始发竖井 的任务是为盾构机出发提供场所, 用于盾构机的 固定、组装及设置附属设备,如反力座、引人线 等;与此同时,也作为盾构机掘进中出碴、掘进物资器材供应的基地。因此,始发竖井的周围是盾构施工基地,必须要有搁置出碴设备、起重设备、管片储存、输变电设备、回填注浆设施和物资器材的场地。
两条盾构隧道的连接方式有 到达竖井连接方式 和 盾构机与盾构机在地下对接 的方式。其中,地下对接方式是在特殊情况下采用,例如连接段在海中难以建造竖井,或者没有场地不能设置竖井等。但在 正常情况下一般都以到达竖井连接。
盾构在拼装前,先在拼装室底部铺设 50cm 厚的混凝土垫层 ,其表面与盾构外表面相适应,在垫层内埋设钢轨,轨顶伸出垫层约5cm,可作为盾构推进时的导向轨,并能防止盾构旋转。若拼装室将来要作他用,则垫层将凿除,费工费时。此时可改用由型钢拼装的盾构支撑平台,其上亦需要有导向和防止旋转的装置。
盾构机的始发是指利用 临时拼装管片等承受反作用力的设备 ,将盾构机从始发口进入地层,沿所定的线路方向掘进的一系列施工作。 根据临时拆除方法和防止开挖面地层坍塌方法的不同,施工方法有以下的2种:
(1) 使开挖面地层能够自稳,再将盾构机贯入自稳的开挖面。 一般是通过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等来加固开挖面地层,或向始发竖井压气,平衡开挖面的地下水、土压力,使地层自稳。
(2) 利用挡土墙防止开挖面崩塌,让盾构机开始掘进。
盾构机的到达是指在稳定地层的同时,将盾构机沿所定路线推进到竖井边,然后从预先准备好的大开口处将盾构机拉进竖井内,或推进到到达墙的指定位置后停下等待的一系列作业。
盾构掘进时必须根据围岩条件,保证工作面的稳定,适当地调整千斤顶的行程和推力,沿所定路线方向准确地进行掘进。掘进时应注意以下问题:
(1) 正确地使用千斤顶所需台数和重要的位置,使之产生推力按设计的线路方向行走,并能进行必要的纠偏。
(2) 不应使开挖面的稳定受到损害,一般是在开挖后立即推进,或在开挖的同时进行推进。每次推进的距离可为一环衬砌的长度,也可为一环衬砌长度的几分之一, 推进速度约为10~20mm/min 。 衬砌组装完毕后,应立即进行开挖或推进,尽量缩短开挖面的暴露时间。
(3) 不应使衬砌等后方结构受到损害,推进时应根据衬砌构件的强度,尽力发挥千斤顶的推力作用。 为使每台千斤顶的推力不致过大,最好用全部千斤顶来产生所需推力。在曲线段、上下坡、修正蛇行等情况下,有时只能使用局部千斤顶,要尽量多增加千斤顶的使用台数。在当采用的推力可能损坏衬砌等后方结构物时,应对衬砌进行加固,或者采取一定的措施。
采用与围岩条件完全相适合的注浆材料及注浆方法 ,在盾构推进的同时或其后立即进行注浆,将衬砌背后的空隙全部填实,防止围岩松弛和下沉增加结构的整体性和抗震性。
衬砌防水分为 密封、嵌缝、螺栓孔防水 三种。
(1) 密封 是在管片接头表面进行喷涂或粘贴胶条的方法。 密封材料的必要特性是:应具有弹性,在盾构千斤顶推力反复作用及衬砌变形上保持防水性能,在承受紧固螺栓的状态下具有 均匀性 ;对衬砌的组装不会产生不良影响;密封材料和衬砌之间需密贴;具有良好的化学稳定性并可适应气候的变化;易于施工等。
(2) 螺栓孔防水 是在螺栓垫圈及螺栓孔间放入环形衬垫,在紧固螺栓时,此衬垫的一部分产生变形,填满在螺栓孔壁和垫圈表面间形成的空隙中;防止从螺栓孔中漏水。 衬垫的材料须具备下述特点: 伸缩性良好且不透水 、可承受螺栓紧固力、耐久性好等一般使用合成树脂类的环状衬垫,也有时采用尿烷类的具有遇水膨胀特性的衬垫。
(3) 嵌缝 指预先在管片的内侧边缘留有嵌缝槽,以后用嵌缝材料填塞。 嵌缝材料需具有以下特点: 具有不透水性 ;化学稳定性及良好的适应气候变化的性能,在湿润状态下易于施工;良好的伸缩及复原性;硬结时不受水的影响;施工后尽早具有不粘着性,终凝时间短;收缩小等。
二次衬砌 须在一次衬砌、防水、清扫等作业完全结束后进行。 依据设计条件的不同,二次衬砌可用无筋或有筋混凝土浇注,有时也用砂浆、喷射混凝土。浇注二次衬砌时,特别是在拱顶附近填充混凝土极为困难,对此必须注意。 必要时应预先备有砂浆管、出气管等,用注入的砂浆等将空隙填实。
二次衬砌施工前,必须紧固管片螺栓,清扫衬砌并对漏水采取止水措施。 脱模应在所浇注的混凝土强度达到设计要求时进行。以防过早脱模导致混凝土裂纹等有害影响的发生。达到所需强度的时间,应根据在与现场同一条件下养生的混凝土试件抗压实验确定。脱模后,应进行充分养护。
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隧道工程
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