盾构端头井下翻梁改上翻梁后盾构调头的方法研究

盾构端头井下翻梁改上翻梁后盾构调头的方法研究 盾构端头井下翻梁改上翻梁后盾构调头的 方法研究 I;iillil………一...………………………一…...…….… G … EO … TE … CH … NIC … AL … E … NG … INE … ER … IN … G … WO … RL … D … Vo .… 12 … No ..! 盾构端头井下翻梁改上翻梁后盾构调头的 方法研究 卜铭,白森,徐彬 (1.杭州市地铁集团有限责任公司,杭州310013;2.中国中铁隧道集团有限公司,洛阳471000 3.北京恒立德工程技术有限公司,北京100020) 摘要粉砂土层中车站端头井下翻梁施工一直是工程难点,质量难以控制,工期难以保证,且存在很大 的安全风险.如何在保证盾构机调头的前提下快速施作底板纵梁成为地铁工程研究的重点.文 章介绍了杭州地铁1号线世纪大道站端头井施工至底板标高时突遇承压水的情况下,采取果断 将调头井下翻梁变更为上翻梁,以最快的速度浇筑底板,确保了基坑安全.同时介绍了纵梁 上翻后盾构调头的方法,为此类工程施工提供参考. 关键词地铁承压水盾构调头 中图分类号:TU621文献标识码:A文章编号:1009—5098(2009)04—0080—03 1工程概述震设防烈度为?度. 杭州地铁1号线世纪大道站位于余杭区临平主 城,为1号线一期工程临平段的终点站(图1).车 站场地位于杭州东北部的冲积平原上,沿迎宾路南 北走向下穿世纪大道布置的地下二层岛式车站,围 护结构采用地连墙,车站采用明挖顺做法施工,车站 长459m,段宽20.5nl,标准段深15.94m,南 端头井深18.64in,站后设置临时停车线兼顾折返 功能. 图1总平面图 2工程地质及水文地质 车站底板位于?粘质粉土夹淤泥质粉质粘土 层,墙趾插入?粉砂夹粉质粘土层中.场区潜水 主要分部在浅部土层中,承压含水层主要分布于? 和?层中(图2).承压水水头绝对高程为3.61 in.车站场地地基属中软土,场地类别为III类,抗 [收稿日期]2009—02—06 80 图2地质剖面图 3变更事由及原因分析 3.1变更事由 南端头井局部开挖到底后地下连续墙E1一E2, E4一E5接缝处有漏水,地下水夹带泥砂进入南端头 井基坑内.坑内采用在接缝处用沙袋进行封堵后, 渗漏点向下转移,直至从降水井边缘薄弱地方涌出. 在发生基坑渗漏,涌水涌砂的过程中,地下连续墙向 东侧偏移,基坑的部分钢支撑出现了轴力减小,同时 东端头的冠梁出现了连续下沉(当时冠梁下沉最大 达到21.5cm),地表沉降最大达21.7cm.市地铁 集团紧急召开会议,同意南端头井纵梁由下翻梁改 为上翻梁的方案,要求立即施工底板.最终结构底 板在31h内施工完毕,减缓了地连墙沉降.直至侧 墙浇筑完成,地连墙停止沉降,冠梁下沉最大点终值 为31cm. 妻主墨一舅…12….舅 -4-……………………………………………………………………………蕈氢 3.2原因分析 根据《勘察》地质资料分析,车站基底以下 ?层粘质粉土地层存在承压水层,承压水层顶高 程一12.91m,承压水层厚度为17.7In,南端头井坑 底高程为一12.21rn,坑底承压水压力约为 1.304kg?cm,.围护结构地下连续墙墙趾高程 一 26.56In,置于?层粉砂夹粉质粘土中,未能隔 断承压水.设计采用坑内外布设疏干降水井的方式 进行基坑降水,降水井设计井深为基底以下9rn,未 能有效降低承压水,因此,可认为承压水是造成此次 基坑突涌,地连墙下沉的主要原因.同时,地连墙墙 趾坐于?层粉砂夹粉质粘土,该层贯标值均值为 12,承载力不足亦是造成地连墙下沉的原因之一. 4纵梁上翻后盾构调头方案 底板纵梁上翻后高出底板1m,直接影响盾构 调头.盾构调头影响范围内的中间两个立柱在盾构 调头后再进行浇注,盾构平移及转向平面空间为 23.2rn×12.5m. 4.1盾构调头流程 制作专用基座及盾构井内进洞准备一盾构右线 进洞一盾构主体与转向基座焊接固定一千斤顶顶升 盾构及转向基座并加以固定一盾构下方转向平台搭 设,铺设钢板一转向基座下方平台放置滚杠一盾构 及转向基座千斤顶下降使盾构坐落于转向平台滚轴 一卷扬机牵引盾构,转向,到达左线出洞位置一千斤 顶顶升盾构及转向基座,撤去滚杠拆除盾构下方 转向钢平台一盾构按轴线就位,作业完成(图3). 图3盾构调头 4.2盾构调头准备] 在盾构进入接收井前,在接收井搭设盾构转向 钢平台,并铺设25mm厚钢板.