南京地铁三号线土建工程大区间盾构钢套筒接收方案.doc
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1、市浮大区间盾构钢套筒接收方案第一章、工程概况1.1、工程概况南京地铁三号线8标段包括:市政府站浮桥站区间(简称市浮区间)、浮桥站、浮桥站大行宫站区间(简称浮大区间)、大行宫站及大行宫站常府街站区间盾构井(简称大常区间盾构井);共2个车站、2个区间和1个盾构井。本工程盾构施工共计4次始发、4次接收、3次转场。市政府左线盾构接收后平移吊出是本工程的一个重大难点。图1-1市浮大区间盾构施工顺序及业主要求工期1.2、接收端头周边环境及管线情况浮桥站接收端头车站位于太平北路上,东侧为华海数码广场,西侧为珍珠河,市政府接收端头车站位于太平北路上,东侧为商铺,西侧为珍珠河。浮桥站接收端头管线已经迁移出盾构接
2、收端头加固范围外,市政府站左线接收端头管线无法全部迁移,管线距离隧道洞身边界很近。详见下图所示。表1-1市浮大区间接收端头房屋统计序号名称层数房屋情况与隧道关系1华海数码广场14层2层地下室钻孔灌注桩基础,桩长18.36m,桩径600800mm距左线隧道边线16.12m2市政府站东侧商铺1层砖混结构距左线隧道边线6.12m表1-2 市浮大区间盾构接收端头管线统计序号名称材质埋深管线走向及与加固体距离与隧道关系1浮桥站南端头DN450污水管砼1.5m东西走向,距加固体3.1m下穿2浮桥站南端头10KV高压线铜0.6m东西走向,距加固体6.2m下穿3浮桥站南端头110KV高压线铜0.5m东西走向,
3、距加固体8.1m下穿4浮桥站南端头,1.2m自来水管铸铁1.74m东西走向,距加固体16.4m下穿5浮桥站南端头DN450污水管砼1.5m南北走向,距加固体1m侧穿,距隧道边线4m6浮桥站南端头,500煤气管钢管1.62m南北走向,距加固体2.6m侧穿,距隧道边线5.7m7市政府站南端头DN450污水管砼1.75m东西走向,距加固体10.56m下穿8市政府站南端头DN800污水管砼2.3m南北走向,距加固体1m侧穿,距隧道边线1.5m9市政府站南端头,500煤气管钢管1.06m南北走向,距加固体2.01m侧穿10市政府站南端头光缆1m南北走向,距加固体3.75m侧穿图1-2 浮桥站接收端头管线
4、情况图1-3市政府站接收端头管线情况1.3、接收端头工程地质及水文地质情况浮桥站接收端头加固范围内地层为稍密粉土(-1c3)、稍密粉砂(-3d3)、粉细砂(-4d2)。稍密粉土弱透水性,稍密粉砂与粉细砂层渗透系数为10-3 cm/s,均属于透水地层,隧道洞身范围内地层为稍密粉砂(-3d3)。S12K64S12Z65图1-4 浮桥站接收端头地质剖面图市政府站接收端头加固范围内地层为粉砂层(-3d3)、粉质粘土-3b1-2、粉土层-3c2,隧道洞身范围内地层为粉质粘土-3b1-2和粉土层-3c2。 -3b1-2 可硬塑粉质粘土稍密粉土弱透水性,且地下水具有弱承压性。盾构 隧道图1-5 市政府站接收
5、端头地质剖面图1.4、接收端头端头加固及冷冻情况本区间到达端头的四个洞门,端头加固方式均为三轴搅拌桩加固,双重管旋喷桩处理施工冷缝,浮桥站接收端头与市政府右线接收端头采用垂直冷冻法施工,市政府左线接收端头采用水平冷冻法施工。浮桥站接收加固区域长度为6米,隧道上、左、右线外边界各3m, 下部加固深度分两个区域:靠近洞门侧3m加固深度为隧道外边线4m,远离隧道洞门侧加固深度为隧道外边界3m。图1-6 浮桥站接收端头端头加固平面图图1-7 浮桥站接收端头端头加固剖面图市政府站右线加固区域长度6米,左线加固区域长度9米,右线隧道上、下、左、右外边界各3m,左线隧道上、下、右外边界各3m。左边线受管线和
6、围挡条件限制,边线不规则。图1-8市政府站南端头加固平面图图1-9市政府站南端头左线加固剖面图市政府左线接收每个洞门在冻结孔最大终孔间距界面处共布置6个测温孔,3个孔深3.8m,3个孔深2.5m;浮桥站接收每个洞门布置3个测温孔,孔深均为18m。市政府站右线接收每个洞门布置3个测温孔,孔深均为28m,因为市政府站洞门中心线距中板底为3.77,因此上部部分冷冻管布孔位置需要微调,并补加辅助孔,确保冷冻的效果。1圈2圈3圈外圈钢套筒冻结加固区冻结管644016001600图1-10 市政府左线接收冻结孔布置图(水平冷冻)图1-11 浮桥站接收冻结孔布置图(垂直冷冻)图1-12 市政府站右线接收冻结
