廣州市軌道交通三號線客

1、廣州市軌道交通三號線客摘 要 文章簡要地介紹了盾構(gòu)法施工的根本概念和工法要點(diǎn),對廣州軌道 交通 三號線客-大區(qū)間盾構(gòu)施工的技術(shù)方案做了初步 總結(jié) 與評價(jià),并根據(jù)施工過程中的實(shí)際體會(huì),深化 研究 了技術(shù)要點(diǎn)和管理 方法 ,可為今后進(jìn)一步進(jìn)步盾構(gòu)法施工技術(shù)程度作 參考 。關(guān)鍵詞 盾構(gòu)隧道 盾構(gòu)機(jī) 施工技術(shù)1 工程概況客-大(客村至大塘)區(qū)間為兩條平行的別離式單線圓形盾構(gòu)隧道,左右線總長為3076.93m(其中盾構(gòu)隧道長3016.93m),共設(shè)3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道、1個(gè)泵房、1個(gè)中間風(fēng)井及左右線擴(kuò)大段礦山法隧道、8個(gè)接口洞門。 客-大區(qū)間圓形隧道外徑6.0m,內(nèi)徑5.4m,管片厚度300mm,管片寬度1.5

2、m,分塊數(shù)為6塊,采用錯(cuò)縫拼裝。環(huán)間采用三元乙丙橡膠止水條止水,同步注漿填充管片與地層空隙。管片混凝土強(qiáng)度等級為C50,抗?jié)B等級不小于S12。該區(qū)間隧道沿線建筑物密集,有170多棟樓房,其中確定房屋樁基底到隧道頂面之距小于3m的共有14座。 區(qū)間YCK8+230至YCK8+668.4段圍巖主要為全風(fēng)化和可塑至硬塑狀殘積層,圍巖級別為級,土層自穩(wěn)才能較好,但強(qiáng)度較低,且隧道埋深較淺,整體穩(wěn)定性相對較差。盾構(gòu)隧道采用一臺(tái)海瑞克6.25m復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)從大塘站北端頭右線盾構(gòu)工作井下井拼裝始發(fā),向北掘進(jìn),在客-大區(qū)間暗挖段洞室內(nèi)調(diào)頭后,返回向南掘進(jìn)左線,在大塘站北端頭盾構(gòu)工作井解體吊出。盾構(gòu)隧道

3、掘進(jìn)過程示意見圖1。本工程的主要特點(diǎn)和難點(diǎn)是盾構(gòu)在密集建筑群下的推進(jìn)和盾構(gòu)機(jī)在暗挖地下洞室內(nèi)的調(diào)頭?？?大區(qū)間盾構(gòu)施工場地分為兩個(gè)階段,右線施工為第一個(gè)階段,施工場地在大塘站北部;左線施工為減小軌道運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)距和便于附屬構(gòu)造施工,將盾構(gòu)場地轉(zhuǎn)至客-大暗挖區(qū)間的施工豎井場地。2 客-大區(qū)間盾構(gòu)施工的總結(jié)與討論在客-大區(qū)間盾構(gòu)施工過程中,針對工程的特點(diǎn)、地質(zhì)情況和現(xiàn)有的施工技術(shù)程度,借鑒兄弟單位的成功經(jīng)歷,認(rèn)真研究優(yōu)化,提出并施行了不少的成功的方案。2.1 盾構(gòu)機(jī)2.1.1 盾構(gòu)機(jī)的選型原那么盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵,一般的選型原那么是要適宜隧道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、地質(zhì)特點(diǎn)、環(huán)境特點(diǎn),選型要有針對性。但是一臺(tái)

