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探究泥水盾构接收盾体平移关键技术

毛思晓 汪怀园
  
一起文学
2022年14期
中交二航局成都城市建设工程有限公司 四川 成都 610000

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摘要:本文针对福州地铁某区间左线泥水盾构接收盾构机在接收时,为克服左线不具备客观吊装条件而采取盾构机左右线之间的平移施工,进而保证顺利接收吊装出井的施工案例,该施工案例在国内盾构施工中不多见,因此,本次施工过程的成功经验为以后国内相关地铁盾构施工案例提供宝贵设计思路和实际施工经验。

关键词:盾构机 平移 横向 纵向

1盾构机平移工程概况

1.1接收井概况

某区间盾构接收端为地下三层岛式车站。接收端端头井底板尺寸为24.4m*13.4m吊装孔尺寸为10.5m*7m,标准段与端头井底板落差高度为1.6m。端头井中间设置临时柱,临时立柱与端墙壁柱距离为10m。

接收端东侧有110KV高压电缆线,高压电缆线距离围护结构仅1.5米,电缆线高度18米。泥水盾构吊装需350T履带吊,大臂长度30米。110KV电缆线与履带吊大臂安全距离不足,吊装风险大。且端头井距离围挡距离仅为8.4~13.7m,接收端场地无法满足350t履带吊安装及站位条件。区间左线盾构机接收后无法直接在端头进行吊装,需将盾构机由左线平移至右线后进行吊装。

1.2盾构平移概况

区间左线所使用盾构机主机长约10.8m,采用钢套筒接收,由于场地限制无法直接进行大件吊装,根据接收端底板场地条件以及吊装工况盾构机在钢套筒接收后先行对盾尾进行切割吊装,再将盾构机刀盘、前盾、中盾及钢套筒整体从左线平移至右线进行吊装作业。

1.3盾构机概况

本次平移盾构机相关参数如下表所示:

2平移施工前的准备工作

2.1导台预埋件安装

①在钢套筒安装前,对端头井底板进行清理,对盾构机平移所需预埋钢板及平移钢板进行定位安装。

②钢板铺设完成后对钢板标高及高差进行测量确保钢板位置及标高符合实际要求。

③预埋钢板锚固必须牢固,预埋钢板锚固钢筋焊接饱满,定位标高与导台标高一致,盾构正式平移前在平移钢板上涂抹黄油,减小盾构平移时底座与混凝土导台的摩擦力。

2.2钢套筒安装

为确保盾构顺利接收,钢套筒必须按要求安装到位,安装前对钢套筒高程进行复测,钢套筒内部填充回填料,反力架及钢套筒加固按照盾构接收方案加固到位。钢套筒接收的优势: ①钢套筒接收工法的适应能力较强,地质条件对其产生的限制性作用相对较小,几乎在各类地层中都可得到有效的应用; ②可省去端头加固作业; ③钢套筒经过简单修整后可循环利用。[1]

3左线盾体平移施工

3.1盾体纵向平移

3.1.1工况分析

由于履带吊使用位置受限,左线使用平移方案,将左线盾构机平移至右线进行吊装。因此钢套筒下面需预先布设钢板。左线接收将重点分析下接收时姿态对钢套筒的影响和平移方案的实施。

盾构平移前施工内容:盾构机平移前需拆除钢套筒上半盖、后端盖及反力架,并将盾尾及拼装机先行吊出后将盾构机刀盘、前盾、中盾以及两段钢套筒底座整体进行平移。

3.1.2纵向平移方案

盾构机纵向平移将盾体连同钢套筒下部一起平移至盾体具备横向平移的位置,使用100t的2个液压千斤顶顶推钢套筒底部,千斤顶使用电动液压千斤顶,千斤顶通过液压泵站控制,顶推主机时,控制两个油缸的油压压力和油缸的伸出速度一致,以此来控制两个千斤顶的同步,顶推时严格观察主机移动情况及油缸伸缩情况,如有异常立即停止加压,重新调整后再进行加压,调整水平位置,使盾构机水平姿态符合设计要求。纵向平移距离约2300mm。

3.1.3纵向平移总结

在纵向平移过程中主要有以下几点需要注意:

(1)盾体在钢套筒内平移前要预先焊接固定足够的圆钢于钢套筒底部作为盾体滑行水位支撑受力点。

(2)为了达到标高要求,前盾和刀盘下面与钢套筒底部之间的填料在纵向平移完成后还是需要清除的。使用4kw水泵连接水带接高压水枪配合加长钻杆的电钻搅动方使盾体满足平移要求。实际操作起来很不好把握成效,应提前充分考虑到处理或预处理措施。

(3)顶推时,一定要保证工装加固到位,避免出现工装变形或撕裂,图中筋板已经开始出现了轻微的变形了,应及时增设筋板焊接固定。

(4)由于实际情况比理想化存在更多不确定性,2个100吨的液压千斤顶根本满足不了实际纵向平移要求,因此实际使用的是2个200吨的液压千斤顶。

3.2盾体横向平移

3.2.1盾体横向平移方案

盾构机平移需从左线平移至右线吊装孔满足盾构吊装条件。盾构机及钢套筒横向顶推平移距离为16000mm,过程中为减少牛腿靠山焊接量,利用支垫顶铁顶推,计划顶推9次。

平移使用100t的2个液压千斤顶顶推钢套筒底部,将主机连同钢套筒在预先铺设钢板上一起平移至右线,千斤顶使用电动液压千斤顶,千斤顶通过液压泵站控制,

顶推时,控制两个油缸的油压压力和油缸的伸出速度一致,以此来控制两个千斤顶的同步,顶推时严格观察主机移动情况及油缸伸缩情况,如有异常立即停止加压,重新调整后再进行加压,调整水平位置,使盾构机水平姿态符合设计要求。

