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      杭州機場軌道快線風井7~蕭山機場站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工新技術(shù)研究

      2022-02-21 00:54:55楊同輝
      科技信息·學術(shù)版 2022年3期
      關(guān)鍵詞:新技術(shù)施工

      楊同輝

      摘要:聯(lián)絡(luò)通道施工是隧道施工中非常重要之一環(huán),開挖過程系屬高風險作業(yè),本文以杭州機場為例,對蕭山機場站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工新技術(shù)進行研究。本聯(lián)絡(luò)通道施工期間所得施工經(jīng)驗,應(yīng)可提供后續(xù)類似工程參考。

      關(guān)鍵詞:蕭山機場;站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道;施工;新技術(shù)

      1工程概況

      杭州機場軌道快線土建施工SGJC-9標段位于杭州市蕭山區(qū),施工起點為光明路區(qū)間風井7(左K52+512.871),終點為靖江停車場出入場線明挖區(qū)間(RDK1+874.1),標段總長度8.321km,包含4條掘進機區(qū)間(含聯(lián)絡(luò)通道11座),1條明挖區(qū)間和2座橋梁拆復(fù)建。其中區(qū)間風井7—蕭山機場站掘進機區(qū)間長度為3.027km,共設(shè)置9#、10#、11#、12#、13#五座聯(lián)絡(luò)通道,除10#聯(lián)絡(luò)通道外全部采用機械法施工。

      2施工方法

      2.1進場前準備

      2.1.1洞內(nèi)布置(照明、走道板、水管、電路)

      (1)照明:受設(shè)備尺寸限制,正線隧道照明須采用電纜+燈帶,如原照明為五線+燈架形式,需要更換。3號、5號臺車運輸前需要把電箱暫時拆除,完成后重新接入電箱。

      (2)走道板:受設(shè)備尺寸限制,同時考慮到施工周期及隧道現(xiàn)狀,走道板布設(shè)于雙軌中間部位,須待3號、5號臺車運輸?shù)轿缓笤龠M行鋪設(shè)。同時為了保證人員行走安全,待臺車全部到位后,須在單側(cè)每50m設(shè)置1個避讓平臺,平臺與普通走道板布設(shè)相同。

      (3)水管:現(xiàn)場有水管的前提下給水管采用DN32或DN50規(guī)格的PE管,便于回收及鋪設(shè),每200m設(shè)一個3通接頭,臺車運輸時,將水管放置于邊軌外側(cè)。排水管同樣采用DN50規(guī)格的PE管,接至隧道最低點即可,中間無需設(shè)置3通。

      (4)電路:始發(fā)側(cè)隧道須布設(shè)2路電路,一路為10kV高壓電纜,一路為低壓電纜。照明電纜放置于掘進方向的隧道側(cè)邊,與燈帶一起懸掛于隧道腰部,高壓電纜須待3號臺車進入隧道后再懸掛于對側(cè)。接收側(cè)隧道須布設(shè)一路低壓動力電纜,供照明與5號臺車泵站動力,5臺車功率為30kW。

      2.1.2隧道內(nèi)軌道鋪設(shè)

      為運輸設(shè)備及物料,洞內(nèi)鋪設(shè)兩軌,電瓶車與臺車共用軌道,軌枕間距0.6m,軌道間距為0.9m,鋼軌規(guī)格為43kg/m單根長度6.25m,現(xiàn)階段可利用區(qū)間隧道內(nèi)現(xiàn)有軌道,隧道內(nèi)的所有道岔需要拆除,將軌道調(diào)整居中。

      2.1.3洞門鋼管片處理

      將主隧道管片始發(fā)及接收洞門處6塊復(fù)合管片的鋼結(jié)構(gòu)不拆除部分焊接連為整體,采用跳焊法減少變形,分多層焊接,焊接厚度每層3~5mm。施工時需要搭設(shè)腳手架作為施工平臺。

      2.1.4聯(lián)絡(luò)通道洞門附近注漿

      區(qū)間移交后,為彌補在地層中的間隙等缺陷,提高聯(lián)絡(luò)通道位置管片襯砌背后土層的密實度,改良始發(fā)與接收洞門處土體,降低周邊土體滲透水系數(shù),起到一定的止水效果,需對聯(lián)絡(luò)通道進行注漿(單液漿)。項目部安排人員對聯(lián)絡(luò)通道3環(huán)及前后各1環(huán)共5環(huán)再次進行注漿,確保注漿效果。

      始發(fā)/接收洞門注漿工藝:

      1)檢查注漿設(shè)備各系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài),壓力表是否正常;

