况,然后采取相应的保护措施。
(4)建立完整的测量和监测系统
严格控制隧道轴线的地面变形,通过及时反馈信息,实现信息化施工。
(5)熟悉盾构机操作性能
熟悉盾构机的主要施工参数及相应的盾构操作方法,熟悉项目合同有关技术标准和规范要求,掌握施工要领。
(6)技术交底和培训
在盾构施工前,对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底和培训,按工作类别对施工人员进行技术培训和操作规程培训,考核合格后方可上岗操作。
对于特殊工种严格执行持证上岗制度。
1.3地面准备工作
(1)在盾构推进施工前,按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作,电缆、管路等接至井下。
(2)施工材料、设备、机具备齐,以满足本阶段施工要求,管片、连结件等准备有足够的余量。
(3)井上、井下建立测量控制网,并经复核、认可。
(4)施工场地准备完善,生产辅助设施安置妥当。
(5)对隧道沿线的建筑物,以及将要穿越的保护管线布置沉降监测点。
1.4井下准备工作
1.4.1盾构基座施工
盾构基座为钢结构预制成榀,盾构基座位置按设计轴线准确放样,安装时按照测量放样的基线,吊入井下就位焊接,基座上的两根轨道中心线按隧道设计轴线等距平行放置,并设置支撑加固。
盾构基座见图9.2-1。
图9.2-1盾构基座图
1.4.2盾构进场、吊装就位、调试验收
在施工场地具备条件后,盾构设备解体运输至现场。
然后,盾构机再吊入井下就位,进行组装,并在盾构基座上正确就位,由专业技术人员调试验收。
吊装前,按部件下井顺序,划分好堆放场地及车辆通道;盾构基座在井下按轴线要求安装完成;施工场地平整,满足吊机及运输平板车承载要求;材料(包括吊索具)、安全设施(含灭火器具、围护栏杆)等到位;井下及地面配置一定数量的照明灯,光亮度满足吊装施工要求,井下配备抽水设备,以防井水积水;对吊装相关人员进行作业和安全交底。
盾构调试工期为15天左右,盾构机各部件在井下安装完毕即进行调试。
空载调试:
检查设备能否正常运行。
调试内容为:
液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、注浆系统以用仪表校正。
负载调试:
检查各种管线及密封的负载能力,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。
试掘进时间即为设备的负载调试时间。
负载调试时将采取严格的管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。
盾构进场和调试流程见图9.2-2。
1.4.3盾构后靠制作
在最后一环负环和井结构之间加设钢后靠,钢后靠采用双榀70#H钢,钢后靠与井壁结构之间灌注水泥砂浆,使混凝土管片受力均匀,环面平整。
双榀70#H钢后用双榀70#H钢斜撑传力至结构底板。
后盾支撑完成后,在盾构推进时,应注意观察后靠的变形,防止位移量过大而造成破坏。
在后靠设置变形观测点,开始时每推进一箱土测量一次,待后靠变形较稳定时每环测量一次,直至后靠稳定(约15环)后方可停止观测。
后靠如变形过大,应立即采取加固措施。
后靠结构见图9.2-3。
1.4.4导向轨制作
洞圈内盾构支座制作需满足支撑盾构机始发推进时的本体重量,并起到一个导向作用。
盾构基座上选用43Kg/m重型轨道作为导向轨,共布置2根。
1.4.5洞门的密封装置安装
由于工作井洞圈与盾构外缘存有间隙,为了防止盾构始发推进及施工期间土体从该间隙中流出,在洞圈周围安装橡胶帘布带、环板、铰链板等组成的密封装置,并设置注浆孔,作为洞口防水堵漏的预防措施。
洞门密封装置见图9.2-4。
图9.2-3后靠结构示意图9.2-4洞门密封示意图
1.4.6洞门预埋注浆管
在车站洞门制作时,预先在洞圈周围预埋6根2寸注浆管,注浆管沿圆周均布,通向洞圈里侧。
在盾构始发推进时,可采取注浆的方式封堵洞圈处的渗漏点。
1.4.7盾尾油脂
