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      盾構(gòu)機長距離下穿停機坪的施工難點及應(yīng)對措施

      2023-12-25 11:15:48
      四川水泥 2023年12期
      關(guān)鍵詞:停機坪渣土刀盤

      唐 堃

      (中電建成都建設(shè)投資有限公司,四川 成都 610212)

      0 引言

      隨著人們對出行便捷性的要求越來越高,城市軌道交通與機場的連接和換乘已逐漸成為“剛需”和“標配”。在涉及機場的城市軌道交通的建設(shè)過程中,隧道下穿機場設(shè)施,給飛行安全帶來一定影響,同時也會給施工過程帶來風險和不便。對于大直徑盾構(gòu)機長距離穿越停機坪的施工,在外部環(huán)境受限的情況下,問題顯得更為復(fù)雜,必須重點把控施工難點,采取針對性的施工措施,才能起到節(jié)約資源和事半功倍的效果。

      1 工程概述

      成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站~龍港站區(qū)間,以盾構(gòu)法隧道穿越成都雙流機場停機坪。盾構(gòu)機為土壓平衡型,刀盤直徑8.63m,停機坪結(jié)構(gòu)為混凝土路面結(jié)構(gòu),由上至下依次為380mm混凝土路面、20mm石屑、400mm水泥碎石穩(wěn)定基層、壓實度大于95%的土基。盾構(gòu)機穿越地段地層為中風化泥巖層、密實砂卵石層以及泥巖地層及砂卵石地層組成的復(fù)合地層,最大埋深41m,最小埋深19.2m,最大穿越長度1961m。

      2 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工難點

      (1)成都雙流機場為4F級國際航空樞紐,是中國西部區(qū)域性樞紐機場之一,盾構(gòu)機穿越停機坪期間機場不允許停運,對地面變形要求極其嚴格(不超過±10mm),不允許地面打孔,無法通過地面注漿加固等方式對盾構(gòu)通過地段進行地面加固,只能通過洞內(nèi)注漿的方式對周圍地層進行加固,增加了施工難度和風險。

      (2)盾構(gòu)機穿越停機坪最大長度達1961m,必須開倉換刀。開倉換刀容易造成掌子面坍塌,土方超挖,地面沉降加大,需要避免在停機坪下方頻繁開倉換刀。

      (3)穿越段地質(zhì)變化復(fù)雜,泥巖地層、砂卵石地層、復(fù)合地層變化加大了結(jié)泥餅、噴涌、卡機等風險,連續(xù)掘進難以保證。

      3 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工應(yīng)對措施

      3.1 加強組織體系構(gòu)建

      項目部組織體系力求鏈條簡短,指令接口統(tǒng)一,由施工單位項目經(jīng)理作為現(xiàn)場總體負責人,統(tǒng)一接受外部指令,使各方信息能夠直接反饋到現(xiàn)場施工;項目經(jīng)理之下由盾構(gòu)經(jīng)理對各盾構(gòu)具體施工負責,由機長負責單臺盾構(gòu)機的人員、安全、質(zhì)量、進度、文明施工管理以及盾構(gòu)施工中的各項參數(shù)、出渣量、地面沉降等數(shù)據(jù)收集和整理工作并進行數(shù)據(jù)分析,及時反饋給參建各方。

      3.2 重視施工準備工作

      3.2.1 建構(gòu)筑物及管線調(diào)查

      下穿停機坪前,對隧道沿線的管線、建構(gòu)筑物進行調(diào)查,形成調(diào)查報告,所有管線、建構(gòu)筑物情況均經(jīng)過產(chǎn)權(quán)單位確認。

      3.2.2 設(shè)備維保工作

      在盾構(gòu)正式穿越停機坪前,對盾構(gòu)機各系統(tǒng)進行全面的檢查和維護保養(yǎng),對刀盤所有刀具進行更換,同時統(tǒng)計磨損量,根據(jù)地層分布分析磨損規(guī)律。正式掘進前對電瓶車、漿車、拌漿系統(tǒng)、龍門吊等配套設(shè)備進行保養(yǎng)維護,對盾構(gòu)機進行全面檢修,確保各項參數(shù)、功能正常,配合完善。