4、盾構(gòu)機(jī)價(jià)值幾千萬元人民幣,又有10km的壽命,對施工區(qū)域廣闊的 企業(yè) ,在選型時(shí)不能僅看到眼前的工程,還要應(yīng)對可能出現(xiàn)變化的條件(尤其是地質(zhì)變化),所以,盾構(gòu)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)選擇要考慮一定的通用性。 海瑞克盾構(gòu)機(jī)在廣州軌道交通二號線工作良好,成為首選?？?大區(qū)間盾構(gòu)經(jīng)過2.5km的掘進(jìn),其主要技術(shù)性能、參數(shù)根本滿足施工要求,但對付硬巖很困難。隨著施工中的體會(huì)和廣泛理解,海瑞克盾構(gòu)機(jī)還存在許多需改良的地方。(1)盾構(gòu)機(jī)的推力和刀盤的扭矩 刀盤的扭矩設(shè)計(jì)為4500kN·m,脫困扭矩為5300kN·m。實(shí)際使用中,在軟巖、軟硬不均地層中,常有超過設(shè)定扭矩值而自動(dòng)停機(jī)的問題。尤其在

5、采用土壓平衡形式粘性土層中掘進(jìn)時(shí),扭矩也很大,經(jīng)常超過設(shè)定值。從 目前 使用情況來看,推力與扭矩的設(shè)置是不匹配的,即推力可減小,扭矩還應(yīng)適當(dāng)增加,應(yīng)詳細(xì)地 計(jì)算 驗(yàn)證,修正設(shè)計(jì)。(2)刀盤的轉(zhuǎn)速按海瑞克的設(shè)計(jì),刀盤的轉(zhuǎn)速設(shè)定為兩檔,低檔為03r/min,高檔為36r/min。使用高檔(36r/min)是通過加大液壓油流量來實(shí)現(xiàn)的,從而影響了機(jī)械壽命和設(shè)計(jì)強(qiáng)度。理論證明,刀盤轉(zhuǎn)速只需要3r/min以下就可以滿足施工要求。(3)刀盤與刀具刀盤的開口率客-大盾構(gòu)機(jī)刀盤的開口率不能變化,且中心區(qū)開口率小,不適應(yīng)有粘性軟土地層的需要,易形成泥餅。拉瓦特、海瑞克都已制造了開口率可調(diào)的盾構(gòu)機(jī),不僅能適應(yīng)各種

6、地層的掘進(jìn),而且為在不良地層下?lián)Q刀提供了一定的平安保障。單刃滾刀、雙刃滾刀及刀間距海瑞克的雙刃滾刀設(shè)計(jì)從理論看來對付40MPa以上的巖石已非常困難。雙刃滾刀要同時(shí)破200mm左右范圍的巖石,肯定不如單刃滾刀破100mm范圍巖石的效果好。在軟硬不均的巖層中,應(yīng)采用單刃滾刀及相應(yīng)的刀盤設(shè)計(jì),刀間距應(yīng)取85mm左右。(4)變頻電機(jī)直接傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)海瑞克采用液壓傳動(dòng),但隨著變頻技術(shù)的日益完善,采用變頻電機(jī)直接傳動(dòng)比液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)多,首先是變頻電機(jī)直接傳動(dòng)的機(jī)械效率高;其次可以減少發(fā)熱環(huán)節(jié),減少冷卻水用量,減小噪音,且使用維護(hù)相對簡單,所以應(yīng)選擇變頻電機(jī)直接傳動(dòng)。(5)便于操作維修的人性化設(shè)計(jì)威爾特、小

7、松盾構(gòu)機(jī)在通道、管片拼裝工作臺(tái)的設(shè)計(jì)上大大優(yōu)于海瑞克,人員可以直接在通道上從操作室到盾體前部。(6)注漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)要保持同步,二次注漿設(shè)備也應(yīng)設(shè)計(jì)在后拖臺(tái)車上,并要求在不影響正常掘進(jìn)的情況下,可以進(jìn)展二次注漿施工。以上僅就盾構(gòu)機(jī)的一些問題進(jìn)展 分析 ,結(jié)論是:海瑞克應(yīng)做出設(shè)計(jì)理念的清理和設(shè)計(jì)方案的改良。2.1.3 盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化與零部件的代用盾構(gòu)機(jī)應(yīng)有大量的構(gòu)造部件可國產(chǎn)化,現(xiàn)已國產(chǎn)化的絕大部分是鋼構(gòu)造件,對于許多泵(如泡沫泵、膨潤土泵等)及液壓管路、空壓機(jī)、皮帶輸送機(jī),國內(nèi)已有成熟的電器設(shè)備、零部件可直接代用,但國產(chǎn)刀具還需進(jìn)一步研究。輔助性的螺栓、擋板進(jìn)口一件動(dòng)輒幾百元,而代用自制產(chǎn)品僅