      2)手電鉆打通管片吊裝孔底部30cm-60cm厚的混凝土,在吊裝孔上安裝連接閥,將管路與連接閥連接,然后再次檢查管路連接的密封性;

      3)在漿液攪拌筒中按設(shè)計的水灰比進行水泥漿(水與水泥)拌制,嚴格按照設(shè)計配比拌制,以免注漿管堵塞;

      設(shè)計水灰比如下:

      水泥漿(按質(zhì)量配比)水:水泥=1:1;

      4)采用前進式分層注漿的方式,每個注漿孔分兩次注漿,上部六個孔每孔注入量為2方,下部三個孔每孔注入量為4方。

      5)注漿標準以注漿壓力與注漿量進行雙重控制,注漿壓力為0.2-0.5MPa。以下情況應(yīng)例外:

      a.在開孔時發(fā)現(xiàn)注漿孔內(nèi)有大量水噴出,應(yīng)增加注漿量直至注漿壓力達到注漿壓力的上限;

      b.當每孔注漿量未達到設(shè)計值而注漿壓力達到規(guī)定壓力的上限時,應(yīng)停止注漿;

      6)注漿結(jié)束后,對每一個注漿孔進行密封,以防滲水。

      7)注漿結(jié)束后應(yīng)立即對注漿設(shè)備及管路進行清洗。

      2.2吊裝下井工藝流程

      頂管機吊裝下井前需對進場吊機進行檢查,鋪設(shè)鋼板進行試吊起。以9#聯(lián)絡(luò)通道為例,1#臺車整體吊裝下井,由電瓶車將1#臺車推入指定位置后,電瓶車出。吊放2#臺車,由電瓶車推入指定位置與1#臺車鏈接。組裝3#臺車、吊裝頂管機,將3#臺車連通頂管機一起由電瓶車推入指定位置與2#臺車鏈接。在吊裝4#臺車時,需在井口組裝完成4#臺車后,將4#臺車推入指定位置與3#臺車鏈接。始發(fā)端吊裝完成后,將5#臺車吊裝下井后,吊裝接收鋼套筒進行組裝,后吊裝5#臺車上部支撐組裝完成后,由電瓶車推入施工聯(lián)絡(luò)通道接收端。

      各節(jié)臺車在吊裝下井組裝過程、拆機過程中均在輪對后放置鐵鞋固定,防止臺車在組裝拆機過程中出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。臺車進入隧道指定位置后,采用16a工字鋼在臺車輪對四角處于軌道進行焊接固定。

      2.3頂管法施工方法及操作要求

      2.3.1套筒始發(fā)準備

      套筒尾刷安裝。本工程采用鋼套筒始發(fā),掘進機主機與始發(fā)套筒間存在60mm間隙,主機進洞后聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)與始發(fā)套筒間存在70mm間隙,套筒內(nèi)采用3道鋼絲刷。

      套筒鋼絲刷是掘進機的一種刷形密封件,安裝在始發(fā)套筒內(nèi)。鋼絲刷正確的安裝是發(fā)揮頂管機套筒尾刷密封性能的基本前提,正確的油脂涂抹和施工是發(fā)揮套筒尾刷密封性能的保障,套筒鋼絲刷正確的安裝結(jié)合油脂的正確涂抹及施工,為滿足始發(fā)套筒的密封要求打下堅實的基礎(chǔ)。套筒鋼絲刷安裝的好壞直接影響套筒的質(zhì)量和安全。

      每組鋼絲刷由鋼板制成的保護板、壓緊板和不銹鋼材料的鋼絲刷組成。保護板與壓緊板之間夾裝了鋼絲刷。保護板、壓緊板、鋼絲刷通過銷釘固定,由此構(gòu)成整塊鋼絲刷。

      導(dǎo)軌的安裝。依據(jù)“全封閉”的施工原則,始發(fā)與接收的臨時密封均采用套筒密封,充分考慮施工誤差及刀盤旋轉(zhuǎn)間隙,始發(fā)套筒內(nèi)徑為3460mm,接收套筒內(nèi)徑為3460mm。此設(shè)計將會導(dǎo)致主機與套筒的相對位置不固定,其對接收過程影響不大,但嚴重影響始發(fā)姿態(tài),增大施工風險,故須在始發(fā)套筒內(nèi)安裝導(dǎo)軌用于均勻套筒與主機之間的間隙,并保證刀盤正常運轉(zhuǎn)。

