盾構(gòu)法施工工序:
主要有土層開挖、盾構(gòu)推進(jìn)操縱與糾偏、襯砌拼裝、襯砌背后壓注等。這些工序均應(yīng)及時而迅速地進(jìn)行,決不能長時間停頓,以免增加地層的擾動和對地面、地下構(gòu)筑物的影響。
土層開挖
在盾構(gòu)開挖土層的過程中,為了安全并減少對地層的擾動,一般先將盾構(gòu)前面的切口貫入土體,然后在切口內(nèi)進(jìn)行土層開挖,開挖方式有:
①敞開式開挖。適用于地質(zhì)條件較好、掘進(jìn)時能保持開挖面穩(wěn)定的地層。由頂部開始逐層向下開挖,可按每環(huán)襯砌的寬度分?jǐn)?shù)次完成。
②機(jī)械切削式開挖。用裝有全斷面切削大刀盤的機(jī)械化盾構(gòu)開挖土層。大刀盤可分為刀架間無封板的和有封板的兩種,分別在土質(zhì)較好的和較差的條件下使用。在含水不穩(wěn)定的地層中,可采用泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡式盾構(gòu)進(jìn)行開挖。
③擠壓式開挖。使用擠壓式盾構(gòu)的開挖方式,又有全擠壓和局部擠壓之分。前者由于掘進(jìn)時不出土或部分出土,對地層有較大的擾動,使地表隆起變形,因此隧道位置應(yīng)盡量避開地下管線和地面建筑物。此種盾構(gòu)不適用于城市道路和街坊下的施工,僅能用于江河、湖底或郊外空曠地區(qū)。用局部擠壓方式施工時,要根據(jù)地表變形情況,嚴(yán)格控制出土量,務(wù)使地層的擾動和地表的變形減少到最低限度。
④網(wǎng)格式開挖。使用網(wǎng)格式盾構(gòu)開挖時,要掌握網(wǎng)格的開孔面積。格子過大會喪失支撐作用,過小會產(chǎn)生對地層的擠壓擾動等不利影響。在飽和含水的軟塑土層中,這種掘進(jìn)方式具有出土效率高、勞動強(qiáng)度低、安全性好等優(yōu)點。
盾構(gòu)推進(jìn)操縱與糾偏
推進(jìn)過程中,主要采取編組調(diào)整千斤頂?shù)耐屏?、調(diào)整開挖面壓力以及控制盾構(gòu)推進(jìn)的縱坡等方優(yōu)質(zhì)蓄排水板法,來操縱盾構(gòu)位置和頂進(jìn)方向。一般按照測量結(jié)果提供的偏離設(shè)計軸線的高程和平面位置值,確定下一次推進(jìn)時須有若干千斤頂開動及推力的大小,用以糾正方向。
此外,調(diào)整的方法也隨盾構(gòu)開挖方式有所不同:如敞開式盾構(gòu),可用超挖或欠挖來調(diào)整;機(jī)械切削開挖,可用超地基處理設(shè)計挖刀進(jìn)行局部超挖來糾正;擠壓式開挖,可用改變進(jìn)土孔位置和開孔率來調(diào)整。
襯砌拼裝
常用液壓傳動的拼裝機(jī)進(jìn)行襯砌(管片或砌塊)拼裝。拼裝方法根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求,可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。通縫拼裝是使管片的縱縫環(huán)環(huán)對齊,拼裝較為方便,容易定位,襯砌圓環(huán)的施工應(yīng)力較小,但其缺點是環(huán)面不平整的誤差容易積累。錯縫拼裝是使相鄰襯砌圓環(huán)的縱縫錯開管片長度的1/2~1/3。錯縫拼裝的襯砌整體性好,但當(dāng)環(huán)面不平整時,容易引起較大的施工應(yīng)力。襯砌拼裝方法按拼裝順序,又可分為先環(huán)后縱和先縱后環(huán)兩種。先環(huán)后縱法是先將管片(或砌塊)拼成圓環(huán),然后用盾構(gòu)千斤頂將襯砌圓環(huán)縱向頂緊。先縱后環(huán)法是將管片逐塊先與上一環(huán)管片拼接好,最后封頂成環(huán)。這種拼裝順序,可輪流縮回壓力管道帶壓開孔封堵和伸出千斤頂活塞桿以防止盾構(gòu)后退,減少開挖面土體的走動。而先環(huán)后縱的拼裝順序,在拼裝時須使千斤頂活塞桿全部縮回,極易產(chǎn)生盾構(gòu)后退,故不宜采用塑料蓄排水板批發(fā)。
襯砌背后壓注
為了防止地表沉降,必須將盾尾和襯砌之間的空隙及時壓注充填。壓注后還可改善襯砌受力狀態(tài),并增進(jìn)襯砌的防水效果。壓注的方法有二次壓注和一次壓注。二次壓注是在盾構(gòu)推進(jìn)一環(huán)后,立即用風(fēng)動壓注機(jī)通過襯砌上的預(yù)留孔,向襯砌背后的空隙內(nèi)壓入豆粒砂,以防止地層坍塌;在繼續(xù)推進(jìn)數(shù)環(huán)后,再用壓漿泵將水泥類漿體壓入砂間空隙,使之凝固。因壓注豆粒砂不易密實,壓漿也難充滿砂間空隙,不能防止地表沉降,已趨于淘汰。一次壓注是隨著盾構(gòu)推進(jìn),當(dāng)盾尾和襯砌之間出現(xiàn)空隙時,立即通過預(yù)留孔壓注水泥類砂漿,并保持一定的壓力,使之充滿空隙。壓漿時要對稱進(jìn)行,并盡量避免單點超壓注漿,以減少對襯砌的不均勻施工荷載;一旦壓漿出現(xiàn)故障,應(yīng)立即暫停盾構(gòu)的推進(jìn)。盾構(gòu)法施工時,還須配合進(jìn)行垂直運輸和水平運輸,以及配備通風(fēng)、供電、給水和排水等輔助設(shè)施,以保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度,同時還須準(zhǔn)備安全設(shè)施與相應(yīng)的設(shè)備。
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