前言
盾构施工技术的不断发展与运用为城市建设带来了一定的发展先机, 因此越来越被广泛应用。但是与其他施工项目不同的是盾构施工技术要对房屋结构、地表沉降量、不均匀沉降量等因素进行控制, 因此才能够确保整体工程的顺利实施, 避免不必要安全因素的发生。本文将以武汉8号线3标段越江隧道工程为例总结施工中的重难点并针对施工技术要点进行分析。
一、工程概况
黄浦路站-徐家棚站越江区域包括8号线一期工程在长江二桥上游约450m处下穿长江, 越江区间隧道约3185.545m, 隧道穿越江面宽度约1500m, 隧道外径12.1m, 平面最小曲线半径700m。越江隧道纵断面最大纵坡+27.49‰, 最大覆土36.5m;江中最大覆土21.2m, 最小覆土11.04m, 水深最大处可达31.92m (按长江武汉段警戒水位27.3m) , 最深处位于水下59.28m;水土压力极限值6.74bar。
二、泥水平衡盾构施工关键技术
1、盾构机工作原理
运用国际上先进的气压复合式泥水平衡盾构机进行区间盾构隧道施工, 刀盘旋转空间也成为开挖仓, 开挖仓和气泡仓之间用一道隔板进行分隔, 当刀盘开始旋转时开挖面的泥土被挖下, 沿刀盘的开口落至泥水仓的泥浆中, 然后经前闸门、碎石机后经出浆管排出。出浆管负责将支护泥浆和泥土泵送到地面的泥水分离站中。盾构机上的常压区域和高压区域由隔板分开, 工作室内的压力相较于隧道开挖面上的水压和土压较高, 为维持开挖面的稳定性通常由气压平衡仓来进行压力的平衡性。
2、主机
2.1、盾壳
盾壳由钢板焊接制成, 其结构设计可以承受10bar静态和8bar动态的流体压力, 主要有前盾 (切口环) 、中盾 (支撑环) 及盾尾三个部分组成, 其中前盾和中盾部位均有螺栓组装连接。其中前盾遮罩刀盘后部、主驱动及人闸, 中盾遮罩推进油缸及管片拼装机, 盾尾确保管片周边以及盾构隧道的密封性, 起防水作用。
2.2、主驱动
通过螺旋将主驱动外圈固定在盾体上, 刀具的更换空间可以通过伸缩油缸带动沿外圈内侧的铜滑排前后移动;由螺栓和主承轴内齿进行刀盘法兰的连接, 变频电机驱动主承轴的内齿圈带动刀盘旋转;在盾体上有两个限位器, 通过限位器防治主驱动外齿圈的转动。
3、主要施工方法
3.1、不同地质情况下的盾构掘进方案
将刮刀、齿刀等刀具运用于全断面软土及砂层, 采用“小转速、低扭矩、强冲刷”的策略完成掘进;在复合地层要依据不同的岩土状况采用滚刀、先行刀、刮刀等刀具配置, 运用“小转速、低贯入度、大扭矩、强冲刷”的策略完成掘进。
3.1.1、同步注浆
为保证管片与围岩之间的密实度在盾构掘进中进行同步注浆, 同步注浆量通过注浆压力及理论注浆量“双控制”。管片和围岩之间的环形间隙通过3台自带双活塞注浆泵分6路进行同步水泥砂浆注入, 水泥砂浆由洞口砂浆拌和站拌制。管片背后环形间隙的二次补强注浆由盾构掘进的地表沉降情况决定。
3.1.2、管片拼装
首先将门式吊机将管片运送至盾构工作井或者吊装孔的管片车上, 然后经由运输车、吊机、转运吊机、喂片机运输至管片拼接机出进行管片拼装。
3.2、正常段掘进施工
盾构掘进作业流程见下图所示。
3.3、施工控制标准
3.3.1、隧道防水控制标准
隧道施工中防水施工的有效控制对未来100年使用中都有非常重要的意义。因此本单位在结合国内外优秀的施工方案与实际情况后, 对防水材料和施工工艺都进行了严格的控制, 以满足工程设计与运营的需求。
由于区间隧道的防水等级为二级, 所以在施工区间除结构表面允许有少量水渍外其他地方不允许渗水, 结构表面的的总湿渍必须小于防水面积的1/500, 任意100m2防水面积上湿渍不超过3处。
3.3.2、隧道沉降控制标准
在隧道盾构施工中为了保证施工的安全性和施工质量, 必须确保盾构所穿越建筑物和长江防洪大堤等地区的沉降度。沿路建筑物、大堤包括管线的安全可以通过控制隧道沉降来减小地表的沉降。通常情况下沉降值控制在+10mm~-30mm的范围内能够确保沿途建筑物和管线的安全性, 避免不安全事故的发生。在实际施工中, 通过对掘进参数的调整、采用新材料盾体空隙填充剂等措施, 成功而定将整个隧道施工段内地表及建筑物沉降控制在了2mm内, 确保了隧道高安全性、高质量施工。
结束语
综上所述, 在泥水平衡盾构施工关键技术中要在掌握盾构机施工工作原理的基础上结合实际的施工方案与地质状况进行相应的施工方案的选择, 在施工过程中要对隧道的防水和地表沉降进行控制, 确保工程的安全性和耐久性。
摘要：随着交通技术以及经济的不断发展, 为了进一步方便人们的生活扩大经济交流途径, 泥水平衡盾构施工技术也越来越被广泛应用于各个工程中。本文以武汉8号线3标段越江隧道工程为例对该技术的关键部分进行探究, 以期能够进一步推动我国泥水平衡盾构施工技术的进步, 加强我国整体经济的连接与发展。
关键词：泥水平衡,盾构,施工技术,越江隧道
参考文献
[1] 李章林.超大直径泥水平衡盾构施工时建筑物保护技术研究[J].地下空间与工程学报, 2011, S1:1470-1473+1513.