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盾构机始发方案
一、概述
盾构机始发是指盾构机在施工竖井内或车站结构内,自盾构机主机开始定位,刀盘向前推进贯入围岩,沿设计线路向前掘进,直至盾构机完全进入区间隧道,洞口反力架与负环管片拆除为止。
在盾构机始发阶段,要完成盾构机设备的安装与调试;始发辅助设备的安装与定位,盾构机初始定位与掘进控制,盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。
二、始发顺序
图广州火车站南北端头地质情况
南端头
北端头
洞口始发准备→盾构机过站→盾构机主机定位、固定→反力架、负环管片的定位、安装→主机、后配套轨道的连接→盾构机调试→刀盘、***检查→安装第一环负环管片→推进→下一环管片的安装→下一循环
三、始发准备
(一)始发洞口的准备
1、车站南端头土体处理
广州火车站南端头隧道处于〈8〉号土地层中,如图所示,根据车站施工情况来看,地层基本稳定,二次始发前不再对车站端头进行加固。
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1、反力架、负环管片的准备
反力架和临时钢管片均从三元里车站拆除下来后转移至广州火车站使用。拆除后的负环管片、反力架及始发平台,经地面运输至火车站从现目前车站施工单位预留的出土井吊入车站内安装使用。
2、反力架、负环管片位置的确定
火越区间的洞门里程主要由2#风井的中心里程决定。火越区间右线2#风井中心里程为YDK16+,左线2#风井中心里程为ZDK16+。
3、反力架、负环管片的定位
准确定出反力架、负环管片的轮廓控制尺寸以及在重点部位作出标记。在盾构机主机与后配套连接之前,盾构机检修的同时,开始安装反力架与负环钢管片。安装时要精确定位,定位精度要控制在±5mm之内。安装反力架时,在负一层楼板上用型钢搭设三角支架,利用搭设的三角支架结合手拉倒链作为提升支架,进行反力架准确定位。
在完成反力架的定位之后,反力架与车站结构连接部位的间隙一定要用钢板垫实,以保证楼板与反力架脚板有足够的抗压强度。同样的道理,负环钢管片与混凝土管片之间也要尽可能地密贴。
在安装反力架和始发台时,要保证负环钢管片的高程和圆心与始发台上的盾构机盾壳的中心偏差小于±5mm。从而保证零环负环管片的顺利安装。同时要保证K块位置精确处于12:00位置。
(三)始发台的准备
1、始发台定位前的检查
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在主机过站基本结束前,由测量组详细检查刀盘中心与始发台的结构轮廓尺寸的关系,以利于盾构机在始发时的准确定位。检查始发台的变形情况,判断始发台是否需要进行二次加固。
2、始发台定位
当始发台到达火车站南端以后,由测量组在车站地板设立控制护桩,由工班根据护桩的放线位置准确定出始发台的位置。然后将始发台的四角特定位置由测量组配合放置在预定的高度上,在完成定位之后,将始发台固定。
3、始发台两侧的加固
在完成盾构机的定位之后,及时的安装始发台两侧的三角支架,三脚架下部用木板或钢板进行垫实,并将始发台用H钢在两侧横向加以加固。
(四)临时工程的准备
1、洞内冷却水系统的更改
由于目前三元里车站的供水系统不能满足盾构机的供水要求,在越广区间隧道始发之前需在地铁广州火车站重新建立冷却水循环系统。用Φ80水管作为主供水管,在车站负一层建立容量为80立方米的循环水池,循环水经冷却塔冷却后,分两路进入左右线隧道。
2、洞内通风系统的安装
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洞内通风系统直接安设在左右线车站的运输轨道上,待火车站施工单位完成车站的轨顶通风道施工后,再将通风机移至通风道下部。
3、污水排放系统
由于地铁火车站不具备修建污水处理系统的条件,在越广区间隧道掘进期间,洞内施工污水仍经过三广区间隧道,输送到达三元里车站,在三元里污水处理系统处理后,排入城市污水排放系统。
四、始发时的掘进
(一)始发时掘进姿态的控制
,在安装第一环负环管片时,首先在盾壳上安设厚度60mm,宽度120mm,长度2000mm的硬质方木(刚性),等待盾构机完全进入洞内,洞口开始进行同步注浆时,将方木拆除。
