專利名稱：運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法。
背景技術(shù)：
隨著城市地鐵線網(wǎng)的加密與隧道數(shù)量的增加，地下空間資源在逐漸減小，隧道的位置將受到許多因素的制約。各大城市地下在役與廢棄的管線、基礎(chǔ)樁、構(gòu)筑物等分布“量大面廣”，構(gòu)成現(xiàn)有盾構(gòu)隧道施工的地下障礙物，增加施工的難度。在國(guó)外盾構(gòu)施工中，遇到障礙物的常用處置技術(shù)主要是在盾構(gòu)通過前預(yù)先拆除或 隧道線路變更，但這一施工方法增加了施工難度，應(yīng)用范圍有限。若直接切削，則盾構(gòu)在穿越地下障礙物時(shí)，如果推力控制不當(dāng)，有可能樁基未磨碎前折斷形成“孤石”?！肮率币诐L動(dòng)很難破碎，有可能造成盾構(gòu)機(jī)無法繼續(xù)前進(jìn)，更嚴(yán)重的將會(huì)造成地面塌陷，發(fā)生重大安全事故。因此，開發(fā)一種直接切削鋼筋混凝土障礙物的盾構(gòu)施工方法，尤其是地表存在主要保護(hù)對(duì)象，如運(yùn)營(yíng)鐵路正線的直接切削鋼筋混凝土障礙物的盾構(gòu)施工方法，是本領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削混凝土樁的施工方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，包括如下步驟(I)施工前準(zhǔn)備，包括①鋼筋混凝土樁定位；和②鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查；( 2 )施工前刀具配置將盾構(gòu)周邊齒刀共計(jì)9把，通過“帶壓換刀”施工方法更換為滾刀；(3)切削前施工參數(shù)設(shè)定盾構(gòu)掘進(jìn)，掘進(jìn)至鋼筋混凝土樁之前，進(jìn)行如下施工參數(shù)設(shè)定I. 土倉(cāng)壓力為 2. O 2. 2bar ；II .盾構(gòu)推進(jìn)速度2 3mm/min ；III.刀盤轉(zhuǎn)速 O. 5 O. 8rpm ;IV .根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度，總推力和扭矩依據(jù)盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制，所述最大推力彡2500T ；V .預(yù)設(shè)盾構(gòu)保壓系統(tǒng)，向土倉(cāng)壓注黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，保證土倉(cāng)壓力波動(dòng)位于±0. Ibar ；VI.渣土改良，采用黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，所述渣土改良添加量即盾構(gòu)保壓的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液添加量；
νπ .盾尾油脂每環(huán)加注量為80 100 kg ；VDI.刀盤密封油脂加入量每環(huán)不少于45 kg ；IX .同步注漿，每環(huán)同步注漿量為7. lm3，注漿壓力為4. 5bar ；X . 二次注漿，采用雙液漿，所述雙液漿由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比組成；XI .開挖土層損失彡5%。，出土量彡39. 03m3 ；(4)盾構(gòu)切削掘進(jìn)保持步驟(3)所述施工參數(shù)，盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)路線軸線掘進(jìn)，切削鋼筋混凝土樁時(shí)進(jìn)行同步注漿，過樁后進(jìn)行二次注漿，并隨時(shí)進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)乇沓两滴挥凇?_時(shí)，停止二次注漿，繼續(xù)掘進(jìn)直至完成切削。
本發(fā)明的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，包括施工前準(zhǔn)備、施工前刀具配置、切削前施工參數(shù)設(shè)定及盾構(gòu)切削掘進(jìn)步驟，具體地，(I)先進(jìn)行施工前的鋼筋混凝土樁定位和鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查，以詳細(xì)了解樁體及施工環(huán)境情況，從而根據(jù)調(diào)查情況確定施工參數(shù)。根據(jù)發(fā)明人的調(diào)查，中國(guó)鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為①鐵路線路每小時(shí)隆起量< 2mm ;每小時(shí)沉降量< 4mm ;②每晝夜累計(jì)隆起量< 4mm,每晝夜累計(jì)沉降量< IOmm ;③兩軌頂水平高差< 2mm，半年內(nèi)最終線路的累計(jì)隆起量< 10mm，累計(jì)沉降<40mm。(2)施工前的刀具配置，將盾構(gòu)周邊齒刀共計(jì)9把，通過“帶壓換刀”施工方法更換為滾刀。(3)盾構(gòu)掘進(jìn)，當(dāng)掘進(jìn)至鋼筋混凝土樁之前，進(jìn)行施工參數(shù)設(shè)定。