盾构进洞时,盾构 接收基座通过型钢垫高至盾构进洞标高,并支撑固 定.盾构进人接收井,坐落于基座上后,将盾构与盾 构基座焊接牢固,并根据盾构重心位置,在盾构外壳 四角对称焊接4个钢牛腿,采用4个150t千斤顶分 别作用于钢牛腿将盾构及转向基座底座顶升至转向 钢平台上方150mm,采用4,1oo钢管焊接固定盾构 及转向基座,并进行基座下方转向钢平台的搭设,搭 设完毕将l5根4,100(壁厚16mm)滚杠放置盾构下 方平台上,均匀分布,滚杠间隔小于1rn.在接收井 井底布置2台5t电动卷扬机和1台1t电动卷扬机. 4.3调头实施 盾构转向移位作业步骤: (1)利用卷扬机牵引将盾构头向出发井90.水 平转向. (2)盾构水平位移,穿过井下横梁到达左线出 洞位置. (3)盾构头向出洞方90.水平转向(完成盾构 ). 180.转向 (4)盾构对准定位轴线方位. (5)盾构顶升,撤去4,80滚杠. (6)盾构按轴线就位,作业完成. 4.4盾构检修,保养 盾构掘进机经过长距离施工后,各部件会产生 磨损,老化等现象.进洞后,要确保盾构在左线推进 时具有良好的性能和工作状态是十分重要的.因此 需对盾构作全面的检修,保养,调试验收后,方能开 始进入下行线的施工J. 5盾构转向钢平台设计 盾构转向钢平台竖向荷载主要承受盾构机自重 约300t,盾构转向基座自重约15t,基座落地面积为 43rn,均布荷载为150kN?rn,.水平方向为牵引 摩擦力,按60t考虑.钢平台尺寸为4.3inx10m. 见图4. 5.1计算过程 双向采用型钢搭设1.5rn跨度连续梁,梁与底 板问采用型钢钢柱墩,柱墩间采用角钢斜拉作为柱 间支撑.钢板采用25mm厚. (钢板)=0.065X150X1.5=22kN?m = 6×22000000/(1500×1.2×25)=117 N.mm一<205N.mm一 Vm=0.0433x0.075×1500/(206000×25) =5mm?5mm (钢梁)=0.066×150×1.5×1.5=34 kN?in 81 I;llliil…………………………….……………………… G … EO … TE … CH … NIC … AL … E … NG … INE … ER … IN … G … WO … RL … D … Vo . I 一… No . . _4 图4钢平台剖面,平面图 钢梁采用I22a or=34000000/401400=85N.mm一< 205N.mm一 V=0.582X150×1.5×1.5=200kN r=200000×230700/(50170000×8)=115 N.mm一<120N.mm一 V=0.422X150×1.5×1500/f100×206000 X501700001=0.47mm<3.75mm 钢柱采用HW400×400 N=150X1.5×1.5=340kN M:600X1=600kN?m 钢柱=340000/21950+6000O0O00/3390900= 195N.mm一 顶部及柱角垫采用20mm厚450×450钢板, 考虑在柱与柱间,包括横向,纵向均采用150×6角 钢斜撑. 5.2钢平台搭设材料用表 钢平台材料总量为116.3t. 6结论与建议 地铁车站端头井纵梁上翻后同样进行了盾构机 82 调头,减少了端头井开挖风险,加快了施工进度,提 出了可行的施工经验为此类工程施工提供参考. (1)车站范围若无承压水的影响,可以通过设 计检算,取消下翻梁,保持地下水位在底板以下 1In,可以更方便地实现盾构机调头; (2)车站范围若有承压水的影响,要在设计阶 段充分重视承压水的影响,采取加深地连墙深度,降 低承压水的水头或采取基底满堂加固的措施抵减承 压水的影响; (3)开挖过程中发生承压水突涌情况时,要采 取果断措施,严密监控,通过监控数据及时指导是否 继续施工或者回填.此事关系重大,易造成重大安 全事故,决策需慎重; (4)地连墙不断沉降,尤其是不均匀沉降,极易 导致钢支撑轴力减少,发生落撑造成基坑垮塌.宜提前用钢管和钢丝绳将各道斜撑吊牢,并定期检查 钢支撑轴力; (5)管涌易造成地连墙后方土体的脱空,墙壁 摩擦力的减少,加剧地连墙沉降,需及时注浆填充空 洞.此时,补加钢支撑轴力要谨慎,墙后的空洞会造 成墙体局部变形过大,墙缝裂开.建议采取将端头 井用钢支撑按"井"字形加固,减缓不均匀沉降速 率. 参考文献 [1]杨育僧.盾构机在地下洞室内的调头[J].现代隧道技术, 2008,(03). [2]王镇春.南京地铁玄武门站盾构机调头技术[J].北京:建筑 机械,2003,(12).