8、幾十元。2.1.4 盾構(gòu)機(jī)的保養(yǎng)與維修做好盾構(gòu)機(jī)的保養(yǎng)與維修是保證盾構(gòu)機(jī)正常工作,尤其是保證盾構(gòu)機(jī)使用壽命的關(guān)鍵。建立強(qiáng)迫保養(yǎng)制度非常重要,但根本的保證是要培養(yǎng)一班穩(wěn)定的純熟維修保養(yǎng)人員,包括技術(shù)干部和技術(shù)工人。2.2盾構(gòu)施工的主要配套設(shè)備2.2.1施工平面設(shè)計(jì)是配套設(shè)備選型的前提關(guān)鍵設(shè)備龍門吊的起重才能、跨距、提升高度、卸土方向及方式是決定龍門吊設(shè)計(jì)和造價(jià)的重要參數(shù)。客-大盾構(gòu)始發(fā)井洞口大且長,周圍還有風(fēng)亭和出入口,平面布置給龍門吊設(shè)計(jì)和造價(jià)帶來很大的影響,功能復(fù)雜、造價(jià)高、故障率也高。管片擺放、下井的位置也影響管片龍門吊或汽車吊的配置。管片進(jìn)場擺放既要便于管片運(yùn)輸車的進(jìn)場卸貨,又要便于及時(shí)

9、選擇管片的點(diǎn)位和下井。理論證明,平面布置應(yīng)以盡量減小提升土斗龍門吊的壓力為原那么,由此才能保證掘進(jìn)進(jìn)度。2.2.2 運(yùn)輸方案的選擇與機(jī)車車輛的配置采用一列車將一環(huán)碴土運(yùn)完,并足量供應(yīng)同步注漿漿液等輔助材料,有利于快速掘進(jìn)。但要求盾構(gòu)機(jī)后配套,即皮帶運(yùn)輸機(jī)要足夠長,機(jī)車牽引力足夠(因?yàn)榈罔F線路縱坡一般較大),機(jī)車、車輛制動(dòng)性能良好。理論證明,采用兩列車裝完一環(huán)碴土的方案只要安排合理,各項(xiàng)工作穿插進(jìn)展,總體講不會(huì)影響進(jìn)度。這樣,可以選擇小噸位的機(jī)車,能減少投資。機(jī)車、碴車編組,還有許多方案可設(shè)計(jì),如保證不連續(xù)掘進(jìn)“雙機(jī)車分部牽引方案等,應(yīng)進(jìn)一步研究。2.2.3 漿液拌合設(shè)備對同步注漿漿液的拌合設(shè)備

10、及配套設(shè)施一定要符合環(huán)保要求,事后采用措施效果不佳。本工程因轉(zhuǎn)場后環(huán)保要求高,只能增加一輛運(yùn)輸車,將經(jīng)初拌的潮料運(yùn)至場內(nèi)加水二次拌合。2.2.4 管片模具的選型 采用左、右轉(zhuǎn)和標(biāo)準(zhǔn)三類管片,對寬管片擬合曲線及糾偏均有利,封頂塊也在上部,但要注意左右轉(zhuǎn)環(huán)的模具及產(chǎn)量要大于用于曲線擬合的數(shù)量,以供糾偏時(shí)使用。2.3輔助添加材料2.3.1泡沫劑、膨潤土泥漿根本功用是改良土體,在粘性土中對防止泥餅形成等有很好的效果,泡沫劑并非法國的就好。在軟、硬不均的巖層中掘進(jìn),適當(dāng)添加泡沫或澎潤土泥漿,能起到冷卻、光滑的作用,有助于減少刀具磨損。2.3.2 盾尾油脂要到達(dá)相當(dāng)?shù)恼扯?以能抗衡地層土水壓力、注漿壓力,