本發(fā)明通過預(yù)設(shè)施工參數(shù)成功，并通過各參數(shù)之間的配合，成功實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)直接切削且未對(duì)正線鐵路造成影響。(4)保持步驟(3)所述施工參數(shù)，盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)路線軸線掘進(jìn)，切削鋼筋混凝土樁時(shí)進(jìn)行同步注漿，過樁后進(jìn)行二次注漿，并隨時(shí)進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)乇沓两滴挥凇?_時(shí)，停止二次注漿，繼續(xù)掘進(jìn)直至完成切削。作為優(yōu)選，前述運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，步驟(3)之IX所述同步漿液由如下成分組成
細(xì)砂820 900 kg/m3 II級(jí)粉煤灰 400 450 kg/m3
鈉基膨潤(rùn)土 40 60 kg/m3 水550 600 kg/m3，所述同步漿液每方容重1810 kg，所述細(xì)砂模數(shù)為I. 6 2. 2，所述同步漿液稠度為120mmo通過優(yōu)選同步漿液的組成，能夠有效保證同步注漿效果，從而進(jìn)一步保證盾構(gòu)切削的成功實(shí)施。作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，所述同步漿液按如下方法配制而成拌制配方量鈉基膨潤(rùn)土 30min，再投入配方量細(xì)砂、II級(jí)粉煤灰和水進(jìn)行拌制，所述總拌制時(shí)間不少于50min。
作為優(yōu)選，前述運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，步驟(3)之XI所述開挖土層應(yīng)采取欠挖，使盾構(gòu)切口上方土體有不大于O. 5mm的隆起。通過采取欠挖方法，并保證盾構(gòu)切口上方土體有不大于O. 5mm的隆起，可有效抵銷部分土體的后期沉降量，保證了切削施工的成功實(shí)施。作為優(yōu)選，前述運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，步驟(4)所述盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，采取欠壓出土。具體地，可通過控制螺旋輸送機(jī)出土速度和出土口的開口度，實(shí)現(xiàn)欠壓出土。盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，通過采取欠壓出土，可在出土口形成土塞，起到良好的密封、保壓及防噴作用。當(dāng)停止掘進(jìn)或發(fā)生緊急情況時(shí)，則應(yīng)立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)出土口閘門。盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，應(yīng)隨時(shí)觀察螺旋輸送機(jī)出土口土體狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)出土過稀， 應(yīng)停止盾構(gòu)推進(jìn)，采取出土樣品，進(jìn)行分析，調(diào)整所述復(fù)合膨潤(rùn)土漿液注入量至設(shè)定參數(shù)范圍。盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，若發(fā)現(xiàn)螺旋機(jī)被攪碎的鋼筋卡住，可選擇以下三種方式進(jìn)行處理a、正反轉(zhuǎn)螺旋機(jī)，使其松動(dòng)返回土倉(cāng)繼續(xù)攪拌與泥土混合5分鐘后恢復(fù)出土 ；b、利用螺旋機(jī)驅(qū)動(dòng)伸縮系統(tǒng)，前后緩慢伸縮，減少螺旋機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩；c、若螺旋機(jī)被卡死，先將螺旋機(jī)閘門關(guān)閉，由專業(yè)人員打開螺旋機(jī)上應(yīng)急觀察孔，進(jìn)行查看，再采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)，采用土壓平衡軟土盾構(gòu)機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)本領(lǐng)域常用的盾構(gòu)在正面及周邊采用齒刀，此類刀具在軟土中能夠起到降低刀具磨損的作用，但對(duì)于切削鋼筋混凝土樁卻無優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明通過施工前的刀具配置，能夠有效破碎鋼筋混凝土，且不破壞刀盤軟土掘進(jìn)的整體配置理念，使后續(xù)軟土掘進(jìn)得到保障。(2)本發(fā)明通過在切削之前進(jìn)行施工參數(shù)的選擇及相互配合，并在掘進(jìn)中保持預(yù)設(shè)施工參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方鋼筋混凝土樁的盾構(gòu)切削施工。施工完成后，正線累計(jì)沉降-O. 7至+2. 3mm范圍，未對(duì)正線鐵路造成影響，保證了其正常運(yùn)行，對(duì)同類施工具有極大的推廣意義。