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中圖分類號:U455.43
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2009)03-0120-02
1引言
盾構是掘進機的簡稱,它是在鋼殼體的保護下完成隧道掘進、拼裝作業的集機、電、液、控為一體的大型設備。由于盾構法隧道施工具有機械化、自動化、效率高、安裝性強、對地面環境干擾小等優點,因而迅速在世界范圍內得到了廣泛的應用。盾構法是隧道工程的一種主要修建方法,是軟土隧道的標準和首選的修建方法。
2我國目前是世界上使用盾構數量最多、發展最快、未來需求最大的市場。已是世界上的隧道第一大國
我國經過幾十年來特別是改革開放以來的快速持續建設,我國在隧道及地下工程領域已得到了很大的發展,至今已建成各類隧道超過7000座,隧道總長度超過4000km,隧道數量和總延長位居世界首位,并且目前仍以每年新建200-300km隧道的速度在增加。
21世紀是我國隧道及地下工程大發展的世紀,據有關專家預測,到2020年,我國將要完成近6000km的地下隧道建設,平均每年約300km。到2010年,國內各種地下工程建設約需巖石掘進機、盾構機約180臺(不包括微型機),年均需求量約為30臺。截至目前,使用的盾構總數約有200多臺次。
2.1城市地鐵快速發展,對盾構需求最多。我國城市地鐵正處在高速發展期,地鐵和軌道交通規劃總長度已超過3000km。目前已建成和在建的數量僅占規劃數量的10%左右,未來城市地鐵建設仍將快速發展。
2.2越江隧道建設方興未艾,對大直徑和超大直徑盾構的需求將有快速增長。至今有10個城市已建或在建20多座盾構法越江隧道。計劃中的越江盾構隧道更多。
2.3城市各種地下管線隧道有待發展,對盾構的潛在需求大。有關專家預測,我國城市的給水、排水、電纜、電訊、熱力、輸氣等隧道工程的長度將超過1000km,其對小型盾構、微型盾構或掘進機的需求量也相當大。
2.4長大、特長鐵路公路及水工隧道增加,對掘進機需求增加。
3盾構法在城市過江隧道施工中施工文件與檔案管理存在的主要問題,亟待解決
一是涉及行業和城市多,要求規定不一致。行業涉及地鐵、鐵路、公路、市政、水利水電等;涉及城市目前在建地鐵城市15個。
二是采用的規范不準確。我國各城市過江隧道施工中施工文件與檔案管理有的依照地鐵、有的依照鐵路、有的依照公路、有的依照水利水電等規范,再結合市政規范來實施,給施工文件與城建檔案規范化管理增加了難度。
三是新參與的施工、監理隊伍多,對我國城市過江隧道施工中施工文件與檔案管理要求、水平、起點不一,條件各不相同。目前參與盾構施工的單位超過40家,分布于多個地區、多個行業,并且還在增加。
四是更新型的盾構機數量大、類型全、技術含量更高,至今我國使用的盾構機數量已超過200臺次。包括了土壓、泥水、復合式,雙圓等類型,直徑從3m至15.2m等。其施工文件與檔案管理要求有的甚至是空白。
五是檔案意識淡薄。施工企業重施工生產輕檔案管理的現象普遍存在,如,工程技術資料的收集整理,本應始于工程開工,終于工程竣工,卻未能及時列入工作日程,與工程施工不能同步;在工程項目中,平時不重視工程檔案和內業資料的收集整理,一旦得知業主或上級檢查,就搞突擊,臨時補資料,甚至對檔案管理人員反映的問題未引起重視,使工程檔案管理工作處于被動局面。對于工程項目部來講,一般都未配專職人員,而是由項目經理臨時指派缺少盾構施工檔案管理知識的人員兼職,更沒有專門的資料室與相應的設備,往往使應該歸檔的資料分散在專業技術人員手中,很容易丟失或損毀。
檔案質量欠佳,目前大多數盾構施工的工程檔案都存在原始資料填寫的不完整、不及時、不連續;檔案電子文件、電子信息缺漏;部分歸檔資料不具有完備的法律手續等等情況,由于盾構施工檔案多,目前檔案移交工作普遍滯后。難以達到工程竣工檔案向當地城建檔案館移交的要求。
4盾構法在城市過江隧道施工中,提高施工文件與檔案管理水平的途徑
