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软土地层大断面管幕—箱涵推进工法操作原理

2022/07/16122 作者:佚名
导读:软土地层大断面管幕—箱涵推进工法适用范围 《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》适用粉质黏土、淤泥质黏土和黏土等地层的大断面地下通道工程,尤其对浅埋式不能明挖的大断面或超大断面地下通道施工更具优势。例如穿越铁路、高速公路、机场跑道等的大型下立交工程。 软土地层大断面管幕—箱涵推进工法工艺原理 《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》的工艺原理叙述如下: 一、钢管幕 钢管幕形成纵向具有一定刚度的管幕梁,当

软土地层大断面管幕—箱涵推进工法适用范围

《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》适用粉质黏土、淤泥质黏土和黏土等地层的大断面地下通道工程,尤其对浅埋式不能明挖的大断面或超大断面地下通道施工更具优势。例如穿越铁路、高速公路、机场跑道等的大型下立交工程。

软土地层大断面管幕—箱涵推进工法工艺原理

《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》的工艺原理叙述如下:

一、钢管幕

钢管幕形成纵向具有一定刚度的管幕梁,当箱涵网格的迎面推力小于主动土压力时,地面产生沉降。在此工况下,由于上排管幕能分担部分上覆土荷载,可以减小开挖面的土压力并且抑制地表沉降;当网格箱涵的迎面推力大于被动土压力时,地表变形为隆起,在此工况下钢管幕的作用又表现为抑制地表变形。

四周密封的钢管幕切断地下水通道,使得管幕内土体自由水得不到补充,有利于开挖面稳定。

二、箱涵顶进

利用软土地层时空效应原理,箱涵网格在挤土推进时能在开挖面前端形成土拱,充分发挥土体的抗剪强度,减小了网格处土压力。土压力通过网格与土体接触面的摩擦力平衡。

网格内不挖土的挤土推进工艺使地面隆起。网格内适当挖土又使得地表发生沉降,通过不同的推进工艺和挖土量可动态调节地表变形,使其在容许的范围波动。

软土地层大断面管幕—箱涵推进工法施工工艺

  • 工艺流程

《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》的箱涵顶进总体施工流程见图1,钢管幕施工流程见图2,箱涵顶进施工流程见图3。

图1 总体施工流程图

图2 钢管幕施工流程图

图3 箱涵顶进施工流程图

  • 操作要点

《软土地层大断面管幕—箱涵推进工法》的操作要点如下:

一、钢管幕顶进施工要点

1.钢管幕顶进高精度方向控制(图4)。

图4 钢管幕顶进

必须采取有效的措施保证钢管幕顶进精度,否则影响钢管之间的闭合、严重时会阻碍箱涵推进施工,为此应注意以下要点。

1)激光反射诱导装置:在掘进机内配备了反射形方向诱导装置(RSG),利用激光发射点把顶管机本体偏移量、应纠偏量和纠偏量等分别显示在操作盘的电视屏上,便于纠偏和控制。

2)掘进机内倾斜仪传感器示踪:通过机内的倾斜仪传感器,实时掌握掘进机的倾角和旋转角度,以便及时纠偏和纠正偏转角度。

3)激光导向:由工作坑内的激光经纬仪的激光点射向机头测量中心靶上,通过机内摄像头把光点偏移量摄录,并在地面TV显示屏上显示。以指导纠偏操作。

4)辅助纠偏导向装置:对钢管幕顶进,由于后续钢管幕是焊接而成,仅依靠机头纠偏导向,并不能较好地引导整体钢管幕的顺利直行。为此,在机头后面紧跟三节过渡钢管。管节之间采用F形管的接头形式,并安装楔形橡胶止水带。在接头处还设置拉杆装置和防偏转装置,使得钢管幕既满足轴线控制要求,又不致产生旋转而使锁口不能正确相接。