7、孔布置图(垂直冷冻)第二章、盾构接收施工方案2.1、钢套筒设计钢套筒接收施工顺序流程见图2-1、2-2所示。 图2-1 市政府左线钢套筒接收施工顺序流程图图2-2 浮桥站、市政府右线钢套筒接收施工顺序流程图2.1.1、筒体筒体部分长10500mm,直径(内径)6700mm,分四段(加每段长),每段又分为上、下两块(如图2-3所示),筒体材料用16mm厚的Q235A钢板,每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成网状以保证筒体刚度,筋板厚20mm,高150mm,间隔约550*600mm;每段筒体的端头和上、下两段圆弧接合面均焊接连接法兰,法兰用24mm厚的Q235A钢,上、下两段连接处以及两段筒体之间均
8、采用M30*90 8.8级螺栓连接,中间加3mm厚橡胶垫,以保证密封效果。图2-3接收钢套筒筒体在筒体底部框架分四块制作。底部框架承力板用20mm厚Q235A钢板,筋板用20mmQ235A钢,底板用20mmQ235A钢板。如图2-4所示。图2-4接收钢套筒底部框架托架与下部筒体焊接连成一体,焊接时托架板先与筒体焊接,再焊接横向筋板,焊接底板和工字钢。托架组装完后,工字钢底边与车站底板预埋件焊接,托架须用型钢与车站侧墙顶紧,钢套筒上部采用槽钢与中板梁顶紧。2.1.2、后端盖后端盖为平面盖,材料用30mm厚的Q235A 钢板,平面环板加焊4道厚30mm、高500mm的钢板筋板,井字形焊接在后端盖上
9、。后盖边缘法兰与钢套筒端头法兰采用M30*130 8.8级螺栓连接。后端盖形状如图2-5所示。图2-5 钢套筒后端盖2.1.3、反力架盾构接收反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。反力架用I20的工字钢做斜撑,与车站底板顶紧,反力架上部顶在中板上。反力架定好位置后,先用400t千斤顶顶平面盖和反力架,消除洞门到后盖板的安装间隙后,反力架上下均布4道I20的工字钢与后端盖平面板顶紧,承力工字钢管两端用楔形块垫实并焊接。图2-6 反力架与车站位置关系图2.1.4、筒体与洞门的连接图2-7 过渡连接板示意图在原洞门环板预埋板的基础上,钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板(厚度为20mm),过渡连板
10、的长度可以根据盾构接收井的长度进行调整,洞门环板与过渡连接板采用烧焊连接,钢套筒的法兰端与过渡连接板采用M36*65 8.8级螺栓连接。在过渡连板2、4、8、10点(钟表点位)位置有4个观测孔(带球阀),用来检查洞门密封质量。在钢套筒的过渡连板上安装应力计,以检测过渡连板的受力情况。2.1.5、进料口为了满足市政府和浮桥站两个站的盾构接收需求,钢套筒上预留两个下料口,两个下料口均位于第二块上,第一个位于靠近第二块、第三块连接部位的正上方, 第二个下料口在靠近留在第二块、第三块连接部位12点(钟表点位)顺时针旋转34位置(面向洞门)。图2-8 进料口平面图2.1.6、泄料闸及排浆孔在后端盖平面板
11、设置一个泄料闸门,1个带球阀注排浆管(编号06)。第二次洞门凿除的渣土和盾构接收完成后最后残留的回填料都需要从泄料闸运出。图2-9 进料口剖面图图2-10 进料口平视图2.1.7、压力表在后端盖平面板设置1个压力表(编号07),如图2-5所示。2.2、钢套筒的检查使用前必须对钢套筒进行检查,检查内容如下:2.2.1、钢套筒圆度使用前对整体钢套筒的圆度进行检查,必要时由制造厂家进行检查,确保其圆度,避免盾构机进入钢套筒时与钢套筒间距不均,导致盾体与钢套筒碰撞使钢套筒发生位移变形等意外。2.2.2、钢套筒的密封性钢套筒分多块组成,各组成块之间均须加垫橡胶垫,对橡胶垫必须严格控制质量,防止损坏,或有