为确保盾尾的密封防水效果,在盾构调试结束后,向盾尾钢刷之间涂抹盾尾油脂,油脂涂抹要均匀、密实。
1.4.8负环拼装
(1)开口负环形式
以该标段端头井的尺寸为例,盾构后座选用10环负环管片拼装而成,考虑到电瓶车长度及吊运土箱、管片的需要,设开口环7环、闭口环3环。
第一环开口环与车站结构之间设置H型钢,且开口环与型钢后靠、型钢后靠与车站结构之间的间隙用高标号砂浆进行充填,使负环管片受力均匀合理,环面平整。
为保证管片脱出盾尾后不产生变形,在管片外弧面加设支撑,予以固定。
在拼装第一环闭口环时,采用一个∏型支撑和4根Φ609钢管将轴向力传递到H型钢后盾支撑上。
负环管片定位见图9.2-5。
图9.2-5负环管片定位示意图
(2)负环拼装控制
第一环负环管片拼装是控制管片拼装质量的第一步,管片的环面必须按轴线高程和平面放样的位置,校正到垂直于设计轴线的位置。
1.4.9盾构出洞地基加固验收
盾构始发前对井外地基进行加固,达到设计要求后,才能凿除洞门进行推进施工,否则应采取补加固措施。
加固后土体强度需要达到无限侧抗压强度qu≥0.5MPa。
2盾构始发施工方案与工艺
本工程共安排6台盾构机施工,其中2台盾构机先后从xx路站始发,向中间风井推进;2台盾构机先后从中间风井始发,向xx路站推进;2台盾构机先后从xx路站始发,向xx路站推进。
综合考虑本工程工况条件,确定盾构始发的总体工艺流程为:
盾构始发段地基加固→基座(发射架)安装→盾构机的组装和调试→洞门圈防水装置安装→负环拼装→洞门混凝土凿除→盾构推进至加固区→盾构后靠支撑体系安装→洞门圈注浆→盾构推进50环→车架转换→正常推进。
1盾构出洞地基加固
1.1搅拌桩加固
(1)搅拌桩加固范围
xx路站:
出洞段加固主体采用Φ800搅拌桩,地基加固范围为洞口周围3m,加固长度为盾构出洞处6m,另外在15m长度处打单排Φ650三轴搅拌桩加固,内部井点降水。
土体无侧限抗压强度为0.5MPa~0.8MPa。
渗透系数≤1×10-8cm/s。
加固后的土体应有良好的均匀性,自立性,密封性,以保证盾构进出洞时洞门打开的安全。
盾构出洞处地基加固见图9.2-6、9.2-7和9.2-8。
图9.2-6xx路出洞处搅拌桩加固平面图
图9.2-7盾构出洞处地基加固纵断面图
图9.2-8盾构出洞处地基加固横断面图
(2)搅拌桩施工流程
搅拌桩的施工流程详见图9.2-9。
(3)搅拌桩施工方法
①清除施工区域的表层硬物及地下障碍物;
②按设计要求放样;
③深层搅拌桩机精确定位;
④启动深层搅拌桩机,开启灰浆泵、空压机使其按设计要求的供浆量、下沉速度、沿导向架切土下沉喷浆、喷气到设计的桩底标高位置;
⑤到达设计的桩底标高位置等浆液灌注30秒后,再根据设计要求的供浆量、提升速度、边提升边搅拌喷浆、至设计桩顶标高;
⑥深层搅拌桩机就位后,校核钻机平面精度和垂直精度;
⑦停止喷浆、移开桩机;
⑧在要求时间内完成搭接桩的施工,直到施工完毕。
搅拌桩施工方法见图9.2-10。
图9.2-9搅拌桩的施工流程
图9.2-10搅拌桩施工方法
(4)搅拌桩施工技术措施
①深层搅拌桩应选用325#普通硅酸盐水泥,水泥的掺入量应根据土体加固强度的需要选为7%~20%,水灰比为0.55~1.5。
同时可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水性能的外加剂;
②施工前应进行水泥土的室内试验,选择合适的外掺剂配比,并将试验报告报监理工程师备案;
③搅拌桩机架必须保证足够的平整和垂直度,并配有垂直度检测设备,垂直度偏差不应超过1.5%,桩位的偏差不大于50mm;
④水泥浆拌制系统应配有可靠的计量装置喷浆系统应配备流量表、压力计等检测装置;搅拌头下降、提升过程中应有速度控制装置和措施;
⑤施工前在监理工程师的旁站监督下,对浆液流量、喷浆压力、搅拌头提升下降速度等进行标定;
⑥对于有搭接要求的桩,相邻桩的施工间隔不宜超过12h,相搭接宽度宜大于100mm。
如间歇时间太长无法搭接,应及时报告监理工程师和设计人员,采取必要的措施进行补救;