      3.2.3 試掘進與施工參數(shù)獲取

      參考相鄰區(qū)間類似地層掘進施工經(jīng)驗,借鑒成都地鐵單位泥巖地層、砂卵石地層掘進參數(shù),在相鄰盾構(gòu)區(qū)間,選擇地質(zhì)條件接近的100m作為試驗段,充分利用試掘進段,獲取盾構(gòu)機掘進參數(shù)、渣土改良配比、注漿及沉降數(shù)據(jù)等,為正式下穿停機坪提供依據(jù)。

      3.3 合理優(yōu)化施工技術(shù)

      3.3.1 優(yōu)選盾構(gòu)機

      提高刀盤的破碎能力和耐磨性:為充分適應(yīng)砂卵石地層、泥巖地層掘進,盾構(gòu)機選用37%開口率的復(fù)合式結(jié)構(gòu)刀盤,配備寬刃的滾刀,實現(xiàn)較強的卵石破碎能力。同時,進一步對刀盤進行了耐磨改進,增加雙刃滾刀數(shù)量,在刀盤的耐磨鋼板、耐磨環(huán)上合金塊之間、刀座保護塊和刮刀刀座等部位均進行耐磨焊絲補強。

      提高螺旋輸送機的防噴涌能力:螺旋輸送機配置防涌門和后部雙閘門,在斷電時可緊急關(guān)閉,尾部配置保壓泵渣接口。

      提高渣土改良系統(tǒng)的注入能力、防堵通堵能力,改進改良作用點位:在刀盤、盾體和螺旋機分別設(shè)置改良劑注入口,并在盾體設(shè)置多處預(yù)留,配置改良劑注入口、高壓沖洗通路。

      3.3.2 優(yōu)設(shè)掘進參數(shù)

      盾構(gòu)穿越停機坪前,實施試掘進,對控制參數(shù)進行總結(jié),確定正式穿越停機坪的掘進控制參數(shù)。正式掘進過程中,根據(jù)地質(zhì)變化、渣土狀態(tài),盾構(gòu)機工作狀態(tài)、參數(shù)等動態(tài)地調(diào)整及優(yōu)化。在復(fù)合地層掘進段,通過觀察和估算渣土卵石含量,對掘進參數(shù)進行調(diào)整。經(jīng)過實踐驗證的掘進參數(shù)如表1所示。

      表1 各地層掘進參數(shù)

      3.3.3 渣土改良

      渣土改良采用膨潤土加泡沫的方式,泡沫采用大氣量干泡沫,泡沫氣量350L/min左右,混合液流量20L/min左右。膨潤土選用優(yōu)質(zhì)的鈉基膨潤土,每環(huán)總量控制在3m3,掘進時進行勻速均流量的注入。各地層渣土改良配比如表2所示。

      表2 各地層渣土改良配比

      3.3.4 同步注漿及二次注漿

      砂巖地層一般同步注入砂漿;為抑制管片上浮現(xiàn)象,泥巖地層采用雙液漿進行同步注漿,同步注雙液漿時砂漿和聚丙烯酰胺水溶液由獨立的泵組供液,兩種管路在尾盾進漿管處“Y”型合流,實現(xiàn)雙液注漿功能。

      二次注漿材料采用P·O42.5級水泥漿液。機場段全部采用增設(shè)注漿孔的管片,在標準塊與鄰接塊上單塊增加2個注漿孔,具備多次注漿的功能,根據(jù)地質(zhì)及掘進出渣情況,在管片脫出盾尾后4~5環(huán)時進行二次注漿。

      3.3.5 沉降防治

      (1)增設(shè)中盾注泥。由于盾體直徑小于刀盤開挖直徑,在同步漿液還未填充前,為避免沉降,在中盾上方90°范圍內(nèi),預(yù)留4個注泥孔進行中盾注泥。泥漿配比為鈣基膨潤土∶水∶水玻璃=(750~800)∶(400~450)∶(35~55)(kg/m3),注入量為每環(huán)1.2~1.8m3。

      (2)改進加固方式。鑒于停機坪地面無法打孔,將地面注漿改進為深孔注漿,以應(yīng)對超方或地面沉降。洞內(nèi)深孔注漿采用全孔一次性注漿,注漿漿液主要為PO.42.5普通硅酸鹽水泥單液漿,隧道每環(huán)上半部開設(shè)3m深孔3個,底部0.5m深孔3個,環(huán)孔間距4m,隧道縱向間距1.8m,漿液擴散半徑為2m,并避開封頂塊。