顶推时油缸第一缸顶在侧墙上,在每根油缸底部与侧墙接触的地方垫一块

0.5m*0.5m的2cm钢板,用来保护侧墙不被损坏。顶推时,考虑前边较重,后部较轻,重心偏于始发托架的前部,选择受力点时将油缸选择靠前位置。

3.2.2横向平移总结

由于横向平移限于油缸行程的原因,每次伸出1m就要停止工作了,就要重新加固延伸工装。16m的总平移行程一共经历了20次左右的顶推过程。横向平移使用的也是两个200吨的液压千斤顶。

在横向平移过程中需要注意的地方列举几点如下:

(1)首先,考虑从左线到右线的上坡路径(导台差10cm高度)和左右线两次导台施工且间隔时期过长导致连接缝处出现冷缝,部分混凝土浇筑难免与泥浆混合,致使浇筑混凝土破碎和松垮的情况,因此产生的平移基面不平整情况在铺设2cm钢板之后依然对盾体平移产生了较大的阻力。因此选用一组200吨规格的液压千斤顶是满足施工的基本标准。

(2)在实际平移施工中,按照预先设计方案,可以控制两个油缸的油压压力和油缸的伸出速度一致,以此来控制两个千斤顶的同步。实际操作上,我们使用的千斤顶并不能做到这一点,两个油管串联的千斤顶内部油压几乎时刻保持等大一致。因此,无法通过控制油压来控制油缸伸出速度。这就导致了油缸伸出速度的不一致,表现为

一长一短,因为两个油缸顶的位置极难满足刚好受力满足基本一致的理想情形。实际操控中,试着将伸出行程较长的一个油缸关闭来单独伸长较短的一根,而单独一个千斤顶满负荷工作情况下根本伸不出去,因为平移的阻力远大于单根千斤顶的推力。因此,实际施工后会发现千斤顶越顶越斜,这样不仅对油缸受力安全产生隐患,也对平移过程的顺利完成产生羁绊。斜着顶推对工装都存在破坏性,2cm的钢板都可以直接被顶穿。

(3)因此,只能从受力位置着手寻找到受力基本一致的两个点进行顶推方可有效避免斜着顶推。在实际施工中,改变原设计思路,从重心位置相邻架设两个千斤顶,因为理论上这样最可能使两个千斤顶满足受力相近的情况,实际上确实如此,顶推过程变得很顺利,大大减少了由于盾体倾斜产生的纠偏时间,也避免使用了很多加固工装的成品型钢。

国内在地铁施工中也有采用类似平移方法的案例,在盾构始发中,李艳辉[2]采用盾构空推技术和盾构曲线始发技术解决了无盾构始发场地的难题。在采钢板平移的案例中,张士民[3]介绍了盾构在弧形导台上和平面轨道上空推技术,以及钢板接触移动法和滚珠转盘移动法平移施工技术。因此在盾构机接收平移方面有借鉴也同样存在很大的空白需要不断累积经验智慧。

最后吊机吊装前,要对现场情况做详细的调查,对有限的作业场地进行合理布置,合理确定吊机支座位置,综合协调,确保吊机顺利作业,同时安排专职人员对其进行监控。出入场线盾构机吊装、吊拆前,做好详细规划,协调相关部门对道路进行封闭,疏解交通,确保安全[4]。

4盾体平移的优越性分析

(1)克服施工场地条件限制,将盾体从不构成吊装条件的左线平移到可以完成盾体吊装的右线是最好的也是唯一可行的方法;

(2)利用钢板预先铺垫固定将盾体及钢套筒下半环形成的整体进行平移既是减少平移施摩阻力的有效途径也是克服导台高差创造平滑顺延的平移路径的高明设想和有力举措;

(3)盾体纵向平移施工中将盾体和钢套筒分步拆解且在推移盾体的下方设置圆钢是减少钢套筒与导台上预埋钢板的摩阻力和盾体与钢套筒之间摩阻力的创造性方法,分步拆解平移工作的难度同事也大大提高了整个盾体平移过程的成功率;

(4)结合现场实际在盾体纵向平时施工中根据盾体与钢套筒形成整体的重心位置,并结合千斤顶的有效行程以近20次左右的推动次数,以此来分解平移作业的难度并利用这些次数不断调节盾体平移方向,确保盾体与千斤顶的受力方向尽可能垂直,这样既保证了千斤顶使用过程的安全也保证了盾体最终达到真正平移的效果。

5结束语

福州地铁某区间左线泥水盾构接收盾构机在结合并克服客观条件情况下为保证顺利接收采用平移施工方案取得了圆满成功并为后期相关施工提供了宝贵经验。

参考文献

[1]武孝徽.过江隧道大型泥水盾构接收施工工艺[J].四川建材,2021.47(3):123.

[2]李艳辉 .暗挖隧道盾构竖井小半径曲线空推分体始发技术[J].施工技术,2018,47(10):96-100.

[3]张士民.盾构空推及平移施工技术总结[J].建筑机械化,2019,40(12):59-61.

[4]翁振华.近接深基坑的软弱地基加固及盾构吊装技术研究[J].铁道建筑技术,2020( 7) : 135-138,144.

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