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)施例I本實(shí)施例為杭州地鐵I號(hào)線秋濤路站至城站站區(qū)間盾構(gòu)城站的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法。杭州地鐵I號(hào)線秋濤路站至城站站區(qū)間盾構(gòu)城站鐵路下穿越廢樁，樁包含兩種類型，一為1999年城站改造廢棄樁，一為城站最近改造新增樁。盾構(gòu)需穿越的樁共計(jì)三排，第一排、第二排廢樁是2009年城站擴(kuò)容遺留，盾構(gòu)范圍內(nèi)廢樁樁徑lm，采用C30素混凝土澆筑，樁長(zhǎng)20m (隧道下2m)，隧道全斷面穿越。第三排樁是1999年城站擴(kuò)容遺留，為樁徑Im鋼筋混凝土灌注樁，樁長(zhǎng)20米(隧道下1.3m)，C40砼，最大主筋為Φ 18，每樁20根。抽芯取樣最大強(qiáng)度45Mpa。廢樁侵入左線4. 17m，右線O. 04m。3排樁均為城站高架候車廳下部行人通道圍護(hù)樁，現(xiàn)均處于高架候車廳下部。第一排樁位于鐵路第i^一股道下方，第二排樁位于第八股道下方，第三排廢棄樁位于鐵路第五股道下方。其中第五、八股道為車站到發(fā)線，十一股道為存車線。在穿越樁區(qū)域，隧道頂部埋深12. 540—14. 007m，主要穿越土層為③6層砂質(zhì)粉土。區(qū)間隧道過廢樁區(qū)域線路處于R=SOOm半徑曲線，區(qū)間坡度25%0。采用如下方法，進(jìn)行盾構(gòu)切削(I)施工前準(zhǔn)備，包括①鋼筋混凝土樁定位；和②鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查；
鋼筋混凝土樁定位情況如前述。鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查如前述，即①鐵路線路每小時(shí)隆起量< 2mm ;每小時(shí)沉降量< 4mm ;②每晝夜累計(jì)隆起量< 4mm,每晝夜累計(jì)沉降量< IOmm;③兩軌頂水平高差< 2mm，半年內(nèi)最終線路的累計(jì)隆起量< 10mm，累計(jì)沉降^ 40mm。(2)施工前刀具配置將盾構(gòu)周邊齒刀共計(jì)9把，通過“帶壓換刀”施工方法更換為滾刀；(3)切削前施工參數(shù)設(shè)定盾構(gòu)掘進(jìn)，掘進(jìn)至鋼筋混凝土樁之前，進(jìn)行如下施工參數(shù)設(shè)定I. 土倉(cāng)壓力為 2. O 2. 2bar ；II .盾構(gòu)推進(jìn)速度2 3mm/min ；III.刀盤轉(zhuǎn)速 O. 5 O. 8rpm ；IV .根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度，總推力和扭矩依據(jù)盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制，所述最大推力彡2500T ；V .預(yù)設(shè)盾構(gòu)保壓系統(tǒng)，向土倉(cāng)壓注黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，保證土倉(cāng)壓力波動(dòng)位于±0. Ibar ；VI.渣土改良，采用黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，所述渣土改良添加量即盾構(gòu)保壓的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液添加量；W .盾尾油脂每環(huán)加注量為80 100 kg ；VDI.刀盤密封油脂加入量每環(huán)不少于45 kg ；IX .同步注漿，每環(huán)同步注漿量為7. lm3，注漿壓力為4. 5bar ；同步漿液由如下成分組成細(xì)砂900 kg /m3, II級(jí)粉煤灰400 kg /m3,鈉基膨潤(rùn)土 40kg /m3,7jC 600 kg /m3 ;同步漿液每方容重1810 kg，所述細(xì)砂模數(shù)為I. 6 2. 2，述同步漿液稠度為120mm。同步漿液按如下方法配制而成拌制配方量鈉基膨潤(rùn)土 30min，再投入配方量細(xì)砂、II級(jí)粉煤灰和水進(jìn)行拌制，所述總拌制時(shí)間70min。X . 二次注漿，采用雙液漿，所述雙液漿由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比組成；XI.開挖土層損失< 5%。，出土量< 39. 03m3 ;采取欠挖，使盾構(gòu)切口上方土體有不大于O. 5mm的隆起；(4)盾構(gòu)切削掘進(jìn)
保持步驟(3)所述施工參數(shù)，盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)路線軸線掘進(jìn)，切削鋼筋混凝土樁時(shí)進(jìn)行同步注漿，過樁后進(jìn)行二次注漿，并隨時(shí)進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)乇沓两滴挥凇?_時(shí)，停止二次注漿，繼續(xù)掘進(jìn)直至完成切削；盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，采取欠壓出土。施工效果(I)在施工過程中，盾構(gòu)推進(jìn)速度基本保持在3mm/min,保證了盾構(gòu)施工工效；(2)在穿越鋼筋混凝土樁的過程中，鋼筋切削很徹底，基本為10-30cm—截；(3)出土及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常，未對(duì)施工造成影響；(4)施工完成后，累計(jì)-O. 7至+2. 3mm的良好沉降 控制，確保了鐵路運(yùn)行安全；(5)盾構(gòu)到達(dá)接收后對(duì)刀盤進(jìn)行觀察，刀盤完好，刀具磨損較輕。