11、質(zhì)量不能模糊,國產(chǎn)的盾尾油脂完全能用。要特別注意,在始發(fā)前一定要將尾刷內(nèi)的油脂徹底填滿,日常的自動(dòng)加注也要經(jīng)常檢查,保護(hù)尾刷,保證盾尾密封。2.4 盾構(gòu)掘進(jìn)的主要施工方案2.4.1 盾構(gòu)在軟巖地段的掘進(jìn) 該地層的掘進(jìn),要在保證注漿量的前提下,控制好土艙壓力,盡量做到快速平衡施工。要加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)要及時(shí)反響到盾構(gòu)機(jī)操作室,以調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),確保平安可靠掘進(jìn)?？?大區(qū)間盾構(gòu)由于施工控制嚴(yán)格,提早做出預(yù)測,實(shí)行了信息化施工,在建筑群下軟土層的掘進(jìn)中,無坍塌,隆降控制在+5mm-15mm之間,確保了環(huán)境平安。在粘性土中掘進(jìn)特別要注意防止泥餅的形成,采取加泡沫、設(shè)定適宜的略低的土艙壓力、適當(dāng)控

12、制推進(jìn)速度和推力等措施是有效的。2.4.2 盾構(gòu)在硬巖地段的掘進(jìn) 在該地層掘進(jìn)首要的是保護(hù)刀具、刀盤,要強(qiáng)迫性地對刀具、刀盤按時(shí)進(jìn)展檢查,適時(shí)更換、修復(fù)。在硬巖富水地層,管片上浮是一種較為普遍的現(xiàn)象。采取改良同步注漿漿液的配合比、縮短漿液初凝時(shí)間、足量注漿是防止管片上浮的主要措施,同時(shí)加密管片姿態(tài)的測量頻率,根據(jù)測量結(jié)果,適當(dāng)將盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)壓低于設(shè)計(jì)軸線,補(bǔ)償因管片上浮對軸線的偏離。2.4.3盾構(gòu)在軟硬不均地層中的掘進(jìn)在軟硬不均地層中掘進(jìn),為保護(hù)盾構(gòu)及其刀具,不宜追求太高的施工進(jìn)度。在此地層中掘進(jìn)必須控制掘進(jìn)參數(shù),推力不宜太大,刀盤轉(zhuǎn)速不宜太快(一般為1.0r/min左右),刀具貫入量不宜太深(

13、一般為5mm/轉(zhuǎn))。同時(shí)掘進(jìn)期間要經(jīng)常、有方案地檢查刀具、刀盤狀況。2.4.4 同步注漿的控制同步注漿首先要把握好漿液配合比,否那么容易造成堵管現(xiàn)象(表1)。在軟土區(qū)應(yīng)以控制注漿量為準(zhǔn),在硬巖區(qū)應(yīng)以注漿壓力為主要控制參數(shù)。對制漿、運(yùn)輸過程的管理要到位,注漿手要精心操作,發(fā)生堵管要采取措施及時(shí)疏通,不能大意。2.4.5管片的選型和拼裝盾構(gòu)機(jī)VMT系統(tǒng)能預(yù)測5環(huán)擬拼裝管片的型號和點(diǎn)位,但施工中不要完全照辦,還要本著糾偏不能過急的原那么,并考慮現(xiàn)場所存放各類管片的數(shù)量,確定管片型號的選擇。管片拼裝是質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),不必太快,拼裝機(jī)操作手是關(guān)鍵,環(huán)向螺拴應(yīng)注意緊固。因推進(jìn)千斤頂分為四組,在盾構(gòu)機(jī)推

14、進(jìn)時(shí)一定要把握各組推力不要相差過大。2.5輔助施工方案2.5.1盾構(gòu)井端頭加固方案2.5.2 建筑物保護(hù)方案 廣州市地下鐵道設(shè)計(jì) 研究 院提供了建筑物保護(hù)設(shè)計(jì)方案,根據(jù)其檢算結(jié)果,結(jié)合實(shí)際情況,我們對原方案做了較大的改良:僅對東風(fēng)二小學(xué)教學(xué)樓采用樁基托換,其它房屋的樁基采用筏板托換加固的方法,筏板厚度為0.4m,使原有樁基與筏基形成結(jié)合根底,進(jìn)步房屋根底的承載力,同時(shí)利用筏板根底的剛度調(diào)整地層不均勻變形的應(yīng)力。采用改良的方案施工,盾構(gòu)機(jī)通過后地層沉降全部控制在容許范圍內(nèi),房屋未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象,到達(dá)了加固效果,降低了本錢。2.5.3 始發(fā)期間運(yùn)輸方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是使用臨時(shí)出土口進(jìn)展出碴進(jìn)料,但臨