盾构机始发时,首先调整盾构机的姿态,保证盾构机的前进趋势小于5‰。盾构机在始发台上往前掘进时,必须严格控制盾构机的各组油缸的推进行程,确保盾构机能严格按照设计轴线往前推进。
(二)掘进参数的控制
在始发掘进,严格控制盾构机的各组油缸压力不大于70bar,盾构机总推力小于500T,刀盘扭矩小于90bar。
(三)负环管片的安装
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1、第一环负环管片的安装
首先安装A2块,再依次安装A1,A3块,在安装B、C块时,在管片安装机的抓取头归位之前,用槽钢将这两片管片固定在盾壳的固定位置,槽钢一边焊在盾壳内表面,一边焊在负环钢管片之上。要尽量保证槽钢中线与盾构机的轴线平行,以保证在安装完零环管片后盾构机能顺利往前推进。
第一环负环管片的安装质量直接影响以后整个隧道的管片的安装质量、管片选型以及整个区间的转弯环管片的使用数量,所以务必保证第一环负环管片的安装质量(椭圆度、K块位置的准确性、与负环钢管片的连接质量)
2、其他
负环管片的安装全部采用K12:00的管片类型,所有负环管片安装不用安装软木衬垫与止水条,只要安装时保证管片安装的成圆度即可。软木衬垫与止水条自零环管片开始安装。
负环管片与始发台之间及时用方木斜楔紧。
五、始发时可能遇到的问题及应急处理措施和注意事项
a、盾构机始发时负环管片周围没有约束,必须在管片四周尽可能地加上各种支撑,保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳。在盾构机往前推进时,管片露出盾尾时,立即用木楔将管片与始发台两侧的三角之间的缝隙填密实。同时在每一环管片的外圈用
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Φ10mm的钢丝绳将管片兜住,确保管片不会发生滚动与偏移。
b、始发前基座定位时,盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致,考虑隧道后期沉降因素,盾构中线可比设计轴线抬高10~20mm。同时对基座加支撑防止基座移动。
c、防止盾构机旋转、上飘。由于盾构机与地层间无摩擦力,盾构易旋转,应加强盾构姿态测量,如发现盾构有较大转角可以采用大刀盘正、反转的措施进行调整,同时推进速度要慢。
d、盾构机往前推进时,在始发台两侧必须设专人进行观测与查看,当发现有异常情况时,立即通知主控室停止推进,待故障排除后,再往前推进。
e、在盾构机始发之前,为防止盾构机在始发台掘进时发生旋转,需要在盾构机两侧盾壳焊接两排防扭装置,用来卡住始发台,防止盾构机发生旋转。
f、在始发掘进时,为防止负环管片发生扭转,在安装完第一环负环管片后,将整环管片往后推进时,需要将弯曲螺栓直接焊在负环钢管片上,然后拧紧螺栓,防止管片发生扭转。(先将弯曲螺栓切成合适的长度,然后将管片向后推进,待管片与负环钢管片距离小于10cm时,在管片螺孔上螺栓。在螺栓焊接牢固后,将管片推进至最终位置)
g、在盾构机开始往前推进时,由于盾构机刀盘前方没有反力,为防止负环管片不致因盾构机前移而离开安设在盾壳内的方木,在每一环管片推进完成之后,在始发台两侧各安设一个挡块,抵住盾构机刀盘,防止盾构机盲目向前滑移。
h、在始发过程中,要及时的调整洞口扇形压板的位置,确保扇形压板与洞口帘布橡胶板紧密密贴。在洞口开始注浆时,要在盾构机两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况,是否需要封堵,或者采取其他加固措施。
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i、在安装前三环负环管片时,由于后配套轨道的干扰和盾构机与车站结构和车站地板(轨道顶部高程)有一定的高差,需要先利用槽钢进行过渡,待安装完3环管片后,再将管片输送平台放入盾尾,用来正常安装管片。
三、盾构机始发
1、负环管片的安装
2、盾构机在始发平台上的姿态控制
3、背衬注浆
四、始发时应该的注意问题
防止低头
始发时防扭
防止前移过大
有待进一步探讨的问题
车站与区间的施工顺序
盾构机是否可以在始发平台上进行姿态调整
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