大坂隧洞全断面双护盾掘进机管片安装施工技术

大坂隧洞全断面双护盾掘进机管片安装施工技术

1管片衬砌及安装新疆八十一大坂洞工程采用全断面双护甲硬岩开挖机（以下简称tcm）与爆炸法相结合的设计方案。TBM施工段约23.50km,开挖直径为6.84m,管片衬砌后直径6.0m,衬砌采用预制钢筋混凝土管片拼装而成,衬砌管片厚280mm、宽1600mm。新疆八十一大坂隧洞工程,衬砌采用的管片类型为A-1型、A-2型、A型、B型、C型、D型6种类型。A-2型管片含筋率:69.88kg/m3,适用于钻爆法开挖岩洞段(TBM滑行通过);A-1型管片含筋率:83.34kg/m3,适用于常规法土洞段(TBM滑行通过),Ⅱ,Ⅲ类围岩;A型管片含筋率:86.87kg/m3,适用于Ⅲ类有外水、Ⅲ类～Ⅳ类无外水岩洞段;B型管片含筋率:100.17kg/m3,适用于Ⅲ类～Ⅳ类有外水,Ⅳ类无外水和Ⅳ类～Ⅴ类无外水岩洞段;C型管片含筋率:118.36kg/m3,适用于Ⅳ类,Ⅳ类～Ⅴ类有外水岩洞段,无外水Ⅴ类,Ⅴ1类岩土洞、断层等特殊软岩地层;D型管片含筋率:180.38kg/m3,适用于Ⅴ类,Ⅴ1类富水岩土洞、断层等特殊软岩地层。预制管片衬砌在TBM护盾的尾部进行安装,安装后所承受的主要外力为:山岩压力;辅助液压缸的轴向推力。本文将结合新疆八十一大坂隧洞工程,TBM施工中衬砌管片拼装工艺进行介绍。2缓冲压板制造工艺2.1tbm过程配套系统的配套在洞外采用16t门机,将一环中所需的4块预制管片(底顶各一片、侧两片)装入2个管片车上,管片车随整列渣车运输到TBM后配套上。在TBM后配套上,采用行走于桁架结构上的专用管片运输机(2×5t太空车),将管片从管片车上卸入喂片机上(喂片机上能存放4块管片),放于该装置上的管片由一液压伸缩牵引系统(由2根直径100/70mm×2000mm的油缸组成)通过1个纵向滑道、1个垂直升降装置(由5组升降小油缸组成的液压升降系统,每组2根直径80/56mm×50mm的油缸)输送至管片安装器的夹具。2.2缸伸缩节功能TBM主机上专门设计了管片安装器,管片安装器有轴向行走、径向旋转及径向油缸伸缩等功能。管片操作手通过有线或无线控制器将要拼装的管片沿隧洞径向拼装,拼装时首先拼装底管片和顶管片,然后拼装侧向管片。在底管片拼装时要注意将底部的漏渣清理干净,防止由于漏渣将底管片抬高而导致侧管片安装的难度增大。2.2.1tbm管片定位在TBM进洞后安装第一环管片时,应设定位支撑,对起始环管片进行准确定位且要承受TBM单护盾掘进时来自辅推部分的作用力,定位支撑应锚固并焊接牢靠,不变形,上下左右对称,误差不大于1mm。2.2.2单护盾掘进模式双护盾掘进模式适应于围岩稳定性较好,支撑靴与洞壁紧密接触为刀盘和前护盾提供牢靠的基准点,在10根主推进油缸的作用下,使TBM向前推进。在完成一个行程的开挖及换步后TBM可继续掘进,而此时开始安装管片,此种模式下掘进与安装管片同步进行,极大的提高了掘进效率。同时也留下足够的时间安装管片,使得管片的安装工艺更细致,管片拼装的质量更高,见图1。单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段,洞壁不能提供足够的支撑反力。这时,不再使用支撑靴与主推进系统,伸缩护盾处于收缩位置,在完成一个掘进行程后开始安装管片,此种模式下掘进和管片安装不是同步进行,此时管片安装就占用掘进时间,见图2。2.2.3允许误差连接和安装环的制造径向允许误差为±20mm;管片中心区接缝的宽度75%以上不大于5mm;管片接缝处的最大不平整度(错台)不大于±5mm。2.2.4现缝接口时造成的质量由于弯段处未使用异型管片,因此弯道外侧接缝宽度大于内侧。弯段处管片的拼装接缝要严格控制,防止出现接缝过宽的情况。弯段内侧的管片内缘环向缝宽度宜控制在4mm以内,弯段外侧管片内缘环向缝宽度宜控制在7mm以内,管片接缝使用能发生轻微形变的材质垫块来调整,为不影响安装速度,提前将准备好的木质垫块涂上不溶于水的润滑脂粘贴于需加宽的管片接缝环上,但不得妨碍止水条结合和燕尾槽内勾缝。3通过质量保证措施和改善管道装饰的质量维护措施3.1清理后安装管片1)严格检查进场管片,破损的、裂缝的不用。吊装及运输过程中应注意保护管片和止水条;2)管片安装前应对管片安装区进行清理,清除如污泥、渣料,保证安装区及管片相接面的清洁;3)管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时要动作平稳,避免管片碰撞破损;4)同步注浆压力必须严格控制,不得超过限值;5)粘止水条前应对管片接触面进行彻底清洁,以保证粘贴稳定牢固;6)管片存放区要有防雨设施。3.2提高穿织设备质量的措施3.2.1喷射豆砾石时管片的位移由于本工程的成洞内径大,在刚安装好的管片不能进行喷射豆砾石的时候,管片很容易发生位移。为了控制好管片安装的质量,在预制底管片及顶管片时设埋件,在管片出窑后,在埋件上焊接钢板。3.2.2连接列表和连接列表之间的组合为了提高管片的安装质量,在管片安装时,通过机械连接件(管片连接销)的控制,保证管片安装接缝平顺。3.2.3增加木材垫为了保证隧洞成型的质量