地鐵托換保護(hù)結(jié)構(gòu)的分析范文

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《廣東土木與建筑雜志》2014年第七期

1施工方法的選擇

鑒于本項(xiàng)目的特殊情況，施工過程必須嚴(yán)格控制以下幾項(xiàng)重要指標(biāo)：①地鐵隧道結(jié)構(gòu)絕對(duì)沉降量及水平位移≤20mm；②施工對(duì)地鐵隧道外壁產(chǎn)生的附加荷載≤20kPa；③施工產(chǎn)生的震動(dòng)峰值≤25mms；④連續(xù)墻的尺寸及位置，包括槽段長(zhǎng)度允許偏差±2%，厚度允許偏差1.5%～-1.0%，垂直度允許偏差±1150，墻頂中心線偏差≤30mm。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于地下連續(xù)墻的常用施工方法及設(shè)備主要有以下幾種：⑴抓斗法：施工時(shí)有一定的沖擊荷載，適用于較松軟的土質(zhì)，施工精度較好，土層N≥30kPa時(shí)成槽速度顯著下降，N≥40kPa時(shí)難以掘進(jìn)，不適用于基巖施工。⑵沖擊法：施工時(shí)依靠沖擊力破碎地基土，沖擊荷載大，震動(dòng)大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于各種土質(zhì)的挖掘，但施工速度較其他方式慢，施工精度相對(duì)較低。⑶多頭鉆：挖槽時(shí)對(duì)槽壁擾動(dòng)少，無噪聲，施工文明，鉆進(jìn)速度取決于土層堅(jiān)硬程度，而對(duì)于軟土層則主要取決于排泥速度，一般不適用于基巖。⑷銑槽法：通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下部?jī)蓚€(gè)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水平切削破碎巖層，并采用泥漿反循環(huán)出碴進(jìn)行成槽，如圖3。我國(guó)于1996年首次從國(guó)外引進(jìn)了銑槽機(jī)用于長(zhǎng)江三峽二期圍堰防滲墻的施工［1］，該方法自動(dòng)化程度高，工藝先進(jìn)，挖槽時(shí)對(duì)槽壁擾動(dòng)少，施工精度高，在硬巖中的施工效率高，適應(yīng)各種地質(zhì)條件，施工速度相對(duì)其他方式快，但施工成本較高，在國(guó)內(nèi)尚未普及。根據(jù)各類施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及本工程的特點(diǎn)，確定采用銑槽機(jī)法進(jìn)行成槽施工，銑槽機(jī)采用德國(guó)產(chǎn)BC-36型雙輪液壓銑槽機(jī)，裝備質(zhì)量168t，主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率604kW，銑削最大深度80m，銑輪最大扭矩81kN•m，在較硬巖層中掘進(jìn)速度約15~20cmmin，配備BE500型泥漿凈化系統(tǒng)，可滿足本工程的需要。

2施工工藝

銑槽法施工工藝流程如圖4所示。

2.1施工場(chǎng)地處理本工程BC-36銑槽機(jī)機(jī)身主要部件裝配完成后的自重接近170t，對(duì)施工作業(yè)場(chǎng)地和行走路線的地面要求高。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，銑槽機(jī)的施工作業(yè)平臺(tái)必須采用鋼筋混凝土進(jìn)行硬化處理，同時(shí)還要保持一定的平整度，方可保證機(jī)械在行走和作業(yè)期間的安全穩(wěn)定以及場(chǎng)地路面的完好。根據(jù)施工計(jì)算校核結(jié)果，本工程銑槽機(jī)作業(yè)平臺(tái)采用250mm厚C20鋼筋混凝土硬化處理，鋪設(shè)單層f12@200×200鋼筋網(wǎng)片與導(dǎo)墻鋼筋相連，地面找坡由場(chǎng)地中間流向連續(xù)墻槽段或排水溝，坡度不大于1%。

