地铁施工盾构机选型及施工组织探讨

(整期优先)网络出版时间:2022-01-17
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地铁施工盾构机选型及施工组织探讨

张勇

中国水利水电第三工程局有限公司 四川省成都市 610200


摘要:随着人们生活水平的提高,带动了我国各个行业领域的进步。交通行业快速发展。其中,盾构法是地铁工程中的一项关键施工技术,将盾构机械在地中推进,基于盾构机外壳与管片支撑四周围岩,使用切削装置进行土体开挖,同步拼装预制混凝土管片来形成隧道结构,对地铁工程的机械化、现代化发展有着重要意义。然而,在工程建设期间,由于现场地质情况复杂多变,对盾构机性能质量与施工组织管理水平有着较高要求。因此,为规避地铁盾构掘进施工风险,实现工程预期建设目标,本文对地铁施工中的盾构机选型与施工组织问题进行了探讨。

关键词:地铁施工;盾构机选型;施工组织;优化措施

引言

随着城市规模迅速扩大,城镇化进程的快速推进,世界各地的农村人口慢慢地向城市集中。人们的日常生活中越来越多地开始向着地下空间发展,这为地铁建设创造了各种优势,盾构法作为在地下空间中地铁施工过程中最为广泛应用的技术。200多年前盾构法的最初设想在诞生于英国,1825年,在英国的泰晤士河下诞生了世界上第一条隧道,此次隧道的掘进采用了高6.8m、宽11.4m的矩形盾构系统进行施工。盾构法在我国起步较晚,1969年,我国成功采用盾构法建成了第一条盾构铁路——某地铁1号线,筑造了中国首条地铁工程,自此,我国城市轨道交通建设迈入了飞速发展的新时代。

1盾构机选型原则

(1)适用性原则。要求所配置盾构机设备满足各项性能指标要求,并具备到头易于更换、配备气压舱、具备铰接系统、独立存在加泥与加泡沫系统等使用功能。同时,根据工程设计要求与现场地质情况,对盾构机结构体系与功能模块进行优化调整。(2)技术先进性原则。在多个种类盾构机的使用性能均满足实际施工需要与设计要求的前提下,需要从技术先进、可操作性、刀头使用寿命等维度进行综合评分,从中配置综合评分最高的盾构机,以此提高地铁施工水准,为工程质量提供保障。(3)经济合理性原则。为控制工程造价成本,避免产生不必要的成本支出,在确保盾构机设备使用性能达标的前提下,可以选择配置现有的盾构机设备,而非新购盾构机。

2地铁施工中盾构机的施工组织及质量控制措施

2.1衬砌的拼装

一般来说,管片是地铁隧道的直接受力结构,作为盾构法施工的极其主要的部分,管片能否保质保量地准确安装不仅影响着隧道的施工质量,而且对盾构机接下来的正常运行产生巨大影响,更重要的是很有可能造成安全隐患造成不可估量的损失。盾构机后部已经组装完毕的部分可以在盾构机进行下一步推进的时候提供直接的反作用力。良好的分段姿态可以使盾构机在推进过程中保持良好的姿态。良好的盾构姿态也会产生良好的段组装。在整个施工环节,管片的拼装与盾构机的推进相辅相成。因此,每一个施工段在管片拼装工序操作前,务必进行详细检查,确认管片种类是否正确;密封垫粘结有无脱落;同时在确认管片的吊装孔预埋位置正确,封堵盖、逆止阀质量完好无缺,以及混凝土的握裹牢固,管片接头使用的螺母、螺栓、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后,方可进行安装。每个管片在拼装结束后要及时进行各方面检查并拧紧各个方向的螺栓,防止该环脱出盾尾造成不可估量的损失。在隧道掘进过程中,有必要观察和记录段内是否存在裂缝和其他损伤。如果是这样,选择一个合适的时间来修复管片。