盾構施工的工程檔案是工程項目實施中階段形成的有保存價值的,以文字、圖紙、圖表、聲像、電子文檔等為載體的文件資料。它是城市基礎設施建設項目確保工程質量的一個重要組成部分,更是城建檔案的一個重要組成部分。同時,盾構施工是高度機械化的一種施工,每日產生大量的數據,如何對這些海量數據進行有效地歸檔處理也擺在了我們面前。
針對盾構施工工程檔案的重要性及存在的問題,提出了施工文件與檔案管理規范化管理的解決途徑。
一是明確規范,嚴格實施。
2008年3月1日,中華人民共和國住房和城鄉建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局聯合了《盾構法隧道施工與驗收規范》,該《規范》于2008年9月1日實施。因此,盾構法在城市過江隧道施工中施工文件與檔案管理工作必須嚴格按此《規范》實施。其次,要主動參照市政基礎設施工程施工技術文件主要項目的統一規定,依照《盾構法隧道施工與驗收規范》,制定盾構法隧道施工與驗收技術文件主要項目的統一規定及表格表式目錄。例如:在《盾構法隧道施工與驗收規范》中,選定盾構法隧道施工工序質量評定項目一覽表,依照《盾構法隧道施工與驗收規范》的要求和盾構法施工的特點,制定每一項目的《工序質量評定表》。
二是用準規范,嚴格管理。
按該《規范》1總則1.0.6條,“盾構法隧道工程的施工與質量驗收除應執行本規范外,尚應符合國家現行相關標準的規定”的要求,針對盾構法隧道施工一般只實施隧道主線的特殊情況,對非隧道主線施工的出入口、隨匝道等,其施工文件與檔案管理則按建設部《市政基礎設施工程施工技術文件管理規定》建城(2002)221號文件的規定要求進行管理。同時,建議中華人民共和國住房和城鄉建設部盡快起草、制定和實施《盾構法隧道施工技術文件管理規定》,統一施工文件表格,以規范盾構法在城市過江隧道施工中施工文件與檔案管理工作。
三是提高認識,加強領導
第一是要充分認識盾構施工工程檔案的作用。是要強化設計、施工、監理、檢測、質監、安全等單位的領導和專業技術人員的檔案意識,使他們認識到工程檔案是建設經驗的積累和寶貴的技術儲備,充分開發、利用工程檔案這個寶貴的信息資源,可以為促進社會的技術進步和創造巨大的社會效益和經濟效益。
第二是要健全制度,建立健全工程檔案及內業資料的形成、積累、整理歸檔制度。明確“科學收集、分級管理、統一歸口、定向移交”的具體操作程序;出臺工程檔案的考核與獎懲辦法等,使檔案管理工作真正做到有章可循,有序進行。根據檔案管理的檢查內容和考核評分標準,采取定期考核制度,形成職責明確、獎懲分明的檔案管理激勵約束機制,加強檔案職能部門對檔案工作的指導與監督,把工程檔案管理工作提高到一個新的水平。
四是科學收集,嚴格要求。
其一,科學收集施工資料。盾構施工屬于地下工程施工,許多理論還不完善,施工經驗對同類工程有重要的借鑒作用。由于地下工程未知因素很多,盾構施工會發生一些沒有預計的情況。因此,各地工程質監站、城建檔案館必須加強施工文件與檔案管理工作的業務工作的指導,明確施工文件與檔案管理工作的規范和要求。在工程開工前,議定項目施工文件與檔案管理工作的具體詳細的實施方案。針對盾構法施工中的特點,對工程大部分情況需要用影像記錄、數據記錄,表格的實時記錄。如,對文字、圖表的大小及格式做出明確規定;圖紙附加電子文檔一份保存,便于存儲及查詢。對于盾構機安裝、盾構進出洞、旁通道的施工等關鍵工序,均應采用聲像資料來記錄,并將拍攝內容、時間、格式也應做出相應規定。
其二,檔案工作與工程同步進行。盾構施工由于工程量大,資料數量多,施工時間相對較長,需要配備經培訓合格的專職檔案人員,并做到“三參加”,即檔案人員應參加生產調度會或工程例會,參加工程安全質量檢查,參加工程驗收,檔案資料做到“圖、表、物”相符、數據準確,填寫、審批、簽章手續要完備,無擅自修改、偽造和后補現象,達到完整、準確、系統,符合歸檔要求,使檔案人員了解工程動態,及時收集、整理原始檔案資料。
參考文獻:
[1] 黃小林.談施工企業工程項目資料的管理[J] .山西建筑,2006 ,32 (2) :13214.
[2] 李金.高速公路施工檔案管理中的幾點體會[J].山西建筑,2006 ,32 (2) :18219.