12、漏洞,避免出现漏浆泄压。另外,钢套筒各部件之间连接均采用螺栓连接,对螺栓连接面也应进行检查,对连接面出现变形或破坏的部位进行修复,避免出现漏洞。连接螺栓是保证各部分连接紧密的重要构件,使用前应确保连接螺栓质量和数量,保证各部分连接的强度。钢套筒组装完成后,在筒体内加气检查其密封性,气压为0.3Mpa,若在12小时内,气压保持在0.28Mpa上,则可满足钢套筒接收要求,如果小于0.28Mpa,找出泄气部分,检查并修复其密封质量,然后再次进行试压,直至满足试压要求。2.2.3、钢套筒焊缝钢套筒由钢板焊接而成,使用前必须全面检查钢套筒各个部位的焊缝,对有损伤的焊缝进行补焊,确保焊缝质量,保证整个钢套
13、筒的整体性。2.3、洞门凿除2.3.1、洞门上打观察孔为了更了解洞门里面土体稳定及渗漏情况,防止凿除洞门时发生喷涌,在洞门范围内钻12个水平孔,孔径8cm,钻深为23m,如发现大量透水,则通过观测孔注入双液浆的进行处理,同时继续进行冷冻。处理完成后,再次观察水平水位,确认水量较少时,再凿除洞门混凝土。观察孔位置如图2-11所示:图2-11 水平检查孔布置图2.3.2、凿除混凝土和钢筋本区间共有4个洞门需要盾构接收前将洞门端头围护结构进行凿除。洞门围护结构的型式为地下连续墙。凿除洞门采用人工风镐的方法。洞门分两次破除,钢套筒进场前7天,开始进行第一次破除,第一次破除至至外侧钢筋,割掉内侧地连墙钢
14、筋,保留外侧地连墙钢筋和10cm混凝土。对钢套筒密封性进行压气试验合格后,再安排洞门第二次破除。 为了安全破除洞门,需要合理的安排施工,洞门破除由上至下,由两边向中间进行。破除顺序如图2-12所示。图2-12 洞门破除顺序示意图在凿除过程中有以下注意事项(1)发现有异常情况后,迅速用木板和钢管撑住,防止墙外土体坍塌。然后尽快从围护结构外进行注浆加固。(2)若土体压力较大时,迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固,同时在洞门里面进行注浆加固。(3)洞门凿除后在加固体上设位移观测点,每天监测洞门的安全状态。(4)严格按高空作业的要求
15、施工,高于2m以上的作业都必须佩带安全绳。2.4、钢套筒定位市浮区间、浮大区间接收线型均为直线段,钢套筒定位时,要求钢套筒架中心线、线路中心线两条控制线重合,误差不大于1cm。在开始安装钢套筒之前,首先在基坑里确定线路中心线,也就是钢套筒的中心线,浮桥站和市政府站右线钢套筒安装时,在地面组装好钢套筒的传力架1,并把过渡连板与传力架1连接好,整体下放到端头井内,使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合,向前移动过渡连板与传力架1并与洞门钢环焊接,。在地面组装好钢套筒的传力架2,下放到端头井内,使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合,向后移动传力架2并与传力架1连接。在地面组装好钢套筒的传力
16、架3,下放到端头井内,使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合,向前移动传力架3并与传力架2连接。在地面组装好钢套筒的传力架4,下放到端头井内,使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合,向前移动传力架4并与传力架3连接。市政府站左线安装钢套筒前,先在市政府右线组装好钢套筒,然后平移到市政府站左线接收井内,然后调整钢套筒的位置,使其与事先确定好的线路中心线重合。钢套筒安装完成后,对筒体位置进行复测,检查与盾构机到达的中心线是否重合。2.5、钢套筒的安装2.5.1、钢套筒安装流程安装流程见图2-13所示图2-13 接收钢套筒安装流程2.5.2、安装过程及步骤(1)主体部分连接 在开始安装钢套筒
17、之前,首先在基坑里确定井口盾体中心线,也就是钢套筒的安装位置,使从地面上吊下来的钢套筒力求一次性放到位。四段传力架安装顺序详见第2.4节。两段传力架放好橡胶密封垫后,拧紧连接螺栓,连接部位密封均采用8mm橡胶垫密封,如图2-14所示。图2-14 筒体连接面密封详图(2)后端盖连接 后盖板与筒体之间加8厚的橡胶板后,用M30螺栓(8.8级)上紧在钢套筒后法兰上。图2-15 受力架连接面密封详图(3)钢套筒平移浮桥站及市政府右线接收时,将已经连接好的钢套筒向洞门位置平移。利用2个60t液压千斤顶一边顶在基坑底板横梁上,另一边顶在后端盖板的平面位置,将已经连接好的钢套筒沿隧道中心线向洞门方向平移,直