⑦成桩过程中,必须严格控制搅拌机的提升速度和搅拌次数,搅拌次数以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆四次搅拌为宜,且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。
桩底应进行复喷;
⑧在成桩过程中必须有专人进行详细的施工记录,包括量测定位、浆液水灰比、浆液流量、喷降压力、搅拌头提升和下沉速度、成桩垂直度、H型钢吊装垂直度、标高控制等。
各项技术指标在得到监理工程师认可后方可进行下一道工序施工。
(5)质量检测标准
①施工过程中必须对每根桩的定位、桩长、垂直度、水泥用量、水灰比、搅拌及喷浆的连续性、喷浆压力浆液流量、搅拌提升速度、复搅拌数等进行严格的控制和跟踪检查。
②应采用轻便触控器、静力触探、钻取土样等方法对桩身质量和桩身强度进行检查。
检验桩的数量应不少于已完成桩数的2%,且不小于3根,检测点位置应由监理工程师指定。
③所有的试验及检查报告应及时提交监理工程师审查,在得到书面许可后方可进行下一道工序的施工。
1.2旋喷桩加固
(1)旋喷桩加固范围
中间风井出洞段采用旋喷桩加固,地基加固范围为洞口周围3m,加固长度为盾构出洞处6m,加固后土体无侧限抗压强度为0.5MPa~0.8MPa。
渗透系数≤1×10-8cm/s。
加固后的土体应有良好的均匀性,自立性,密封性,以保证盾构进出洞时洞门打开的安全。
加固范围见图9.2-11。
(1)中间风井旋喷桩加固平面图
(2)中间风井旋喷桩加固纵断面图
(3)中间风井旋喷桩加固横断面图
图9.2-11旋喷桩加固范围
(2)旋喷桩加固流程
旋喷桩加固施工流程见图9.2-12。
图9.2-12旋喷桩施工工艺流程图
(3)旋喷桩施工步骤
①施工准备
正式进场施工前,首先对施工场地进行开挖,清除地下障碍物,然后整平、夯实;同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置,确保施工场地的“三通一平”。
②桩位测放
施工前用经纬仪测放旋喷桩施工的控制点,埋石标记,经过复测验线合格后,用钢尺和测线实地布设桩位,并用竹签钉紧,一桩一签,保证桩孔中心移位偏差小于20mm。
③修建排污系统
旋喷桩施工过程中将会产生10~20%的冒浆量,为此需要修建排污系统,将废浆液引入专设的沉淀池中,沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。
④钻孔
钻机就位后,对钻机进行调平、对中误差要小于20mm;校验钻杆长度,并用红油漆在钻塔旁标注深度线,保证桩体顶底标高满足设计深度。
钻孔时采用泥浆护壁,泥浆的主要性能指标控制为:
比重1.2~1.3,粘度25~30s,含砂率小于5%;钻孔完成后经检查验收合格后钻机移位,高喷台车就位,进行喷浆作业。
⑤旋喷提升
台车就位,接通高压泵、高压管,调试高压泵,使设备运转正常,压力应达到15~20Mpa,流量70~80L/min。
调试完成后,将旋喷管插至孔底,插管时边喷水边下沉,防止堵塞喷嘴,喷水压力要小于1MPa,防止孔壁坍塌。
喷射时,要先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升旋喷管,以防扭断旋喷管。
为保证桩底端的质量,喷嘴在设计深度要原地旋转1分钟左右,待孔口返浆后,再按方案设计的技术参数进行正常旋钻提升。
在旋喷过程中,随时注意各设备的工作情况,以及水、气、浆的压力与流量,作好详实的施工记录。
旋喷提升过程中如中途发生故障,立即停止施工,等检查排除故障后再继续施工。
⑥台车移位,回灌浆液
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷,提升钻头出孔口,清洗注浆泵及输送管道,然后将钻机移位,回灌浆液。
(4)成桩质量检验
①检验的时间、内容
对旋喷桩施工质量的检验,在高压喷射注浆结束后4周,检查内容主要为:
桩体强度、平均直径、桩身中心位置、桩体均匀性等。
②质量检验的数量、部位