【關鍵詞】特殊管片;抗浮設計;盾構機改造
前 言
南京機場線秣將區間淺埋盾構段是全國首例無工作井盾構法隧道施工技術的試驗段。盾構機從地表始發,然后在淺覆土條件下開挖(避免暗埋施工),最后盾構機在目的地到達地表。該工法可將隧道引道段和隧道段一起通過盾構施工完成,真正實現高效快速施工。該施工技術大大減少征地、拆遷等工程量,高效利用土體和減少能源建設資金的投入,降低施工風險,縮短施工工期等多個優點,對城市建設有著廣泛而深遠的意義。該項目地處由高架段向地下過渡的位置,場地周邊較為空曠,但地面上方有一500KV超高壓國家電網與線路斜交,施工限高12米,采取常規工法安全風險較大,所以選用該段為模擬GPST試驗段,采用斜面始發或到達模擬零覆土的工況下,目前已圓滿完成了超淺埋段施工任務。
1 試驗段工程概況
淺埋盾構段隧道位于南京市江寧區既有將軍大道上,右線盾構段長約123.659m,左線盾構段長約124.591m。本區間盾構段擬采用一臺Ф6340土壓平衡盾構施工,試驗段管片左右線合計204環,左線平曲線半徑R950m,右線平曲線半徑R1000 m,坡度-28‰。始發井盾構覆土4.7米,盾構推進至77環~82環為超淺覆土段,隧道覆土厚度小于0.3D(D為隧道直徑6. 2m,長度7.3m,含覆土漸變段1.3m)。淺埋盾構段隧道斷面主要處于①-2素填土、②-3C2粉土、②-1b2粉質粘土 、④-1b1粉質粘土,有小部分J31-1、J31-2全、強風安山巖,場址區地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水。
2超淺埋及地面出入式盾構風險分析及改進措施
該工法與常規盾構工法之處同,主要在于淺覆土的施工方法,因此應用常規工法施工會產生因"淺"而出現以下風險如:開挖面失穩、盾構機背土、漿液外竄、管片變形和隧道上浮等風險。
2.1 在設計管片選型方面
(1)采用直螺桿代替彎螺栓工藝,以加強管片預緊時的效果;GPST盾構管片每環管片使用斜螺桿(28根/環)、定位棒(6根/環)、通長螺桿(4根/環);(2)在端部增加定位銷以增加片塊與塊之間的咬合效果;(3)增加縱向拉桿以加強縱向管片之前的預緊效果;(4)在隧道底部管片中增加錨桿孔,在隧道成型后注錨桿增加抗浮效果以增加管片外部連接;
2.2 在盾構機及配套設備改進方面
2.2.1 采用緊湊型設計:
由于始發井較小(長30米),將原先67米的盾構全長改造為35米,其中盾體長7.4m,管片穩定裝置10m車架由原來的5節壓縮成2節,原來的循環水箱、空氣壓縮裝置放置在地面,注漿系統和添加劑進行合并且長度進行壓縮,電器系統采用大功率電機2臺且立體放置以節約空間,油脂、系統位置進行改移至中盾內以節約空間,螺旋輸送機和雙軌梁套的管片穩定裝置的中間。
2.2.2 增加管片穩定裝置:
由于本區段覆土比較淺,在零覆土和超淺覆土下,管片易成豎鴨蛋,為此設計了管片穩定裝置,該裝置外徑5400mm且有8個支撐環各支撐1環管片,每環管片兩側有油缸驅動的可伸縮的半圓形頂塊,頂塊圓周上布置了滾輪用來撐住管片,可根據實際情況用油缸調節頂塊的伸縮量,油缸的伸縮行程為0-50mm在特殊情況下可以手動調節每個滾輪的伸縮量;盾構行進時拖動該裝置一起向前走,油缸上配備有壓力和行程傳感器,可檢測每一支撐環的實際狀態然后進行實時控制,能有效保證管片的穩定性。
2.2.3在刀盤設計方面優化
采用大開口率的刀盤設計以便盾構機在零覆土或土壓較低的情況下順利的切削、輸出土體,該盾構的刀盤開口率為60%,刀盤配置為:切削刀134把高度105mm,貝殼刀51把高度135mm,羊角刀8把高度115mm,中心刀1把高度345mm。
2.3 在盾構施工技術方面的改進措施
對盾構推進參數根據地質情況進行嚴格計算,建立合適的土壓,采取小扭矩慢速推進的模式。 由于始發井較小,始發時出土須從車架中間出土,所以只能采用的小土斗進行輸送渣土; 機場線采用小坍落度大比重的改良型惰性漿液進行同步注漿,改良型厚漿特性見下 本工程所使用的惰性漿液具有凝結時間短抗壓強度高等特點,在使用過程中是通過調整原配合比的水膠比、膠砂比、膨水比、粉灰比以及外加劑FDN-3和硅灰來滿足實際施工的需要,如通過減小水膠比或膠砂比可縮短漿液的凝結時間和稠度,適當摻量的減水劑可改善惰性漿液的流動性和提高漿液的抗壓強度,適當摻量的硅灰可改善惰性漿液的抗泌水性,提高漿液的保水性、粘聚性和抗壓強度等反之則相反。在正常推進的過程中定期或不定期的對厚漿漿液進行抽查試驗且做試塊,其中3天抗壓強度不低于1MPa,28天抗壓強度不低于4MPa為合格,厚漿配合比如下表:
2.4 對淺覆土段及零覆土段土體的穩定處理
(1)斜坡面噴射50mm厚的M5水泥砂漿;(2)斜坡面梅花型布置(@3000X3000) ?60PVC泄水花管,泄水管總長1.1m,插入斜坡面76cm。(3)距離斜坡面4.6米處做旋噴樁止水帷幕?600@400;(4)導坑外打設2口降水井,導坑內靠近斜坡面的兩條隧道中間打設1口降水井;(5)在左右線隧道中心做一排隔離加固樁,采用鉆孔灌注樁直徑600mm進行加固,樁的有效長度為11m,加固范圍為65.4m,布置范圍為從盾構0覆土段開始直至65.4m的長度距離,布置范圍內前半段樁的中心距為1.6m,共計14根。后半段樁的中心距為2.1m,設有9根樁,鉆孔灌注樁冠梁取800mm×600mm,長度為40.9m。
2.5 在后期使用階段的抗浮措施
2.5.1管片底部增設錨桿
在隧道垂直中線底部管片左右兩側5.63°和28.13°位置的管片上各預埋一個抗浮錨桿預埋件,錨桿采用全粘結方案桿體采用HRB335級鋼筋,孔徑Ф90mm水泥采用42.5新鮮普通硅酸鹽水泥高壓灌漿,注漿壓力不小于0.6MPa,錨桿自管片外側至土中深度不小于8m,錨桿的打設范圍為自導坑端頭8環管片。
2.5.2增加抗浮板壓重
在左右線零覆土管片分層對稱壓實回填后在地面增加一層25m×23m×0.4m的鋼筋砼壓板,壓板上面做道路綠化帶,綠化帶兩側才是 行車路線以進一步將管片的上浮度降到最小。
3結束語
南京機場線淺埋盾構施工在全國是首例進行超淺覆土施工的,在世界上日本曾經成功的進行過首次淺埋盾構施工,淺埋盾構不僅應用于地鐵施工在市政工程中的大直徑的管道工程、公路隧道及過江隧道工程中會有更廣泛的借鑒意義,但是淺埋盾構施工在一定程度上承擔著很大的風險,通過南京機場線淺埋盾構的順利貫通為我們以后的施工提供了借鑒、指導意義。
參考文獻
[1] 廣州地鐵設計研究院南京機場線淺埋盾構設計圖紙
[2] 地下鐵道工程施工及驗收規范
[3] 盾構法隧道施工及驗收規范
關鍵詞:盾構區間;侵入樁基;臨時豎井;倒掛井壁
Abstract: the construction of metro in the city, in the design of routes inevitably possible invasion of tunnel structure of city building pile foundation, and the reinforced concrete in the pile foundation in the process of shield tunneling on the knife dish damage is larger, and even cause of shield machine downtime, resulting in adverse environmental impact such as the ground collapse, so in order to ensure the safety of shield tunneling construction, shield tunneling before have to invade the structure of reinforced concrete pile structure for processing. Small temporary shaft excavation construction can be dealt with more thoroughly into pile foundation reinforcement and concrete, not only saving caused by shield construction machine downtime of shield machine processing costs, open more to avoid the risk of open.
Key words: shield interval; Invasion of pile foundation; Temporary shaft; Inversion of borehole wall
中圖分類號:TU753.3文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
1.工藝原理
本施工技術是在區間隧道的侵入樁基處增設臨時小豎井,利用人工開挖倒掛井壁的施工方法,邊開挖邊對侵入樁基鋼筋及混凝土進行處理,最后將侵入隧道內的樁基鋼筋及混凝土全部處理干凈,保證盾構掘進施工過程的安全。