15、時(shí)出土口為兩盾構(gòu)單位共同使用,牽扯兩個(gè)單位的協(xié)調(diào)和設(shè)備的租賃。提出始發(fā)運(yùn)輸?shù)母牧挤桨?采用從車站北端左線盾構(gòu)井口出土,即右線掘進(jìn)時(shí)布置一道岔,把列車轉(zhuǎn)到左線北端頭出土口進(jìn)展出碴進(jìn)料。這樣既保證了進(jìn)度,還省去租用一個(gè)月40t龍門吊及分擔(dān)軌底梁的費(fèi)用,也為地鐵車站設(shè)計(jì)中是否設(shè)置臨時(shí)出土口提供 參考 。2.5.4 盾構(gòu)機(jī)通過中間風(fēng)井的礦山法隧道方案盾構(gòu)機(jī)通過中間風(fēng)井礦山法隧道采用拼裝臨時(shí)管片的方案。盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前,在礦山法隧道按盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)位置澆筑弧形導(dǎo)臺(tái),以作為盾構(gòu)機(jī)的支撐平臺(tái)和滑行軌道。2.5.5 盾構(gòu)機(jī)在地下洞室的調(diào)頭由于三號線在客村站以南設(shè)有與二號線的聯(lián)絡(luò)線及折返線,其隧道斷面變化大,用暗挖法

16、施工。因此,盾構(gòu)機(jī)不能在客村站內(nèi)調(diào)頭或吊出,采用了在暗挖段特設(shè)的擴(kuò)大洞室內(nèi)進(jìn)展盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭。為此,對方案進(jìn)展了深化的研究、優(yōu)化。按照最終確定的方案,在2004年元月至2月順利地完成了地下洞室內(nèi)的調(diào)頭。其方案如下:(1)盾構(gòu)機(jī)主體在擴(kuò)大的地下洞室內(nèi)調(diào)頭。(2)后拖臺(tái)車?yán)冒低趨^(qū)間豎井及右線的大斷面隧道調(diào)頭并轉(zhuǎn)至左線。(3)經(jīng)反復(fù) 分析 ,屢次與業(yè)主、暗挖承包商聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào),在調(diào)頭的同時(shí),進(jìn)一步施行了轉(zhuǎn)場方案,即在盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭后將原設(shè)在大塘站的龍門吊等場內(nèi)設(shè)備移至客村暗挖豎井場地,從暗挖區(qū)間的豎井出土、進(jìn)料、通風(fēng)、供電、給排水。轉(zhuǎn)場后,為左線掘進(jìn)、后續(xù)附屬工程施工、保證工期都創(chuàng)造了良好的條件,同時(shí)減少資金投入,降低了本錢。3 總 結(jié)(1)盾構(gòu)法施工是一個(gè)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程,其施工技術(shù)方案確實(shí)定,一定要從土建、機(jī)械、平安、 經(jīng)濟(jì) 各個(gè)方面綜合權(quán)衡,認(rèn)真比選。唯有統(tǒng)籌安排,才能確保盾構(gòu)平安、快速、平衡的施工,本錢才能得到有效控制。(2)盾構(gòu)法施工要充分掌握和判斷地質(zhì)情況,以此作為選擇適宜的盾構(gòu)機(jī)型、合理的掘進(jìn)形式和掘進(jìn)參數(shù)的根據(jù)。要標(biāo)準(zhǔn)地、實(shí)在地實(shí)行信息化施工,對盾構(gòu)法施工是既有條件又非常必要。(3)盾構(gòu)法施工管理要以盾構(gòu)機(jī)為中心,作為盾構(gòu)法施工的關(guān)