2.2施工准备阶段

为减小各方面因素对地铁工程质量造成的影响,在正式施工前,应组织开展前期准备工作。首先,对地铁暗挖段、断面点、暗挖贯通面等部位进行测量定位,测量项目包括净空测量、复核测量、测量导向平台内径等,全面掌握工程现场环境情况,采取相应的处理措施,如处理特殊部位的土方超/欠挖问题、调整盾构机空推隧道轴线偏差等。其次,制定盾构机空推步进方案,在已知的初期支护与管片背后间隙值、各区段设计工程量、填料空隙率等信息基础上,准确计算各区段的回填量与砂浆用量,将方案作为开展同步注浆与管片安装作业的指导性文件。再次,为改善前后工序环节之间的衔接性,有效控制周边地表的沉降值,组织开展暗挖段地铁隧道的抽排水与回灌作业。最后,对盾构机的始发与到达端头部位的环境情况进行检查,确定一切无误后,即可开展盾构机掘进作业。

2.3片拼装过程控制

在盾构掘进过程中,管片属于非常核心的施工部分,其在盾构保护壳的保护作用下,在盾构机的尾部拼装成环形,从而形成隧道结构,这也是体系管控中的重要环节。在具体的管控过程中,应注意以下三点内容:第一,做好管片制作过程的监管,委托驻场监理对于管片的生产过程进行监督,确保材料出厂后的合规性;第二,在管片进场前需要对其进行质量验收,并会在空旷区域完成预拼装,以此来校验材料的合规性,对于不满足要求的管片也会及时进行调换,确保其应用质量;第三,做好施工过程的监督工作,在管片成环后做好质量验收,及时返工不合规部位,提升管片的应用效果。

2.4盾构过铁路段掘进控制

根据某铁路区域的工程地质条件,下穿过程应匀速、连续,保证盾构机平稳通过。在沉降区内管片背后二次注浆,提高地面监测频率。选用优质盾尾油脂,在盾构下穿铁路段加强盾尾油脂的注入,正常油脂注入量为25~30kg/环,穿越铁路地段时注入量调整为45~50kg/环,防止盾尾漏水。对于线纵坡变化大的区段采用稳坡法推进,减少对地层扰动。在盾构机进入津秦客专与京津城际延伸线下方过程中,覆土厚度及水土压力基本无变化,结合试验段通过情况,设定更加合理的掘进参数,保证盾构机平稳、姿态准确,改良渣土和易性,在掘进中同步注浆和径向注浆同时进行,控制地表沉降。选择合适时间通过京津城际铁路线,确保盾构施工对铁路的影响降至最低。严格控制出土量,根据理论计算量结合之前盾构机推进经验数据确定最佳同步注浆量,根据后期沉降监测情况及时加强二次注浆。严格控制管片拼装质量,确保管片不出现渗漏水情况。

2.5工期合理交叉

在地铁工程施工阶段,往往面临着工期紧张与现场组织筹划编制困难的问题,如果逐项开展各专业施工活动,虽然可以降低施工组织管理难度,避免产生专业冲突,但却会延长施工工期,致使工程无法如期竣工交付。因此,为满足工期要求,在施工组织期间,需要采取工期合理交叉措施,协同开展土建、铺设轨道、机电设备安装与盾构掘进作业。例如,在车站施工阶段,先行组织盾构始发端施工,提前将盾构机下井安装,确保盾构机后配套一次下井。随后,拆除站台层轨行区的部分排架,在盾构机折返施工前,完成站台层的轨道铺设作业,移交站台层。此外,在面对复杂地形条件时,通过调整工期与施工组织计划,还将起到降低施工难度与追赶工期进度的作用。施工企业与参建单位进行协商讨论,选择在方案中采取岩溶孔洞封堵措施,并采取双线盾构掘进方式,在阜埠河路站至碧沙湖站右线率先穿过湘江岩溶区,在预定工期节点内完成洞通施工。

结语

综上所述,为建设优质地铁工程,全方面满足工程建设质量、进度工期等方面的要求。因此,施工企业应遵循适用性、技术先进性、经济合理性原则,结合工程实际需要,做好盾构机设备选型工作。同时,深入了解施工组织内容与质控要点,落实上述优化措施,做到对各道工序的合理衔接。

参考文献

[1]罗鸣.地铁施工盾构机选型及施工组织[J].设备管理与维修,2020(14).

[2]房兴红.浅谈地铁施工盾构机的选型[J].科技创业家,2013(02).

[3]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.