      2.3.2隧道內(nèi)套筒定位

      臺車到達指定位置,根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道軸線與主隧道軸線角度關(guān)系對始發(fā)套筒進行復(fù)測,待復(fù)測完成后將套筒前端與洞門鋼環(huán)進行焊接。

      2.3.3掘進機初始姿態(tài)測量

      掘進機調(diào)試完工后,根據(jù)已知的特征點與掘進機中心的幾何關(guān)系,通過測量掘進機內(nèi)特征點,計算出掘進機中心坐標及相應(yīng)初始姿態(tài)。

      2.3.4洞門臨時密封

      機械法聯(lián)絡(luò)通道始發(fā)與接收均采用鋼套筒進行洞門臨時密封,其中接收套筒為常規(guī)套筒。始發(fā)套筒參考了大盾構(gòu)盾尾密封機制,通過套筒尾部內(nèi)置鋼絲刷(密封刷)進行密封。始發(fā)端洞門臨時密封的工作原理是,鋼套筒與洞門之間的密封采用套筒和洞門鋼環(huán)焊接連接,套筒尾部與盾體之間設(shè)置三道鋼絲刷并填充油脂密封,在盾尾完全進入套筒后,鋼絲刷彈起并接觸襯砌,形成套筒與襯砌之間的密封。

      套筒后端主要是解決密封問題,其通過法蘭與套筒前端連接,將聯(lián)絡(luò)通道洞門密封位置延長至套筒尾端,套筒尾端仿照盾構(gòu)機尾刷設(shè)計,設(shè)有盾尾油脂注入口,增加套筒的密封性。

      在始發(fā)階段,套筒包裹著掘進機往前推進,尾刷在整個過程中完全壓縮,當?shù)侗P磨穿主隧道管片,完全進入土體后,主機盾尾脫離套筒尾刷,套筒尾刷需要完全彈起,使其緊緊包裹住負環(huán)管節(jié),起到密封效果,此后隨著頂管機掘進,襯砌與套筒鋼絲刷之間出現(xiàn)空隙,需及時注入油脂,調(diào)節(jié)空隙處的壓力,注入油脂的壓力應(yīng)比土壓略大,防止泥水外溢。

      2.3.5頂管機掘進

      聯(lián)絡(luò)通道掘進機采用半套筒密封,切削洞門混凝土始發(fā)。

      根據(jù)土壓平衡工況的特點,確定并保持合理的土倉壓力是關(guān)鍵因素。因此,土壓平衡工況中掘進參數(shù)的確定是以土倉壓力為基準點來考慮,掘進控制程序也應(yīng)以土倉壓力的保持為目的。

      出渣的控制非常重要,出渣速度與掘進速度相匹配且出渣量與掘進行程相匹配時,才能保證穩(wěn)定適當?shù)耐羵}壓力以及正常的掘進。通常情況下,出渣的速度由螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速來衡量;掘進速度通過千斤頂油缸的頂進速度來衡量,千斤頂?shù)钠骄谐碳淳蜻M行程。在土壓平衡機械法隧道施工中,渣土出運采用軌道式電瓶車載一定數(shù)量的土斗,出渣量實行體積測量:體積測量是通過測定土斗數(shù)及其容量得到所出渣土的總方數(shù)。每環(huán)理論出渣量(實方)為:

      [(π×D2)÷4]×L=[(π×10.82)÷4]×0.9=7.65方/環(huán)。式中:D為頂管機刀盤直徑,L為每環(huán)管片掘進距離,松散系數(shù)按1.2考慮,實際出渣量為9.18方/環(huán)。

      理論總方量數(shù)為在考慮注入膨潤土及泡沫液方量后,所得出的實際土斗數(shù),一般為8斗~10斗。

      2.3.6姿態(tài)控制

      頂管頂進最大偏差量不超過±30mm,在確認管節(jié)拼裝良好并經(jīng)驗收合格,所有機械運轉(zhuǎn)正常的情況下,即可開始頂進。

      頂進過程中遇姿態(tài)出現(xiàn)偏差,優(yōu)先通過調(diào)整頂推油缸的壓力分配調(diào)整頂管機姿態(tài),如效果不明顯,通過調(diào)節(jié)頂管鉸接調(diào)整強化糾偏,開啟鉸接后須密切關(guān)注成型管節(jié)的變形情況。如還未能有效形成糾偏趨勢,需及時采取盾體與管節(jié)壁后注漿的方式進行輔助糾偏。