豎井開挖和侵入樁基鋼筋及混凝土鑿除完成后,進行豎井基坑土方回填施工,回填過程中隨著回填高度逐步將區間隧道部位的豎井支護體系、臨時型鋼支撐和鋼筋網噴護壁拆除,最后進行場地原貌恢復。施工完成后對所在施工場地無影響。
2.施工工藝流程及操作要點
2.1施工工藝流程
施工準備根據現場水文地質情況,施工降水井;劃定圍護區域,完成場地圍擋施工人工土方開挖,施工圈梁和鎖口土擋墻繼續開挖,架設格柵,同步鑿除侵入樁體,直至隧道底標高自下而上逐步拆除隧道凈空范圍內的格柵,回填土方至地平面,回填土體加固
2.2施工操作要點
2.2.1圍護結構、冠梁、擋土墻及臨時路面鋪蓋系統施工
1 降水井施工
考慮地下水對開挖基坑的影響和增加開挖部位土體側向土壓力,開挖過程中根據地下水情況考慮增加井點降水措施。同時預備一個泥漿泵,以備開挖基坑內降水使用。
1)基坑降水采用坑外降水,降水井在基坑外沿布置,采用管井降水。
2)應在基坑開挖前進行井點降水;基坑降水深度要求降至基坑底最低點以下0.5m,保證基坑在沒有明水的條件下開挖土方。
3)降水過程應伴隨開挖施工過程的始終,待豎井回填后封閉降水井管,灌入細沙。
4)降水施工時保證群井作業,禁止單井作業。
2 圈梁及鎖口擋土墻施工
施工準備完成后,開始人工土方開挖,先把豎井井口圈梁及鎖口擋土墻結構施工凈空挖出,設置1m×1m的鎖口圈梁和1.5m高,0.4m厚的鋼筋混凝土鎖口墻,鎖口圈梁和墻采用C30、P8模筑鋼筋混凝土整體澆注。該范圍內的基坑土體采用土釘支護,掛網噴射C25混凝土。
開挖及網噴具體控制要點明細如下:
1)嚴格準確按規定尺寸和坡度進行基坑開挖。
2)邊坡修整時測量人員保證跟班作業,隨時進行測量,避免錯挖、超挖。
3)噴射混凝土時,由專人檢查網片及土釘桿的安裝,待質檢員和監理檢查合格后,方可施工。
圈梁及擋土墻結構施工控制要點明細如下:
1)鋼筋的品種和質量必須符合設計要求和有關標準的規定。鋼筋進場后,由試驗室進行取樣復試,合格后方可使用。
2)鋼筋表面應保持清潔。如有油污則必須用棉紗蘸稀料擦拭干凈。
3)鋼筋的規格、形狀、尺寸、數量、錨固長度、接頭設置必須符合設計要求和施工規范規定。
4)鋼筋機械連接接頭性能必須符合鋼筋施工及驗收規定。
5)為了防止墻柱鋼筋位移,在振搗混凝土時嚴禁碰動鋼筋,澆筑混凝土前檢查鋼筋位置是否正確,設置定位箍以保證鋼筋的穩定性、垂直度。混凝土澆筑時設專人看護鋼筋,一旦發現偏位及時糾正。
6)模板拼縫寬度超過1.0mm時,要用泡膜塑料填封,并在接縫處貼專用膠帶紙,以防混凝土表面出現蜂窩。
7)按規定使用和移動振動器,防止振搗不實或漏振,中途停歇后再澆搗時,新舊接縫范圍要小心振搗。
8)模板平整光滑,安裝前要把粘漿清除干凈,并滿涂隔離劑,澆搗前對模板要充分澆水濕潤。
9) 在鋼筋較密部位,分次下料,縮小分層振搗的厚度,以防止出現孔洞。
10)拆模板時間必須以混凝土強度為依據,同時還要能保證其表面及棱角不因拆模而受損壞,方可拆除。混凝土養護方式及方法要以混凝土等級、部位及厚度而定,要安排專人定崗工作,質檢員監督。
3 土方開挖、格柵架設
豎井臨時支撐護壁采用安裝格柵網噴支護措施,開挖豎井基坑土方采用人工開挖,開挖過程中隨開挖隨架設格柵和進行網噴C25混凝土護壁體系,并同步對開挖出來的侵線樁基進行鑿除。豎井開挖過程中,按格柵步距隨挖隨噴,及時支護。噴射混凝土厚300mm,每開挖0.50m打設一環Φ42小導管,L=3.0m,水平傾角10~15°,橫向間距為1m,豎向同格柵間距,上下兩層小導管交錯梅花形布置,同時支立一環格柵鋼架,格柵間用Ф22鋼筋進行豎向連接。相鄰兩榀格柵接頭交錯安裝,以保證受力的合理性。在開洞標高范圍內小導管加密(洞口除外),環向間距0.5m。施工期間在豎井壁預埋L100×100×10mm角鋼,以便安裝人行梯。
4 人工回填
豎井開挖和侵入樁基鋼筋及混凝土鑿除完成后,開始進行豎井基坑土方回填,回填過程中隨著回填高度,將區間隧道部位的豎井支護體系、臨時型鋼支撐和鋼筋網噴護壁拆除。填土時按每層0.5m厚度鋪填。每層夯實,夯打壓實遍數不少于2遍。具體如下:
樁基鋼筋及混凝土處理干凈后,則在豎井土方開挖過程中將取出。豎井開挖至井底后(隧道下0.5m),開始進行土方回填。由于盾構穿越需要,回填采取分層破除格柵、分層回填壓實的方法。具體步驟如下:
1)豎井開挖至隧道下0.5m后,經業主、監理、設計及施工單位聯合驗收,確認符合盾構穿越條件后,開始進行土方回填。
2)首先,進行第一層土方回填(0.5m厚)至最下一榀格柵下部,并壓實。