5)纠正偏转角度:当掘进机显示出偏转角度以后,可以通过变换刀盘旋转方向和在机头内单侧设置配重的方法纠正。

2.钢管幕进、出洞口措施

土体加固:对工作井进、出洞段的软土进行加固,可采用注浆加固或者水泥搅拌桩,加固后的土体强度在0.8~1.0MPa左右。

3.钢管锁口密封止水措施

钢管幕顶进前,在机头和钢管二侧加设注浆孔。钢管幕顶进过程中,通过注浆孔向锁口部位和管道外壁压注触变泥浆,一是减少锁口对土体的扰动,二是减少钢管幕的推进阻力和地表变形。钢管幕顶进后。要及时利用注浆孔对触变泥浆进行固化处理。固化材料选用纯水泥浆。减少地面沉降。固化过程中应按顺序进行,还应严格控制水泥浆的注浆压力和注浆量。

4.钢管幕顶进顺序

为了减小钢管幕施工次序对地表沉降及管幕变形的影响,采取先顶进底排管幕再顶进上排管幕的施工工艺。

5.钢管幕形成后,应在管幕内全部压注低强度等级混凝土。压注前应在管幕尾端设置排气孔并在管幕内的上部预置注浆管,以便对管幕上部的空隙进一步压注水泥砂浆,使管幕内的空隙充满固体。

二、箱涵顶进施工要点(图5)

图5 箱涵顶进图

1.箱涵进、出洞技术

1)进出洞口土体加固:为保证箱涵出洞过程。土体稳定性,必须对工作井外侧土体进行加固根据稳定性计算结果确定加固范围。

2)洞口管幕梁制作:在推进面上的支撑拆除前,应把全部钢管幕与上部混凝土支撑连成一体,形成钢筋混凝土管幕梁,应对管幕梁的横向跨度进行验算,必要时设置中间支撑点。

3)洞口止水装置:密封止水装置设在管幕梁上。应充分考虑箱涵外轮廓特点,设置双道止水,以保证洞口止水效果。

4)网格工具头安装:网格工具头的开口率及入土深度根据维持开挖面稳定性要求确定。网格由纵横梁形成空间井字结构,前端设置切口,由型钢和钢板焊接而成,现场拼装。

5)地下连续墙拆除:采用分层分块爆破拆除和人工风镐拆除相结合的方法,缩短拆墙时间,提高拆墙安全性。

6)箱涵进洞前,应对网格工具头及后续箱涵外侧的泥浆进行固化处理,防止泥浆窜流到开挖面。

2.特种复合泥浆压注工艺

1)注浆管路

在箱涵沿纵向每隔约6米设置一注浆断面,沿横向在对应管幕锁口之间设置注浆孔,注浆断面通过支管与注浆总管相连,注浆支管埋在箱涵结构内,以防过往的运土车压坏。

2)注浆施工

注浆材料应选择触变性能良好,黏度高,不易流动的材料。注浆施工应定点、定量、定压力进行。注浆压力应能支托上排管幕和土体重量。

3.推进油缸布置

推进油缸的数量由推进阻力计算后,布置在箱涵底板处。为便于纠偏和控制,油缸沿箱涵中心线分组对称布置。

4.箱涵的姿态控制

1)箱涵水平姿态控制

推进平台上设置导向墩使得箱涵基本保持直线推进;通过同步推进系统控制箱涵的水平姿态,根据行程仪传感器的显示数据,通过计算机自动调整各组油泵的流量,使其满足实时调整不同油缸的顶进速度,实现平面姿态同步推进。

2)箱涵高程姿态控制

通过改变注浆量和开挖面不同的挖土工况调节高程姿态。一般适量挖除底排网格内土体,可使箱涵切口下倾,不挖土的挤土推进可使网格上抬。

5.维持开挖面稳定性措施

开挖面稳定性由经过专门设计的网格工具头保证。箱涵预制期间,网格采用封门板封住,增加稳定性,减小地面沉降。

6.箱涵顶进引起的地表变形

1)控制箱涵和管幕之间的建筑空隙是减少地表变形的重要措施,此间隙宜适当减小。

2)利用网格挤土工艺使地面变形得到有效控制,调节和控制挤土速度和挖土量,取得合适的施工参数。

3)加强泥浆压注,通过泥浆压力支撑上部土体。

7.泥浆固化工艺

当箱涵推进结束后,注入纯水泥浆,在箱涵周围形成水泥浆套承担上部荷载。

8.施工监测

箱涵推进施工中,需对地表变形、箱涵应力、箱涵姿态实时监测。在箱涵预制期间,每天监测一次,推进期间,每推进50厘米监测一次。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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