權(quán)利要求
1.運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)施工前準(zhǔn)備，包括①鋼筋混凝土樁定位；和②鐵路正線沉降控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查； (2)施工前刀具配置 將盾構(gòu)周邊齒刀共計(jì)9把，通過“帶壓換刀”施工方法更換為滾刀； (3)切削前施工參數(shù)設(shè)定 盾構(gòu)掘進(jìn)，掘進(jìn)至鋼筋混凝土樁之前，進(jìn)行如下施工參數(shù)設(shè)定 1.土倉(cāng)壓力為2. O 2. 2bar ； II .盾構(gòu)推進(jìn)速度2 3mm/min ； III.刀盤轉(zhuǎn)速0. 5 0. 8rpm ； IV.根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度，總推力和扭矩依據(jù)盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制，所述最大推力(2500T ； V 預(yù)設(shè)盾構(gòu)保壓系統(tǒng)，向土倉(cāng)壓注黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，保證土倉(cāng)壓力波動(dòng)位于 ±0. Ibar ； VI.渣土改良，采用黏度為35s的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液，所述渣土改良添加量即盾構(gòu)保壓的復(fù)合膨潤(rùn)土漿液添加量； W .盾尾油脂每環(huán)加注量為80 100 kg ； VDI.刀盤密封油脂加入量每環(huán)不少于45 kg ； IX.同步注漿，每環(huán)同步注漿量為7. lm3，注漿壓力為4. 5bar ； X. 二次注漿，采用雙液漿，所述雙液漿由水泥、水玻璃和水按1:0. 06:0.8的重量比組成； XI.開挖土層損失< 5%0，出土量< 39. 03m3 ； (4)盾構(gòu)切削掘進(jìn) 保持步驟(3)所述施工參數(shù)，盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)路線軸線掘進(jìn)，切削鋼筋混凝土樁時(shí)進(jìn)行同步注漿，過樁后進(jìn)行二次注漿，并隨時(shí)進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)乇沓两滴挥凇?_時(shí)，停止二次注漿，繼續(xù)掘進(jìn)直至完成切削。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，其特征在于，步驟(3)之IX所述同步漿液由如下成分組成 細(xì)砂820 900 kg/m3 II級(jí)粉煤灰 400 450 kg/m3 鈉基膨潤(rùn)土 40 60 kg/m3 水550 600 kg/m3， 所述同步漿液每方容重1810 kg,所述細(xì)砂模數(shù)為I. 6 2. 2，所述同步漿液稠度為120mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，其特征在于，所述同步漿液按如下方法配制而成拌制配方量鈉基膨潤(rùn)土 30min，再投入配方量細(xì)砂、II級(jí)粉煤灰和水進(jìn)行拌制，所述總拌制時(shí)間不少于50min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，其特征在于，步驟(3)之XI所述開挖土層應(yīng)采取欠挖，使盾構(gòu)切口上方土體有不大于0. 5mm的隆起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，其特征在于，步驟(4)所述盾構(gòu)切削掘進(jìn)過程中，采取欠壓出土。
全文摘要
本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工方法，具體公開了一種運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁的施工方法，包括施工前準(zhǔn)備、施工前刀具配置、切削前施工參數(shù)設(shè)定及盾構(gòu)切削掘進(jìn)步驟。本發(fā)明的施工方法通過施工前準(zhǔn)備、施工前刀具配置步驟，尤其是施工參數(shù)的設(shè)定步驟，成功實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)鐵路正線下方鋼筋混凝土樁的盾構(gòu)切削施工，未對(duì)正線鐵路造成影響，確保了鐵路運(yùn)行安全，并有效保證了盾構(gòu)施工功效，刀具磨損較輕。
文檔編號(hào)E21D11/10GK102966358SQ20121045100
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者王家祥, 陳強(qiáng), 陳卓, 盛亮, 邱秀松 申請(qǐng)人:中鐵二局股份有限公司