3)將第二層回填土方(0.5m厚)運至豎井中部,破除最下一榀格柵,回填土方至倒數第二榀底部,并壓實。
4)依次將格柵破除、土方回填至區間隧道結構頂部上1.0m處。
5)繼續分層回填土方至地面(剩余格柵不破除)。
6) 回填土的加固:豎井整體土方回填完成后,根據情況,進行回填部位土體水泥漿注漿加固。
3.材料與設備
3.1主要材料與要求
3.1.1鋼筋:根據設計圖紙要求選用質量必須符合國家現行標準的各種型號鋼筋。
3.1.2水泥:采用強度等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥。水泥應有產品合格證和出廠檢驗報告,進場后應對強度、安定性及其他必要的性能指標進行取樣復驗。其質量必須符合國家現行標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB-175)的規定。
3.1.3骨料:細骨料應選用堅定耐久的中砂或粗砂,細度模數宜大于2.5,含水率應控制在5%~7%。粗骨料應采用堅硬耐久的卵石或碎石,粒徑不宜大于10mm。
3.1.4水:宜采用飲用水,應符合JGJ63的要求。
3.1.5外加劑:所用外加劑的品種、生產廠家和牌號符合混凝土配合比通知單的要求,外加劑有產品說明書、出廠檢驗報告及合格證、性能檢測報告,進廠后進行復驗。速凝劑根據水泥品種、水灰比等,通過不同摻量的混凝土試驗選擇最佳摻量,使用前做與水泥的相溶性試驗及水泥凈漿凝結效果試驗,初凝時間不超過5分鐘,終凝時間不超過10分鐘。
4.結語
本施工技術與其它類似施工技術相比較不僅簡化了施工工序,而且工期短,保證了施工安全和施工質量,對類似盾構區間隧道侵入的結構物施工控制具有重要參考價值。
參考文獻
國家標準.建筑工程施工質量統一驗收標準(GB50300-2001).北京:中國建筑工業出版社,2001
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[3]天津建工總集團.建筑施工安全檢查標準(JGJ59-99).北京:中國建筑工業出版社,1999
【關鍵詞】垂直位移監測;傾斜觀測;允許值;警戒值。
中圖分類號: S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、概況
鐘樓始建于明代洪武十七年(公元1384年),位于西安市中心,面積約1377.4平方米,用青磚砌成。它是我國古代遺留下來許多鐘樓中形制最大、保存最完整的一座、屬國家重點保護文物。
鐘樓位于西安城市快速軌道交通二號線(以下簡稱“西安地鐵二號線”)鐘樓站~永寧門站區間,地鐵左、右線隧道分別從其東、西兩側地表下12米(隧洞頂部距地面的距離,洞徑5.4m)處由南而北繞穿而過,繞彎半徑R=600m。
西安地鐵規劃、設計之初已將鐘樓列為重點保護對象,為此有關單位多次進行了專家論證會,為確保鐘樓安全穩定,結合鐘樓現狀,地基基礎等特點,采取了一系列的綜合保護措施。主要有設計規劃措施:將地鐵二號線地下隧道設計為左右線分別從鐘樓東西兩側繞行,使隧道與鐘樓基礎有一定的距離;施工方法工藝措施:采用對鐘樓地基土影響相對較小的盾構法施工,并對掘進速度采取限制措施;地基加固措施:結合隧道埋深、鐘樓文物地基基礎特點,為使地鐵隧道開挖及運營過程中對地基影響降低至最小程度,對鐘樓地基采取灌注樁加固,即在距鐘樓基座外8m,四周布設樁徑1000mm,樁長29.5m,樁間距1.4m,共139根鉆孔灌注樁,并對樁底采取了二次注漿措施。加固措施在地鐵施工前一段時間完成。這些措施的目的是在隧道施工整個過程中,累計沉降量≤5.0mm。
西安地鐵二號線盾構機繞穿西安鐘樓施工的期間,對其及時進行監測,掌握施工對鐘樓的影響,檢驗已采取的保護措施效果,以便根據監測結果及時調整施工參數,在必要時采取保護措施以保證該文物的安全十分必要。
二、監測方案
1基準點的布設
西安地鐵二號線左、右線從鐘樓兩側繞行,距鐘樓東西兩側各約16m。基準點埋設在鐘樓中軸線東西兩側約150m以外,超過了隧道開挖深度的2.5倍,且基準點位于施工影響區以外相對穩定的地區,點位深埋深度約1.5m,其位置應方便由基準點向監測點引測。
2垂直位移監測點的布設
為保持文物外部美觀,沉降觀測點采用不銹鋼標志制作,沉降觀測點布設情況如下:
①一層臺基:外墻體每邊布設6個觀測點,主要在拐角及臺基下通道兩側,通道內部四個拐角各設一點;
②大臺上部(二層):東西兩側二層主要支柱基礎設6個點,大臺上部東西兩側地面各設3個觀測點;