      3.3.6 改進地層監(jiān)測

      由于停機坪區(qū)域無法鉆孔,對停機坪地面沉降監(jiān)測改進為地層微動監(jiān)測結(jié)合常規(guī)監(jiān)測。微動觀測系統(tǒng)采用正六邊形圓形臺陣,地震儀按六邊形6個頂點和1個圓心排列,半徑4m,測點間距5m,生成二維橫波速度剖面,觀測陣列覆蓋整個隧道范圍,能及時準確反映盾構(gòu)掘進前后地層變化情況。

      盾構(gòu)掘進過后,每月進行一次的微動監(jiān)測,獲取地層橫波速度隨著時間推移的差異,對比施工前后的地層變化情況,對盾構(gòu)線路地層的長期跟蹤監(jiān)測。

      3.4 強化應(yīng)急管理體系

      3.4.1 協(xié)調(diào)指揮層面

      建立施工協(xié)調(diào)指揮中心,協(xié)調(diào)小組由機場方、空管部門、民航行政主管部門、工程建設(shè)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等單位派專人組成。應(yīng)急體系依托施工協(xié)調(diào)指揮體系建立,由機場方主導(dǎo),建立應(yīng)急預(yù)案,落實應(yīng)急措施,各單位建立24h聯(lián)絡(luò)和應(yīng)急聯(lián)動機制,形成聯(lián)動的協(xié)調(diào)組織體系,如圖1所示。

      圖1 施工協(xié)調(diào)組織體系

      (1)機場方負責機場保護標準的制定,審核涉及機場的施工方案,負責提供機場現(xiàn)狀資料,施工過程中提供必要協(xié)助,主持機場內(nèi)部應(yīng)急工作;對涉及不停航施工工程進行管理。

      (2)空中管制部門負責空中指揮、航行情報及通信方面協(xié)調(diào)。

      (3)民航行政主管部門負責審核涉及機場的施工方案,審核應(yīng)急預(yù)案;對涉及不停航施工進行審批和監(jiān)管。

      (5)工程建設(shè)單位負責參建單位的綜合協(xié)調(diào)與統(tǒng)一對外接口,督促施工方案的制定和實施;與機場及空管部門等保持24h聯(lián)系。

      (5)總包單位/施工單位負責制定不影響飛機安全運行條件下的施工方案;按照施工方案及施工計劃實施,并在發(fā)生突發(fā)事件時,無條件服從機場應(yīng)急救援指揮中心統(tǒng)一指揮。

      (6)監(jiān)理、監(jiān)測、設(shè)計單位根據(jù)其職責負責各自施工服務(wù)和應(yīng)急工作。

      3.4.2 應(yīng)急實施層面

      由于停機坪屬于特殊設(shè)施,當沉降引起停機坪開裂等意外情況時,為保證停機坪的修復(fù)速度及質(zhì)量,應(yīng)提前與有資質(zhì)的單位簽訂協(xié)議進場綜合處置,施工單位應(yīng)提前準備應(yīng)急物資,建立應(yīng)急隊伍,做好機場外的應(yīng)急工作和資源保障。

      4 盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工效果分析

      成都軌道交通19號線二期工程雙流機場T2航站樓站~龍港站盾構(gòu)區(qū)間施工采取了前述施工難點應(yīng)對措施,盾構(gòu)機于2021年11月成功穿越雙流機場停機坪,最高月進尺529.2m。地表最大沉降值為3.7mm,最大隆起值為1.9mm,均小于機場方提出的設(shè)計控制值±10.0mm。停機坪滯后沉降收斂于6mm左右,未超過設(shè)計控制值。停機坪地表及周邊環(huán)境巡視無異常,未發(fā)生因施工沉降超限引發(fā)的機場運營事故和安全事故,實現(xiàn)了平穩(wěn)、安全穿越。

      5 結(jié)束語

      成都雙流機場為4F級國際航空樞紐,是中國西部區(qū)域性樞紐機場之一,運營管控十分嚴格,沉降控制要求高,監(jiān)測和加固措施受到限制,這對施工單位的組織協(xié)調(diào)能力、技術(shù)能力、應(yīng)急能力提出了全方位的要求。本文從加強組織體系構(gòu)件、重視施工準備工作、合理優(yōu)化施工技術(shù)、強化應(yīng)急管理體系四個方面出發(fā),闡述了大直徑盾構(gòu)機長距離下穿停機坪施工難點的應(yīng)對措施。實踐證明:這些措施是行之有效的,對類似工程有一定的參考和借鑒價值。

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