中间风井

2024-09-13

中间风井篇1

关键词：盾构过中间风井,盾构姿态控制,管片拼装

0 引言

随着城市化进程的发展, 交通压力越来越大, 地铁作为三维交通的重要部分在解决城市交通拥堵方面发挥着不可替代的作用。目前, 城市地铁建设正在如火如荼的进行。盾构作为隧道开挖的先进机具, 以其开挖速度快、劳动强度低、扰动小及地下作业等优点在地铁建设中被广泛运用。但是由于地质条件、场地限制等各方面原因, 有些中间风井被设计成小净空尺寸, 这给盾构施工带来一定的施工难度, 因此掌握盾构过小净空中间风井的施工技术显得更为关键。

1 工程概况

南京南站站—岔路口站区间始于岔路口站北端, 经R=350 m左转弯曲线及R=400 m右转弯曲线至南京南站站, 区间采用盾构法施工, 整个工程投入两台德国海瑞克ф6390土压平衡盾构机施工。区间左线长度为2 025.937 m, 右线长度为2 032.823 m, 总长4 065.76 m, 采用环宽为1.2 m的C50, P10钢筋混凝土管片, 管片外径6 200 mm, 内径5 500 mm, 根据设计要求在区间左右线中间K6+950处设置一座事故风井, 区间竖井、竖井通道、泵站在此合建, 区间竖井净空为7.5 m×3.2 m, 前期作为施工竖井, 能满足运输渣土、材料和人员出入等功能, 竖井两侧分别设计了长度为6 m暗挖通道 (盾构在此处过站) (见图1) 。中间风井处在该段隧道最低点, 该处地质为中风化泥质粉砂岩, 盾构设计线路在此区间从13‰下坡变为13‰上坡。

2 工程难点分析

中间风井竖井通道宽度仅为6 m, 而盾构机的主体长度为7.8 m, 即盾构机长度大于过站长度, 于是就产生了盾构机刀盘进站而盾尾仍留在土体中, 当二次始发开始后盾尾才完成进站这样一个难题, 因此给盾构机检修、测量及姿态控制、管片拼装形式选择及负环管片拆除等工作带来一定困难。

2.1 盾构机检修

由于二次始发的准备工作 (如:换刀工作、尾刷更换等) 不能同时进行, 因此对盾构机检修工作的要求更为严格。

2.2 测量及姿态控制

1) 中间风井空间有限, 对洞门钢环进行测量复核很不方便。

2) 区间隧道较长, 给地下控制网布设及联系测量工作带来很大的麻烦。

3) 中间风井竖井通道长度小于盾体长度, 在未完全进站时, 就开始进行二次始发掘进施工, 不利于盾构出站掘进姿态的控制。

4) 中间风井接收架弧形混凝土基础前期提前完成, 不可调整, 不利于接收托架中线控制。

2.3 管片拼装形式选择及负环管片拆除

由于矿山法中间风井通道内施工作业空间小, 且属于密闭结构, 洞内吊装作业难度相对较大, 从施工操作难易程度、工期及造价等方面进行综合考虑, 盾构采用拼装半环+整环管片的方式通过中间风井联络通道。

3 施工方案简介及主要施工内容

3.1 施工方案简介

管片拼装方式采取半环与全环管片拼装结合, 每隔2环半拼装1个全环, 半环管片只拼装底部3块A型管片, 半环管片通缝拼装, 上半部分空缺管片的位置, 使用203圆钢顶管作为纵向支撑, 临时管片只贴软木衬垫, 不需贴止水条。

3.2 主要施工内容

盾构机过中间风井是指从盾构机顺利贯通进入中间风井联络通道 (接收) 到盾构机从中间风井联络通道二次始发脱出风井联络通道 (始发) 的整个施工过程。其间工作内容包括:洞门环板安装、浇筑混凝土导台、洞门破除、洞门位置复核测量、盾构推进进站、刀盘维修加固、临时管片拼装及加固、盾构二次始发等内容。

4 主要施工工艺

4.1 浇筑安装混凝土接收托架

混凝土接收托架由混凝土导台和钢轨两部分组成, 导台里程为K6+947~K6+953。导台采用C30混凝土回填, 盾构机步进中心线比隧道设计中心线高20 mm~30 mm, 托架中心线要与隧道设计中心线相吻合, 混凝土接收托架要通过锚筋与风井底板固定牢靠 (见图2) 。

4.2 盾构机过中间风井时姿态控制

1) 对进出站洞门钢环多次测量, 并请测量中心进行复核确定其准确位置。

2) 在盾构机到达中间风井前50环对所有测量控制点进行一次整体、系统的控制测量复测和联测。

3) 盾构机到达中间风井前调正盾构姿态, 盾构机中心轴线比设计轴线高20 mm~30 mm。

4.3 盾构过中间风井时管片拼装

为了保证提供盾构推进和二次始发的反力并能方便顺利拆除负环, 中间风井处的管片拼装采取了以下措施:

1) 根据设计尺寸要求中风井共拼负环5环 (见图3) , 采取整环+半环的拼装方式, 负环点位均为16点 (封顶块在正上方) , 管片全部采用标准环, 整环与半环 (3块标准块) 间隔拼装, 半环管片与整环管片之间上半部 (16, 14, 2号点位, 以油缸为参照) 通过203钢管做成的钢支撑连接 (见图4) , 每个钢支撑都焊有一个吊装螺栓用于安装钢支撑, 钢支撑上留有手孔方便穿管片螺栓。

2) 在进入中间风井的第2, 3环螺栓处加垫40 mm厚100 mm×150 mm的钢板, 以便将来管片拆除时通过割掉钢板释放管片间的纵向力。

4.4 盾构在中间风井内推进措施

1) 推进过程中刀盘不旋转, 采用拼装模式顶进。

2) 盾构姿态由于接收托架固定时已确定, 则盾构姿态应与接收托架一致。

3) 推进过程要注意管片螺拴一定要及时进行复紧。

4.5 盾构机风井内维修

盾构进入中风井后进行刀具更换、刀盘耐磨条补焊、铰接密封更换、盾尾刷检修及更换, 对平时注浆不太顺畅的注浆管进行检修, 并对四个注浆管进行全面的清洗。

4.6 盾构从中间风井二次始发

盾构机从中间风井再次始发所用反力由管片及支撑钢管共同提供, 始发阶段总推力按700 t进行设计, 上半部设计推力250 t, 下半部设计推力450 t, 尤其上半部千斤顶总推力一定要控制在250 t以内, 在管环的3, 9, 12点位置设置方木撑以防管环整体松动。

5 结语

施工过程中, 严格按照施工工艺中的技术要求, 控制施工参数, 特别是在盾构姿态控制、管片拼装方式、盾构施工参数上积累了宝贵经验, 圆满完成了盾构机的接收、检修、二次始发等施工任务, 同时在负环管片拆除上, 克服了施工空间小的不利因素, 做到了安全高效的拆除, 为后期结构施工赢得了时间。通过对各工序的不断总结和完善, 形成了盾构机过小净空中间风井的技术标准, 为今后盾构施工提供了宝贵的施工经验。

参考文献

[1]刘建国.深圳地铁盾构隧道技术研究与实践[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[2]竺维彬, 鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].北京:中国科学技术出版社, 2006.

[3]董建刚.土压平衡盾构推进中施工管理过失的研究[D].广州:中山大学硕士学位论文, 2009.