此次鐘樓共布設沉降觀測點36個,其編號一層臺基1~24;大臺上部地面點25~30;二層支柱基礎觀測點A1~A6。各點位置見附圖《西安市鐘樓觀測點布設示意圖》。
3垂直位移監測
鐘樓垂直位移監測由基準點和變形點組成一個二等變形監測網,垂直位移監測網布設成結點網。為提高觀測點的高程中誤差精度,水準結點網中水準線長度控制在350m以內。垂直位移監測采用精密水準儀,幾何水準的監測方法,每次測量時遵循以下原則:
① 由專業測量技術人員施測,監測人員固定。
② 觀測時,儀器避免安置在有大型機械振動影響的范圍內。
③ 盡可能采用相同的觀測路線,相同的觀測環境。
④ 各期觀測使用同一儀器設備。
監測期間,及時掌握施工進度信息,確定盾構開挖位置與鐘樓之間的相對關系,根據施工進度及監測方案適時調整監測周期并注意環境變化,做好記錄。
4數據記錄與處理
觀測數據的記錄采用無紙化作業,采用的電子記錄設備具備水準測量各項限差控制,滿足《規范》限差要求,確保野外觀測獲得合格的監測數據。
野外觀測結束后將觀測數據進行水準網嚴密平差計算。生成沉降點匯總數據庫和基準點匯總數據庫,同時繪制相關的垂直位移監測曲線,及時對監測成果進行數據分析處理,并提出下一步解決方案。
三、垂直位移監測結果分析
通過對西安地鐵二號線施工過程中穿越鐘樓的垂直位移監測結果,繪制觀測點時間-沉降量曲線圖:
根據上述時間―沉降量曲線分析可知,在地鐵鐘樓站基坑施工及盾構左右線通過鐘樓期間各監測點累計沉降量介于3.09~4.46mm,均未超過設計允許值(設計允許值為±5mm),且在整個監測期間沉降量變化值較小。
綜上所述,西安地鐵二號線盾構施工在繞穿鐘樓過程中對其主體產生的沉降影響較小,各監測點的總沉降量均在預先設定的控制值范圍內。
四、結論
1.對鐘樓垂直位移監測結果表明,施工方在盾構通過鐘樓前采取的灌注樁加固措施有效,制定的施工工藝方法可行,起到了保護鐘樓古文物安全的作用,對今后類似工程有借鑒意義。
2.盾構機在通過鐘樓過程中對鐘樓造成了一定影響,同時盾構機振動對鐘樓自身結構造成的影響更大。
3.盾構機在穿越鐘樓過程中,由于對周圍的土體相互擠壓,造成部分垂直位移監測點上升。
附圖: 參考文獻:
[1]《中華人民共和國文物保護法》
[2]《陜西省文物保護管理條例》
[3]《工程測量規范》(GB50026-2007)
[4]《建筑變形測量規范》(JGJ 8-2007)
[5]《國家一、二等水準測量規范》(GB/T 12897-2006)
[6]《歷史文化名城保護規劃規范》(GB50357―2005)
關鍵詞:盾構施工;風險;風險控制
中圖分類號:U455.43 文獻標識碼:A
一、盾構施工中存在的風險
(一)盾構進出洞風險
盾構在工作井內始發掘進必須鑿出預留洞口的鋼筋混凝土后,才能將盾構推入洞口,盾構刀盤轉動切削洞口外土體。由于鑿出預留洞口的鋼筋混凝土需要較長時間,洞口土體暴漏時間過長會引起土體坍塌進入工作井,影響盾構始發;如遇含水飽和的砂性土,極易引起大量水涌入工作機,造成嚴重的工程事故,延誤工期和造成巨大的經濟損失。尤其是大直徑盾構由于埋設大和洞口面積大,盾構始發的風險更大,對洞口土體加固的質量要求更高。加固的整體性和抗滲性至關重要,加固體與井壁密封性不能出現缺陷點。
(二)難以預測的不良地質及障礙物風險
由于地質勘探的局限性,要全面了解盾構穿越地層的地質 情況及是否存在障礙物比較困難,給地鐵盾構法隧道施工埋下了極大的風險隱患,無法保證施工的安全性和可靠性;一旦無法保障預測結果的真實性和可靠性,不僅增加施工及掘進的難度,還極有可能引發施工安全事故,產生災難性的后果。
(三)地表、建筑物、既有線路及重要管線的沉降風險
盾構法施工會引起隧道周圍土體松動和沉陷,它直觀表現為地表沉降。受其影響的隧道附近地區的基礎構筑物將產生變形、沉降或變位,在不同程度上影響隧道沿線地面建筑物和地下管線的安全.情況嚴重的會出現地面建筑裂縫、傾斜、地下管線開裂,甚至坍塌。在對盾構進行掘進時通常會導致地層損失,與此同時也會給隧道周圍的地層帶來擾動或者剪切破壞 以上兩方面是促使地面出現沉降現象的基礎原因。由于地層損失而產生的地面沉降,絕大部分都會在施工建設期間表現出來。通過剪切破壞的再固結而產生的地面沉降情況,一般而言在砂性土中表現得比較快,而在粘性土中則需要延續比較長的時間
(四)盾構開倉與換刀作業風險
隨著地質條件的變化,隧道掘進過程需要對刀具進行更換,尤其是當巖石強度較高時,更換刀具的頻率更高。更換刀具時,換刀人員需要進入土倉內對刀具進行更換。土倉內空間狹窄、濕滑,刀具重量大裝卸困難,作業時很容易造成作業人員受傷。如果出現開挖掌子面不穩定、換刀地段處于江河底或者地層冒出有害氣體等情況,作業人員更隨時有生命的危險。所以進入土倉內更換刀具是盾構施工過程中一項風險較大的作業工序。