检验点的数量为施工注浆孔数的2%~5%,对不足20孔的工程,至少应检验3个点,不合格者应进行补喷。
检验点应布置在下列部位:
荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。
③检验方法
检验方法采用钻孔取芯的试验方法进行。
在已施工好的固结体中钻取岩芯,并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验,检查内部桩体的均匀程度、强度,及其抗渗能力。
(5)技术措施
①引孔钻孔施工时要及时调整桩机水平,防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。
为保证顺利安放注浆管,引孔直径采用Φ130mm成孔,岩芯管长不小于0米。
穿过砂层时,采用浓泥浆护壁成孔,必要时可下套管护壁,以防坍孔。
②安放注浆管前,先在地表进行射水实验,待高压水、气、浆压正常后,才能下注浆管施工。
③采用325#普通硅酸盐水泥作加固材料,每批水泥进场必须出具合格证明才能投入使用。
水泥进场后,应垫高水泥台,覆防雨彩布,防止水泥受潮结块。
④浆液水灰比采用1:
1~1.5,浆液比重1.50~1.65kg/L,每米桩体掺入水泥300kg。
施工现场配备比重计,每天量测浆液比重,实行定量加灰制,严格控制水泥用量。
灰浆搅拌要均匀,并进行过滤。
喷浆过程中浆液要连续搅动,防止水泥沉淀。
⑤施工前进行成桩试验,在设计规定的范围内调整施工参数,保证成桩直径不小于设计要求。
⑥严格控制喷浆提升速度,其提升速度要小于0.12m/min。
喷浆过程要连续均匀,若喷浆过程中出现压力骤然上升或下降,大量冒浆、串浆等异常情况时,应及时提钻出地表排除故障后,复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩,防止出现断桩。
⑦高喷孔喷射成桩结束后,采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌,防止因空孔的存在而引起周边土体的位移加剧。
⑧因地下孔隙等原因造成返浆不正常,漏浆时,应停止提升,用水泥浆灌注,直至返浆正常后才能提升。
⑨实行技术人员随班作业制,及时发现和处理施工中的质量隐患,认真如实填写施工报表,客观反映施工实际情况。
⑩根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数,以确保旋喷桩的施工质量。
调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告,经同意后调整。
1.3出洞段搅拌桩止水帷幕
出洞段搅拌桩止水帷幕采用单排Φ650三轴搅拌桩,加固范围见图9.2-7~图9.-9,加固方法及采取的技术措施见“1.1搅拌桩加固”。
1.4井点降水
③j层粉性土透水性较强,在一定的动水压力作用下易产生流砂现象,会导致掘进面不稳定,因此xx路站东、西端头井出洞段除采用搅拌桩进行地基加固外,还需配合以井点降水措施。
(1)坑内降水井布置
单井有效抽水面积依据经验并参考场地潜水含水层的特性和基坑降水点布置方式。
xx路站东、西端头井外侧加固范围均约384m2,各布置1口降水井。
(3)施工工艺流程
①钻机就位:
用水平尺校正钻机底座水平,并用铁丝把钻机固定在枕木上。
②成孔:
因地层含水层颗粒较细,用正循环钻机钻凿,钻孔到设计深度后,要清孔换浆,把泥浆调整到1.05左右。
③下井管:
采用托盘钢丝绳下管法下井管,井管与井管之间接口用300mm宽的土工布封口并用铁丝捆扎,以保证井管接口封闭,滤料不会从接口进入井内。
井管外用4~5cm宽的毛竹片和铁丝捆扎连接。
④投滤料、封口:
井管下好后,立即回填滤料至地面。
⑤洗井:
滤料回填后,立即用潜水泵洗井,直至井水洗清达到规范要求为止。
洗井时若出现井水中含有滤料,应停止洗井,检查原因,进行处理,必要时要报废掉,并按封井要求进行封井。
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