      2.3.7管節(jié)拼裝

      管節(jié)進場檢驗。管材進場后,逐節(jié)檢查核對質(zhì)量證明文件,對外觀質(zhì)量、橡膠圈粘貼、木襯墊粘貼質(zhì)量進行逐根檢查。

      防水材料粘貼。管節(jié)防水材料粘貼在地面完成,用粘接劑將橡膠圈牢固粘接在防水材料凹槽處并經(jīng)充分風干,下井前對橡膠圈粘貼完成后逐一檢查,以不翹邊、不脫落為合格。

      管節(jié)安裝。管節(jié)分塊拼裝,由上下兩部分組成,上部150°,先拼裝下部,后拼裝上部。

      下部管節(jié)通過單梁運輸放置于導(dǎo)軌上,然后將上部管節(jié)運輸至與下部管節(jié)同一平面位置,調(diào)整適當?shù)慕嵌扰c下部管節(jié)拼接,完成整環(huán)組裝。在管節(jié)放置導(dǎo)軌時,管節(jié)應(yīng)緩慢吊放到導(dǎo)軌上,嚴禁沖擊導(dǎo)軌。然后再利用吊機,在導(dǎo)軌上進行轉(zhuǎn)角調(diào)整。

      主千斤頂向前緩慢推進,將后面管節(jié)快速接頭公頭插入上一環(huán)管節(jié)的母頭內(nèi)。插入過程中安排專人進行監(jiān)護,防止快速接頭對偏。

      2.3.8接收套筒安裝

      1)接收鋼套筒設(shè)計

      接收鋼套筒長4390mm,內(nèi)徑3460mm,分四段,其中前端和后端為整體環(huán),中間段分為上下兩半圓。筒體材料用30mm厚的Q235鋼板,每段筒體的外周焊接縱、環(huán)向筋板保證筒體剛度,筋板厚度20mm,高45mm,間隔約300×350mm,每段結(jié)合面均焊接法蘭,法蘭用30mm厚的Q235板,采用10.9級M20螺栓連接,中間加O形密封條。

      2)套筒連接

      接收臺車運送進主隧道聯(lián)絡(luò)通道處后,接收套筒左右及上下方向移動通過臺車托架自鎖液壓千斤頂調(diào)節(jié);并且在調(diào)整架上設(shè)置上下頂升的導(dǎo)向柱,導(dǎo)向柱允許調(diào)整架上下方向和左右方向的運動,通過調(diào)節(jié)使接收套筒與聯(lián)絡(luò)通道計劃軸線基本重合。然后從套筒內(nèi)部將套筒前端與特殊管片預(yù)留洞門鋼環(huán)焊接成整體。鋼套筒上預(yù)留了多個注漿孔,需要使用3個,其余全部用鋼堵頭堵住,頂部預(yù)留一個直徑較大的厚漿注入孔,下部預(yù)留一個卸壓孔,均安裝對應(yīng)尺寸球閥。

      2.4膨潤土施工工藝

      ①降低土體的滲透系數(shù),使其具有較好的止水性,以控制地下水流失;

      ②可有效提高土體的保水性,防止渣土離析、沉淀板結(jié);

      ③使渣土具有較好的土壓平衡效果,利于穩(wěn)定開挖面,控制地表沉降;

      ④使土體具有較低的內(nèi)摩擦角,降低刀盤扭矩,減少對刀具和螺旋輸送機的磨損;

      ⑤使切削下來的渣土順利快速進入土倉,并利于螺旋輸送機順利排土,提高掘進速度。

      設(shè)置第一個頂管機聯(lián)絡(luò)通道為試驗段,詳細記錄推進參數(shù)、沉降控制情況、膨潤土量、漿液配合比等原始數(shù)據(jù),綜合分析并實時優(yōu)化配合比。注膨潤土采用臺車上自帶的設(shè)備進行注漿,優(yōu)選優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土,初期漿液配合比準備兩套方案:始發(fā)、接收采用水:膨潤土=4:1,正常掘進段采用水:膨潤土=6:1。

      結(jié)論

      確保方案安全可行、經(jīng)濟合理。堅持技術(shù)先進性、科學合理性、經(jīng)濟實用性與實際相結(jié)合。以確保工期并適當提前為原則,安排施工進度計劃。以確保質(zhì)量為目標,選擇專業(yè)化的施工隊伍,配合配套的機械設(shè)備,采用先進、合理的施工方案。

      參考文獻:

      [1]孫文智,白玉山,王曉嬋,孫松峰.暗挖聯(lián)絡(luò)通道注漿加固技術(shù)研究[J].市政技術(shù),2021,39(05):72-75.

      [2]吳賢國,王洪濤,張凱南,劉惠濤.聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固對既有線凍脹控制[J].土木工程與管理學報,2018,35(05):1-5.、

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