二、盾構施工中風險控制
(一)盾構進出洞施工風險應對
嚴格按地下工程防水施工驗收規范標準要求施工;加強工作井的降水、排水措施;在洞口及進洞一定范圍內進行凍結加固,保證凍結質量;施工時,以車站結構中的兩端頭井作為盾構的出發井及接收井,推進前需設置可靠的臨時支座來承受盾構千斤頂的推力,盾構進出工作井時應采用地基加固等可靠的輔助措施;盾構機要有可靠的軸線定位系統,如:激光導向,陀螺儀定位系統。可靠的地面三角網及井下引進導線系統,每隔一定距離設吊架(欄)對軸線跟進測量。每環襯砌測量與設計軸線的偏差。發現偏差及時緩慢糾偏。測量儀器有全站儀和水準儀,特點是精度高,需要經常校驗。
(三)下穿建筑物、管線的沉降控制
1、下穿建筑物
若建筑物樁基較深,侵入盾構隧道的洞身,應進行樁基拖換或拆除該建筑物并對樁基礎進行處理,盾構機方可通過。若建筑物樁基較淺,沒有入侵盾構隧道,或者建筑物無樁基,盾構下穿該建筑物時,應采取以下防范措施:(1)進一步詳細勘察,確定建筑物樁基具置、樁徑、樁長等基礎資料,進一步明確區間隧道與樁基的位置關系(2)根據工程實際情況,選擇進行地表注漿或洞內注漿等措施。(3)盾構施工時,合理設置土壓力值,保持正面的平衡,防止超挖和欠挖;(4)穿越時降低推進速度,控制總推力,減少土層擾動。(5)穿越前調整好盾構姿態,穿越時減少糾偏次數及糾偏量,減少土體的擾動;(6)保證一次穿過,不能中途換刀,如果實在避免不了在上部地段換刀,事先要準備充足的預案。首先從盾構前部預留的超前加固裝置對土倉上部及前方頂部的土體進行注漿加固,以保持開挖面穩定不出現塌方,然后再對土倉加氣壓后更換刀具。(7)加強建筑物的監控量測,根據建筑物的性質、結構形式、基礎形式等建立不同的控制值,通過監控量測及時掌握建筑物的變形情況,及時調整施工工藝,確保建筑物保護管理在可控狀態。
2、下穿或斜穿管線
(1)加強施工過程監測,在區間隧道施工過程中,必須對地面、土體以及管線實施全過程監測、及時提供監測措施信息和預報,以便評估盾構施工對地下管線的影響程度,預報可能發生的安全隱患。(2)加強施工過程控制,合理優化盾構施工參數,嚴格控制每一施工步序的地表沉降值或水平位移值。
(四)開倉門與換刀注意事項
1、開倉門注意事項
開倉門前應先打開人倉和土倉之間的減壓球閥(如果閥芯堵塞時用鐵絲通開),待土倉內外氣壓平衡后,再拆下螺絲,最后打開壓板,在松開壓板螺絲的過程中,要嚴格注意土倉內壓力的變化,發現異常時,馬上擰緊螺絲,以防異常情況發生。在進行刀盤檢查前應準備好聯絡、通信工具,并安排專人值班,以確保刀盤檢查和換刀過程中,人倉、操作室和地面監控室之間的信息暢通。土倉門打開后,應先由盾構隊土建工程師對刀盤前方土體的穩定性及地下水情況進行確認,并得出是否具備進行刀盤檢查的條件,當符合條件后,方可進行刀盤檢查;當條件不符合時,應先采取應急措施,如用大錘將木板(長1m,厚30mm,頭部帶尖)向前上方打入刀盤和土倉的縫隙,以及給刀盤進土口每隔10cm打入木支撐等,嚴防土體塌方造成對檢查人員的傷害。
2、換刀措施
在盾構施工中,不同的地質情況換刀采取的措施不同,通常的做法有:在自然圍巖條件下換刀;在地層預加固的條件下換刀;如采取旋噴樁加固,攪拌樁、微型樁、袖閥管加固方式。在壓縮空氣條件下進行換刀作業。
確認檢查、更換刀具的時間也很關鍵,通常刀盤檢查時間的確定根據地層情況和盾構機掘進的參數變化來判斷,根據經驗,通常在下列情況下要進行刀具檢查,視情況進行更換刀具。在硬巖地區每推進二十米檢查一次;在礫質粘性土中每推進三百米檢查一次;當掘進參數:如推進速度、總推力、刀盤扭矩等發生異常時進行檢查。
某盾構工程處于硬巖地區,糾偏困難;推力比同等地質條件下大,但速度、扭距等明顯低得多;扭矩>300t.m、推力,推進速度較低,同時推進頻繁跳閘,此工程采用以下措施進行換刀:
每十環進倉檢查刀具磨損情況,因為大連有小半徑區間,使用擴挖刀時為了保證切削半徑,磨損至8 mm時更換,更換下的超挖刀可作為正面滾刀使用,周邊滾刀在磨損到10mm左右更換,更換下來以后也可作為正面滾刀使用,正面滾刀和中心滾刀在磨損到15mm時進行更換,保障刀具的修復價值.換刀前根據磨損情況分析,結合地勘報告選擇合適的換刀點,避免在地質不穩定的地段換刀.過重要建筑物前必須檢查刀具,保證一次通過重要路段.換刀前通過土壓力顯示和打開球閥確認水土位置,確認在半倉以下后緩慢打開倉門,先由技術人員戴防毒面罩和氣體檢測儀進入土倉確認無有毒氣體和掌子面情況穩定后方可進入實施換刀。
參考文獻