盾构法顶涵施工工艺

发布时间:2010/06/27 来源:扬子工具集团 浏览次数:15124

盾构法顶涵施工工艺
“桥式盾构法”(以下简称“盾构法”)是一种较为先进的顶涵施工方法,是在保留传统顶涵施工,桥涵结构路侧预制工艺的基础上,对结构顶进支护方法进行了重大改革,将明挖开槽改为地下暗挖盾构支护,暗挖推进减低了施工对行车的影响。
盾构由钢柱、钢梁、盾壳、子盾构、液压推进系统(顶涵千斤顶)、辅助机构六大部分组成。装配在第一节框架桥前端的盾构,作为带土顶进时掘进面与路基的施工支护,同时也担负顶推导向。
根据不同地质情况设计盾构长度以确保中心土天然支护作用是“桥式盾构法”的关键。盾构的横向截面成简支梁桥形,其外廓尺寸与刚架桥外廓尺寸基本相同,“桥形”梁跨中滞后挖掘的大断面土体(中心土)从盾构入土直到出土前均保持1∶0.75坡比,并滞后子盾构掘进面一段距离开挖,它与盾构共同平衡周边土压,成为掘进面的强大支护体系。
盾构母体中的子盾构由液压系统控制,单台组错开推进,担负减阻板的牵引及掘进面的小断面化。增强了开挖面的稳定性,被牵引的减阻板则将上部摩擦力分散。刚架桥推进前顺坡清除底板前方部分中心土体,盾构母体随刚架桥同步推进时,子盾构原推出部分被掘进面土体阻挡与子构箱体作相对运动,套回箱内,完成一盾构掘进工作循环。
施工工序
施工方法及工艺要求
盾构法顶涵施工,施工前期工作与普通施工方法相同主要为以下几个方面:施工准备、基坑开挖及滑板制做、框架箱身预制、后座制做,下面主要就盾构的安制、掘进、监测及线路防护等几个方面进行论述:
(一)盾构制安前要注意以下几点
1、框架桥几何尺寸修整
框架桥前端面为盾构止推梁、柱推力传递面。其不平整度将影响止推梁及相关柱的受力状态,不均衡受力可能造成盾构变形与偏向推进,影响安全和破坏盾构的导向功能。所以在盾构安装前必需对刚架桥前端面进行检测、修整。同时也应对刚架桥外廓几何尺寸进行严格检查,对跑模较严重部分进行必要的修整来减低推进阻力,刚架桥各表面的整体平整度还直接影响线路沉降控制的效果。为此:刚架桥边墙不允许误差>3cm,刚架桥顶面不允许误差>1cm。其检查方法可采用仪器与拉线,对凸出部位采取凿底后再补平,对较底部位则先凿毛再水泥砂浆补平。
2、刚架桥底部润滑层效果确认及预顶
采用“桥式盾构法”施工,框架推进时增加了盾构阻力,该状况在框架初动时会较明显。盾构安装前必须预先将框架推动相应行程,以确认滑板无粘连,可保证盾构安装后不因滑板粘连而又撤除。试顶方法为:使用油顶推动框架桥,行程3cm。预顶也是后座保护措施之一。
(二)桥式盾构制做安装
1、盾构墩柱底板基底处理
在确认底板无粘连后,在路基边坡下按框架桥轴线放出盾构各墩柱底板开槽边线,开挖槽宽1.5m,槽长6.6m,槽深至框架底面下10cm。槽基底进行硬化处理。硬化层坡度视现场开挖地质状况而定,硬化材料采用C20素混凝土,厚度平框架底。当地基承载力达180kPa以上时墩柱底板地基可不作硬化处理。
2、盾构墩柱安装
将墩柱底板放入基槽中与预先埋设于框架桥前端预埋托板平整焊接,焊缝为v30°坡口,焊接前应复测底板坡度,并确认满足要求。施工人员充足时,所有墩柱可同步平行作业。以减少吊机台班费用。
墩柱下托梁按底板轴线平行等分安装,下托梁与底板连接焊缝以受压为主,剪应力小,可采用每焊接10cm空20cm不焊的间断焊,为防下托梁在焊接过程中发生偏斜应采用两侧同步对称焊接。
立柱吊装前,应在预先搭设的工作平台上采用钢管脚手制做立柱定位架,在立柱安装时起安全及临时定位作用。将各条立柱的设计位置事前吊垂线标记于下托梁及定位架上可极大程度提高墩柱安装进度与质量。当盾构墩柱安装基本就绪时,视情况对边坡槽进行简易支护以确保路基稳定为原则。
墩柱上、下托梁安装时必需注意:与线路斜交,盾构墩柱托梁不在同一水平面上,其各托梁高差值为基坑滑板坡度换算可得,由盾构设计人现场确定。
3、盾构主梁安装
桥式盾构所用主梁在地面临时平台上精心制做,由于该主梁除上方负载外,还与盾构顶板共同承担框架桥推进时的轴向力传递,因此,设计刚度较大。安装时先测量标记定位线于墩柱上托梁上,然后由起吊能力大的吊机分榀吊装就位。其梁垫在测量人员配合指挥下安装,各榀梁的顶面高度需按设计要求进行调配。
4、子盾构箱体制做安装
为加快制做速度与合理安排劳动力,子构箱从母构体两侧做起向中间发展,合拢后按实际尺寸制作非标型子盾构。子构箱下托板需在临时设制的托架上调校后与第一榀盾构主梁下托板进行对接,其横向受压焊缝允许采用间距不大于30cm的双面间断焊,纵向受剪、受拉焊缝却必需采用x60°坡口双面满焊以保证焊缝牢固度。便于总体吊装的工地现场,子盾构箱可在就近工作平台上制做,采用机械整体吊装。
子盾构导向架各组件均在平台上靠模中统一标准制做,安装时采用定位装置定位焊接,导梁滑道与子盾构配合间隙设计为4mm,误差允许±1mm,子盾构箱制做完成后,将尚未编号子盾构进行试配,要求子盾构装入箱后无卡滞现象,空载时以人力可推动为宜。装配完成后进行编号与滑道注油。
子盾构箱底板厚20mm,盖板厚16mm,板面靠前端均倒有上刃口,底板刃口为铲除土体欠挖量用,箱盖板刃口为防止减阻板卷曲之用,导向架用料I28B,要求材料平整无扭曲变形。
5、盾构外壳制做安装
盾构外壳钢板均采用16mm厚钢板,其盾构尾部长30cm套在框架桥前端,作相互制约用。盾构外壳安装后其总宽值大于框架桥总宽约32mm,由此间隙来降低顶推过程中框架桥两侧与土体产生的摩擦阻力,并有效地减小两侧土体的摩擦位移现象。超宽造成的土损失在刚架桥顶推到位后进行压浆补空,也可在顶进时压注水泥浆,以避免路基出现沉降。
盾构外壳顶面板采用16mm厚钢板满敷,左右两边与盾构边板焊接,顶板底面与主梁间梁撑焊接。安装时高于框架桥4mm以留出顶面扁铁焊接位置。顶板敷设后需对整体平面进行检测,不平整度高差应小于3mm,如大于3mm则应检查调整。
 


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