2.2銑削成槽施工⑴槽段劃分銑槽法施工除應(yīng)根據(jù)傳統(tǒng)方法將槽劃分為Ⅰ、Ⅱ期槽外，在槽段寬度劃分上還必須根據(jù)銑槽機(jī)銑輪刀架尺寸進(jìn)行調(diào)整。本工程銑槽機(jī)刀架寬度為2.8m，根據(jù)其模數(shù)，按長(zhǎng)短標(biāo)準(zhǔn)槽對(duì)連續(xù)墻槽段進(jìn)行劃分，短距槽寬度2.8m，采用一刀成槽；寬距槽根據(jù)情況設(shè)計(jì)寬度為5m（兩刀）或6m（三刀）。采用三刀施工時(shí)，先施工槽段的兩端（即主孔部分），再施工槽段中間的剩余部分，如圖5。⑵銑削成槽銑削成槽施工應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況采用不同的銑齒，在土層和軟質(zhì)巖中可采用標(biāo)準(zhǔn)銑齒，在硬質(zhì)巖層中應(yīng)采用硬巖銑齒，如圖6。在銑削過程中，同步注入配置好的泥漿，泥漿裹挾渣土通過反循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)地面，并經(jīng)過渣土分離系統(tǒng)分理處巖屑碎石，泥漿進(jìn)入泥漿池凈化后循環(huán)利用，如圖7。銑槽機(jī)不斷掘進(jìn)到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，一孔（或一刀）地掘進(jìn)完成。⑶銑削成槽精度控制施工過程中的精度控制主要是對(duì)成槽過程中的垂直度和深度的監(jiān)控，本工程特別注意對(duì)垂直度偏差的控制。傳統(tǒng)方法中，對(duì)于垂直度的控制主要通過導(dǎo)墻初始定位，加上成槽過程中定期用直尺測(cè)量鋼纜在孔口處偏離槽孔中心的距離來計(jì)算孔底的偏距和偏斜率，但人工監(jiān)控誤差大、效率低。銑槽機(jī)本身安裝有精確的觀測(cè)系統(tǒng)，能夠通過自身在刀架上裝備的全自動(dòng)電腦糾偏系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)整施工過程中可能出現(xiàn)的偏差，從而確保連續(xù)墻墻體的垂直度和深度。通過實(shí)際施工觀測(cè)，本工程連續(xù)墻垂直度偏差僅3‰，滿足施工要求。⑷非標(biāo)準(zhǔn)槽段的處理由于銑槽機(jī)成槽的特點(diǎn)，施工中必須保證銑機(jī)刀架兩側(cè)受力的均勻性，以確保成槽的垂直度。本工程中2.8m、5m、6m寬槽段為標(biāo)準(zhǔn)槽段，施工中可確保刀架兩側(cè)的受力均勻，但由于場(chǎng)地的限制，在槽段劃分中難免存在少量非標(biāo)準(zhǔn)槽段，可能會(huì)存在銑輪刀架兩側(cè)受力不均的情況，導(dǎo)致銑削成槽過程中發(fā)生刀架偏移，從而影響成槽的垂直度。針對(duì)本項(xiàng)目我們研發(fā)了一種簡(jiǎn)易的機(jī)架定位平衡裝置［3］（如圖8），通過將兩件該裝置分別安裝在刀架的上下部位，利用已施工完成的槽段或原有土體進(jìn)行支撐，以保持刀架兩側(cè)的受力均勻，如圖9。

2.3接頭處理傳統(tǒng)施工方法中，Ⅰ、Ⅱ期槽段接頭位通常采用接頭管或工字鋼的方法，采用接頭管施工時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，質(zhì)量難保證；采用工字鋼接頭鋼材用量大，鋼板焊接面積大，導(dǎo)致工字鋼易變形，且焊接工序時(shí)間長(zhǎng)；上海近年開始采用一種橡膠接頭［2］，但其用于連續(xù)墻永久結(jié)構(gòu)時(shí)的耐久性未得到證實(shí)。根據(jù)銑槽機(jī)的特點(diǎn)，本工程采用一種特殊的套銑接頭施工方法（如圖10），其原理是在Ⅰ期槽施工時(shí)預(yù)先加大槽段的澆筑寬度，一般情況下每側(cè)加寬約300mm，然后在施工Ⅱ期槽段時(shí)利用銑槽機(jī)將加寬部位的混凝土銑削掉，形成一個(gè)粗糙的混凝土接觸面，使得兩期槽段混凝土能充分有效地咬合在一起，確保接頭的強(qiáng)度和止水效果。應(yīng)注意的是，在Ⅱ期槽段銑削成槽后，下放鋼筋籠前，還應(yīng)對(duì)Ⅰ期槽段槽壁進(jìn)行清理，以保證兩期槽段混凝土連接的質(zhì)量。本工程采用特制的刷壁器對(duì)Ⅰ期槽進(jìn)行清理，刷壁器采用5mm鋼板焊接，為梯形形式，兩側(cè)各采用鋼板加固一層用鋼絲繩切割制成的鋼絲刷。刷壁時(shí)，使用吊車吊穩(wěn)刷壁器貼近槽段側(cè)壁上下刷動(dòng)，直至鋼絲刷上不再出現(xiàn)泥皮后，再進(jìn)行后繼工序的施工。為確保接頭位的止水效果，本工程采取了在接頭位加設(shè)一條旋噴樁的措施。在后期的土方開挖中證實(shí)，該種接頭方法效果良好。

3結(jié)束語

銑槽法作為一種先進(jìn)的地下連續(xù)墻成槽施工方法，雖然造價(jià)較高，但其適用范圍廣，在周邊環(huán)境要求高、地質(zhì)條件復(fù)雜的條件下，其優(yōu)越性尤為明顯。本工程共70個(gè)槽段，全部位于地鐵隧道兩側(cè)，采用1臺(tái)銑槽機(jī)進(jìn)行施工，施工時(shí)間為6個(gè)月，經(jīng)檢測(cè)，Ⅰ類槽段比例達(dá)到90%，且無Ⅲ類以下槽段；施工過程未收到地鐵任何報(bào)警，施工過程中經(jīng)第三方監(jiān)測(cè)，地鐵隧道各項(xiàng)變形指標(biāo)均在安全范圍內(nèi)，而現(xiàn)有其它施工方法均無法達(dá)到此種效果。

作者：蔣明曦單位：廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司