18、至过渡连接板与洞门环板相接。并保持隧道中心线与钢套筒中心线不偏离。图2-16 钢套筒向洞门平移示意图市政府左线接收时,在地面组装好钢套筒的下半部分,下放到市政府右线的接收井内,然后向市政府站左线接收井方向平移,利用2个60t液压千斤顶一边顶在基坑侧墙上,另一边顶在底部框架上,平移至市政府左线接收井后再沿线路方向向洞门位置平移,利用2个60t液压千斤顶一边顶在基坑底板横梁上,另一边顶在后端盖板的平面位置,将已经连接好的钢套筒沿隧道中心线向洞门方向平移,直至过渡连接板与洞门环板相接。并保持隧道中心线与钢套筒中心线不偏离。(4)反力架安装反力架安装。反力架的安装采用类似盾构始发反力架安装方式,盾构始
19、发反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。反力架用I20的工字钢做斜撑,与车站底板顶紧。反力架定好位置后,先用400t千斤顶顶平面盖和反力架,消除洞门到后盖板的安装间隙后,反力架上下均布9道300300mm支撑柱与后端盖平面板顶紧,支撑柱与反力架之间用支撑楔块垫实并焊接,支撑斜撑与底板预埋件焊接要牢固,焊缝位置要检查,确保无夹渣、虚焊等隐患。在此过程中注意检查反力架各支撑是否松动,各段法兰连接螺栓是否松动。完成后,检查各部连接处,对每一处联结安装的地方进行检验,确保其连接的完好性,尤其是对于钢套筒的上下半圆和节与节部分之间联结的检查,还要检查过渡连接板与洞门环板之间的焊接,看是否存在着点焊或
20、浮焊,发现有隐患,要及时处理。钢套筒的过渡连接板与洞门环板的连接。反力架安装成后,经过测量组对中心线复测,确认无误后,将洞门环板与过渡连接板进行焊接。钢套筒的过渡连接板与洞门环板相接触后,要检查两个平面是否全部能够连接,由于洞门环板在预埋的过程中可能出现变形或平面度偏差较大的情况,所以有可能出现过渡连接板有些地方无法与洞门环板密贴的情况,这时就需在这些空隙处填充钢板并与过渡板焊接牢固,务必将空隙尽可能地堵住。在确定洞门环板与过渡板全部密贴后将过渡板满焊在洞门环板上。 (5)支撑安装筒体上部支撑的安装钢套筒与洞门环板焊接完成后,检查确认后,即进行安装筒体上部支撑。如图2-17所示,钢套筒每边共设
21、置4道横向支撑,顶在中板梁上。反力架与钢套筒后端盖支撑的安装盾构始发反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。盾构始发反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。反力架用I20的工字钢做斜撑,与车站底板顶紧。反力架定好位置后,先用400t千斤顶顶平面盖和反力架,消除洞门到后盖板的安装间隙后,反力架上下均布9道300300mm支撑柱与后端盖平面板顶紧,支撑柱与反力架之间用支撑楔块垫实并焊接,支撑斜撑与底板预埋件焊接要牢固,焊缝位置要检查,确保无夹渣、虚焊等隐患。在此过程中注意检查反力架各支撑是否松动,各段法兰连接螺栓是否松动。图2-17钢套筒上部支撑安装位置示意图图2-18 支撑柱示意图图2-19
22、支撑柱楔块示意图支撑安装完成后,对托架左右、反力架的支撑进行牢固性的检查。钢套筒的位置检验,对安装好的筒体位置进行复测,与盾构机到达的中心线是否重合。(6)钢套筒与主体结构的连接及固定反力架加固完成后,施工预应力,钢套筒各个部分被挤密,把钢套筒底部框架与底板上预埋钢板焊接连接。车站底板上预埋钢板,钢套筒在反力架加力完成后,底部框架与预埋钢板焊接。市政府站车站还未施工,钢套筒及反力架预埋件如图2-20所示。浮桥站车站端头井底板已经施工,目前预埋件是按照大行宫站始发托架尺寸预埋的,钢套筒底部框架尺寸与始发托架尺寸不同,需要重新增加锚固钢板。(7)密封性检查钢套筒组装完成后,在筒体内压气检查其密封性
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